일본산업뉴스요약

금 촉매로 암모니아 분해
실온에서 질소∙물로 분해/ 공기청정기의 필터에

수도대학도쿄의 무라야마(村山) 교수 연구팀은 냄새의 근원 물질인 암모니아를 분해하는 기술을 개발하였다. 금 미립자를 포함한 촉매를 사용하여 공기 중의 암모니아를 무해한 질소와 물로 바꾼다. 공기청정기의 필터 등에 응용할 수 있을 것으로 전망한다. 2020년의 실용화를 목표한다.

닛신제분그룹 자회사인 NBC메시테크(도쿄)와 공동으로 개발하였다. 오줌 등에 포함되어 있는 암모니아는 악취의 원인이 된다. 신기술을 응용할 수 있다면 공기 중의 암모니아를 분해하여 효율적으로 제거할 수 있다. 화장실 등 실내에서 냄새가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 병원이나 개호(돌봄)시설 등의 악취 대책에도 도움이 될 것으로 보고 있다.

신기술에서는 다양한 화학반응을 촉구하는 금 촉매를 활용한다. 콘덴서 등의 재료에 사용되는 산화니오브(Niobium Oxide)라고 부르는 물질로 직경 50나노미터(나노는 10억분의 1) 정도, 길이 500나노미터 정도의 작은 비즈를 합성하였다. 표면에 직경 2.8나노미터의 금 미립자를 붙여서 촉매를 제작하였다.

실험실에서 금 촉매의 성능을 면밀하게 조사한 결과, 반응한 암모니아는 모두 질소와 물로 분해되었다. 산화니오브에 암모니아를 흡착하는 작용도 있다고 보고 있다. 산화티탄이나 산화알루미늄 등의 비즈를 사용하는 다른 금 촉매의 경우는 유해한 질소산화물(NOx) 등이 발생했다.

금 촉매를 붙인 소형 필터를 시작(試作)하였다. 1.2㎡의 용기에 암모니아를 가득 채워서 밀폐, 내부에 시작한 필터를 장착한 송풍기를 넣었다. 처음에는 강렬한 냄새가 나는 10PPM(PPM은 100만분의 1) 정도의 농도였지만 10분 후에 기계로 검출하지 못하는 0.5PPM 이하가 되었다.

금을 포함하지 않는 기존의 촉매는 섭씨 200도 이상의 고온에서 암모니아를 분해했다. 새로운 촉매는 실온에서 반응이 진행되기 때문에 실내에서 사용하는 공기청정기 등에 사용할 수 있다. 앞으로 내구성 등을 면밀하게 해석하여 실용화를 목표한다.

무라야마 교수는 “수명이 긴 촉매가 만들어지면 필터 등의 교환이 필요 없다”라고 기대한다. 기존의 장치는 암모니아를 미세한 틈에 가두는 물질로 흡착한다. 틈이 막히면 사용할 수 없게 되기 때문에 새로운 물질로 교체했었다.

금은 보석장식품이나 전자회로 등에 사용되며 다른 물질과 반응하기 어렵다. 그러나 나노미터 크기의 미립자로 가공하면 화학반응을 독촉하는 촉매로서 작용한다. 이 작용을 발견하여 노벨화학상 후보에 오른 하루타(春田) 명예교수와 연구를 추진하였다.

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