한국연구재단, 비금속 광촉매 개발
질화탄소 광촉매比 12배 성능 향상
[충청투데이 이정훈 기자] 한국연구재단은 박성진, 김정호 교수(인하대) 연구팀이 그린 수소를 생산할 수 있는 새로운 구조의 고효율 질화 탄소 광촉매를 개발했다고 18일 밝혔다.
연구진은 촉매 성능과 질화 탄소 물질 구조간의 상관관계를 분자 수준에서 규명했다.
최근 환경오염과 전 세계 에너지 고갈의 문제를 해결할 수 있는 유망한 기술 중 하나로 태양에너지를 이용, 물을 분해해 그린 수소를 생산하는 수소 생산 반응(Hydrogen Evolution Reaction, HER)이 큰 관심을 받고 있다.
하지만 그린 수소에 대한 높은 관심에도 불구하고 촉매 효율이 제한적이라는 기술적 한계가 있고, 기존에 우수한 성능을 보인 광촉매들은 대부분 금속을 함유하는 물질로써 환경오염을 유발할 수 있기 때문에 비금속 기반의 고성능 광촉매 개발이 중요하다.
이에 연구팀은 가시광선을 흡수하기에 적합한 ‘밴드 구조’를 가지며 무독성, 저비용 등의 장점을 지닌 비금속 기반의 질화 탄소물에 집중했다.
연구팀은 질화 탄소 소재의 생성 과정에서 물과 수증기를 첨가하는 친환경적인 방법을 이용, 수소 결합은 감소하고 전자 이동성은 향상된 질화 탄소 기반 광촉매를 개발했다.
이는 물을 사용하지 않고 만든 기존 질화 탄소 광촉매 보다 약 12배 뛰어난 수소 생산 광촉매 성능을 발휘했고 높은 안정성과 내구성을 나타냈다.
또한, 분자 수준에서 수소 결합 감소, 결정성 증가 등을 보여 촉매 성능이 향상되는 것을 확인했다.
이정훈 기자 classystyle@cctoday.co.kr