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개발동향

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개발동향 상세정보 게시판
분류 [친환경공정] 배출량저감최적화
과제명 질량분석 기반 탄소 물질 전환 생성물 고속분석법 개발
연구기관 광주과학기술원
연구기간 2017.02.01.~2017.12.31.
연구비 80,000 천원
핵심키워드 액체 크로마토 그래피-질량 분석법, 정상 액체 크로마토그래피, 비표지 정량법, 저분자 유기산
요약

연구목적 및 필요성

 O 이산화탄소의 저감 및 이를 통한 새로운 부가가치 창출을 위한 이산화탄소의 유기산 전환 반응이 연구되고 있으나, 반응 조건을 최적화하고 촉매 후보를 검증하기 위해서는 반응 생성물의 고속 정성 및 정량 분석법이 필요

 O 액체 크로마토그래피-질량 분석 기술은 기존 유기화학 반응의 정성 및 정량 분석에 사용되는 핵자기공명분광학(NMR) 기술에 비해 천 배 이상의 민감도를 갖고 있으며, 복잡한 반응 혼합물 내의 목표 생성물 및 부산물의 정성 및 정량 분석을 동시에 수분 이내에 수행

 O 본 연구는 이산화탄소 전환 반응 효율의 최적화 조건을 탐색하기 위한 기술로서 액체 크로마토그래피-질량 분석 기반 비표적 정성 및 정량 분석법을 개발하는 것임

 

연구 내용 및 범위

 O 유기산 정량 질량분석법

 O 유기금속 복합 촉매 질량분석법

연구성과

연구결과

 O 이산화탄소 전환 반응 효율의 최적화 조건을 빠르고 정확하게 탐색하기 위한 기술로서, 액체 크로마토그래피-질량 분석 기반 비표적 정성 및 정량 분석법을 개발

  - 기존에 널리 사용되는 역상 크로마토그래피에서 분리되지 않는 저분자 유기산에 대해 아마이드 컬럼 기반 정상 크로마토그래피를 이용하여 분리하고 정성 분석을 수행

  - 이산화탄소 전환 생성물의 표준물질 2종에 대해 정량 분석법을 시도했으며, 정량 곡선을 통해 나노그램 단위의 표준물질에 대한 정량의 선형성을 검증

  - 이산화탄소 전환 반응에 이용되는 유기금속 복합 촉매 후보 물질에 대한 탠덤 질량 분석법을 확립하고, 촉매 후보 물질 2종을 분석하여 구조를 규명

 O 이산화탄소 전환 반응 생성물의 비표적 정성 분석을 통해 반응의 부산물을 확인하고, 정량 분석을 통해 반응 조건과 생성물 간의 양적 관계를 밝혀 이산화탄소 전환 효율의 최적화 조건을 탐색할 수 있으며, 촉매의 탠덤 질량 분석을 통해 별도의 전처리 없이 신속하게 리간드의 구조를 밝혀 촉매의 화학적 성질 규명에 응용될 수 있음

 O 개발된 이산화탄소 전환 생성물의 정성 및 정량 분석법은 미량의 시료에 대해 빠르고 정확한 분석을 가능케 하며, 이산화탄소 전환 반응 조건의 최적화에 기여할 수 있음

 O 최종적으로 본 연구 결과는 효율적인 탄소 포집/재활용 시스템 구축에 응용되어, 기후 변화에 효과적으로 대응할 수 있는 기반 기술 확립에 기여함

 

활용계획

 O 개발된 비표적 정성 분석 방법은 향후 실제 유기금속 복합 촉매 기반 이산화탄소 전환반응 생성물 분석에 적용하여 목표 생산물과 부산물을 식별하고, 정량 분석을 통해 반응의 수율과 부산물의 정량 정보를 획득하여 이산화탄소 전환 반응 조건의 최적화에 필요한 정보를 제공할 것으로 기대

 O 유기금속 복합 촉매 특이적 탠덤 질량 분석법을 이용해 합성에 이용되는 촉매 후보의 화학식과 작용기를 별도의 전처리 없이 확인할 수 있음

 O 개발된 이산화탄소 전환 생성물의 정성 및 정량 분석법은 나노그램 수준의 반응 혼합물에 대해 수 분 이내에 정확한 분자량 및 양적 정보를 제공할 수 있고, 유기금속 복합 촉매 특이적 다중 분석법은 후보 물질 시료 당 1분 이내에 구조 정보를 제공할 수 있음

 O 상술한 질량분석 기반 고속 분석법은 이산화탄소 저감 반응의 촉매 후보 규명, 반응 조건의 최적화 및 새로운 산업적 공정 개발에 기여할 수 있고, 나아가 효율적인 탄소 포집 및 재활용 시스템 구축을 통해 효과적인 기후 변화 대응에 활용 가능

 

주요성과

 O 보고서 1

첨부파일 ndslOrgDocDown(188).pdf
출처 국가과학기술정보센터
등록일 2020-01-15

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