초록
본 연구에서는, 계면활성제 구조유도체를 이용해 합성된 제올라이트에 존재하는 산점의 세기 특성을 분석하였다. 이를 위해, 4급 암모늄 분자가 존재하는 계면활성제를 기공 구조 유도체로 이용하여 미세기공과 메조기공이 동시에 존재하는 제올라이트를 합성하였다. 이 때, 계면활성제의 암모늄 부분은 MFI 제올라이트 미세기공 골격을 유도하고, 동시에 거대 마이셀을 생성하여, 추후 소성과정을 통해 메조기공 구조체를 형성한다. 이 제올라이트에 크기가 다른 탐침분자인 피리딘과 2,6-다이터트뷰틸피리딘을 각각 흡착시키고 승온 탈착법을 거치며 푸리에 변환 적외선 분광기를 이용하여 분석하였다. 그 결과, 제올라이트의 미세기공 내부뿐 아니라 메조기공 외부 표면에 강한 산점이 형성되어 있음을 확인하였다. 제올라이트 외부 표면에 강한 산세기의 활성점이 형성된 것은 계면활성제 구조유도체에 의해 형성된 위계다공성 구조적 특성에 기인한다. 본 연구 결과를 통해, 제올라이트의 표면 산 특성을 다양한 촉매화학 반응에 응용할 수 있을 것으로 기대한다.
This study analyzes the acid properties of zeolites synthesized through the use of surfactant-based structure-directing agents. To achieve this, zeolites possessing both micropores and mesopores were synthesized using surfactants containing multiple quaternary ammonium molecules. Those surfactants form mesoscale micelles to be mesopores after calcination, while the ammonium moieties direct zeolitic microporous structure. These hierarchical zeolites were then subjected to adsorption of different probe molecules, pyridine, and 2,6-di-tert-butylpyridine, followed by thermal desorption and analysis using FT-IR spectroscopy. The results reveal that unlike conventional zeolites consisting solely of micropores, the hierarchical zeolites exhibit strong acidity not only within the micropores but also on the external surface of the mesopores. This observation suggests the formation of strong acid sites attributed to the hierarchical porous structure induced by surfactant-type structure-directing agents. Consequently, these findings imply potential applications in various catalytic chemical reactions leveraging the surface acidity of zeolites.