나이트로아렌 수소화 반응용 고효율 촉매

금속 나노입자는 높은 원자 효율과 조절 가능한 활성 미세 환경으로 인해 불균일 촉매 분야에서 널리 연구되고 있으나, 그 구체적인 기능적 특성은 여전히 불분명합니다. 본 연구는 나이트로아렌의 -NO₂ 그룹을 -NH₂로 수소화하는 반응에서 단 0.1 wt%의 로듐(Rh)을 포함하는 Rh@ZrO₂/NC 촉매가 탁월한 성능과 높은 선택성을 보임을 보고합니다. p-나이트로아세토페논 전환율 98.6%, p-아미노아세토페논 선택성 100%, 반응 속도 56.4 mol p-나이트로아세토페논/(mol Rh·min)을 달성했습니다. 이러한 우수한 성능은 Rh 종과 "ZrO₂-N" 간의 상호작용이 촉매 내에서 상당한 수소 스필오버를 유도하기 때문이며, 이는 DFT 계산을 통해 확인되었습니다. TG, DTG, NAP-XPS, in-situ 라만 분광법, in-situ DRIFT 분광법 및 DFT 계산을 포함한 광범위한 특성 분석을 통해 Rh 나노입자 표면에서 수소의 흡착, 활성화 및 해리가 일어남을 추가적으로 입증했습니다. 생성된 H* 종은 ZrO₂-NC 표면을 따라 쉽게 이동하여 나이트로아렌 수소화 반응의 촉매 활성 및 선택성을 크게 향상시킵니다. 이 연구는 비용 효율적인 수소화 반응을 위한 고효율 및 고선택성 금속 나노입자 촉매 개발에 새로운 접근법을 제시합니다.