- Catalytic Synergy between Lewis Acidic Alumina and Pt in Hydrodechlorination for Plastic Chemical Recycling

- Jin Seok+, Nhi Thi Yen Phan+, Jeong-Chul Kim, Hyeyoung Shin*, and Minkee Choi*

- Journal of the American Chemical Society, 2024, 146 (IF : 14.4)

- https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c06231

폐플라스틱에 포함된 염소 (Cl)는 부식성이 강해 촉매의 비활성화를 유발할 수 있어, 열분해 기반 플라스틱의 화학적 재활용 (Pyrolysis-based plastic chemical recycling)에서 큰 문제로 작용합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 염소를 효과적으로 제거하는 기술이 필요합니다. 그러나 기존의 연구는 주로 황 (S), 질소 (N) 및 산소 (O)와 같은 헤테로 원자를 제거하는 것에 중점을 두었으며, 염소 제거에 관한 연구는 미비했습니다. 본 연구는 감마 알루미나 (γ-Al₂O₃) 지지체에 백금 (Pt)을 담지한 촉매 (Pt/γ-Al₂O₃)가 염소 제거에 우수한 성능을 보임을 확인하였습니다. DFT 계산을 통해, γ-Al₂O₃의 펜타코디네이트 알루미늄 (Al_V(III)) 사이트가 C-Cl 결합을 분해하고, Pt는 수소를 활성화하여 H의 스필오버 (Spillover)가 촉진됨으로써 염소를 HCl로 제거한다는 사실을 밝혀냈습니다. 또한, Pt/γ-Al₂O₃ 촉매는 0.03 wt%의 소량의 백금으로 96.8%의 염소 제거 효율을 달성했으며, 장시간 동안 염소 제거 성능을 안정적으로 유지하였습니다. 이러한 연구 결과는 백금 사용량을 최소화하면서도 우수한 촉매 성능을 보이는 시스템을 제시하며, 폐플라스틱의 화학적 재활용에 중요한 기여를 할 것으로 기대됩니다.