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촉매로서, 화학식이 Cu1
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제1항에 있어서,상기 황화구리 화합물 촉매는, 전기화학적 질소환원반응(Nitrogen Reduction Reactions, NRR)을 통한 NH3 의 합성에 사용되는 것을 특징으로 하는 황화구리 화합물 촉매
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제2항에 있어서,상기 황화구리 화합물 촉매는, 그 표면에 세 개의 Cu 원자로 이루어진 복수개의 3-fold coordination site 가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 황화구리 화합물 촉매
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제3항에 있어서,상기 황화구리 화합물 촉매는, 그 구조가 정방형(tetragonal) 인 것을 특징으로 하는, 황화구리 화합물 촉매
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제1항 내지 제4항 중 어느 하나에 따른 황화구리 화합물 촉매를 사용하여 NH3 를 합성하는 방법에 있어서,(a) 상기 황화구리 화합물 촉매의 표면에 형성되어 있는 상기 복수개의 3-fold coordination site 중 적어도 일부의 특정 3-fold coordination site 에 대해서, 상기 특정 3-fold coordination site 를 구성하는 Cu 원자 중 어느 하나의 특정 Cu 원자에 N2 분자가 고정되는 단계;(b) 상기 특정 3-fold coordination site 에 인접한 특정 S 원자에 H+ 이온이 결합되는 양성자 첨가(protonation)가 이루어지는 단계; 및(c) (i) 상기 고정된 N2 분자를 구성하는 N 원자 각각이, 상기 특정 3-fold coordination site 를 구성하는 상기 Cu 원자 중 적어도 하나와 각각 결합되고, (ii) 상기 특정 S 원자가 양성자 주개(proton donor)로서 상기 H+ 이온을 상기 N 원자 각각 중 어느 하나인 제1 N 원자에 제공함으로써 제1 중간체로서의 N2H 가 생성되어, 상기 제1 N 원자와 상기 특정 S 원자 사이에 수소 결합이 형성되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 황화구리 화합물 촉매를 사용한 NH3 합성 방법
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제5항에 있어서,상기 (c) 단계 이후에,(i) 상기 제1 중간체로서의 N2H 에 포함된 상기 제1 N 원자에 제1 추가 H+ 이온이 결합되어 시작되는 제1 반응경로, 및 (ii) 상기 고정된 N2 분자에서, 상기 제1 N 원자와는 다른 제2 N 원자에 상기 제1 추가 H+ 이온이 결합되어 시작되는 제2 반응경로 중 어느 하나의 반응경로가 진행됨으로써 NH3 의 합성이 이루어지는 것을 특징으로 하는, 황화구리 화합물 촉매를 사용한 NH3 합성 방법
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제6항에 있어서,상기 제1 반응경로의 일부로서, 상기 (c) 단계 이후에,(d1) 상기 제1 중간체로서의 N2H 에 포함된 상기 제1 N 원자에 상기 제1 추가 H+ 이온이 결합됨으로써, 제2-1 중간체로서의 N2H2 가 생성되는 단계; 및(d2) 상기 제2-1 중간체로서의 N2H2 에 포함된 상기 제1 N 원자에 제2 추가 H+ 이온이 결합됨으로써, 제1-1 NH3 가 생성되어 상기 제2-1 중간체로서의 N2H2 로부터 분리되고, 제3 중간체로서의 상기 제2 N 원자가 잔존하는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 황화구리 화합물 촉매를 사용한 NH3 합성 방법
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제7항에 있어서,상기 제1 반응경로의 일부로서, 상기 (d2) 단계 이후에,(e1) 상기 제3 중간체로서의 상기 제2 N 원자에 제3 추가 H+ 이온이 결합됨으로써, 제4 중간체로서의 NH 가 생성되는 단계;(e3) 상기 제4 중간체로서의 NH 에 포함된 상기 제2 N 원자에 제4 추가 H+ 이온이 결합됨으로써, 제5 중간체로서의 NH2 가 생성되는 단계; 및(e4) 상기 제5 중간체로서의 NH2 에 포함된 상기 제2 N 원자에 제5 추가 H+ 이온이 결합됨으로써, 제2-1 NH3 가 생성되는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 황화구리 화합물 촉매를 사용한 NH3 합성 방법
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제6항에 있어서,상기 제2 반응경로의 일부로서, 상기 (c) 단계 이후에,(f1) 상기 고정된 N2 분자에서, 상기 제1 N 원자와는 다른 상기 제2 N 원자에 상기 제1 추가 H+ 이온이 결합됨으로써, 제2-2 중간체로서의 NHNH 가 생성되는 단계;(f2) 상기 제2-2 중간체로서의 NHNH 에 포함된 상기 제1 N 원자 및 상기 제2 N 원자 중 어느 하나의 N 원자에 제6 추가 H+ 이온이 결합됨으로써, 제 6 중간체로서의 N2H3 가 생성되는 단계; 및(f3) 제 6 중간체로서의 N2H3 에 대하여, 상기 제6 중간체로서의 N2H3 에 포함된 상기 제1 N 원자 및 상기 제2 N 원자 중 이미 두 개의 H 원자가 결합되어 있는 상기 어느 하나의 N 원자와 제7 추가 H+ 이온이 결합됨으로써, 제1-2 NH3 가 생성되어 제 6 중간체로서의 N2H3 로부터 분리되고, 제7 중간체로서의 NH 가 잔존하는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 황화구리 화합물 촉매를 사용한 NH3 합성 방법
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제9항에 있어서,상기 제2 반응경로의 일부로서, 상기 (f3) 단계 이후에,(g1) 상기 제7 중간체로서의 NH 에 포함되어 있는 N 원자에 제8 추가 H+ 이온이 결합되어 제8 중간체로서의 NH2가 생성되는 단계; 및(g2) 상기 제8 중간체로서의 NH2에 포함되어 있는 N 원자에 제9 추가 H+ 이온이 결합됨으로써 제2-2 NH3가 생성되는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 황화구리 화합물 촉매를 사용한 NH3 합성 방법
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제6항에 있어서,상기 NH3 의 합성은, 0
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