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전남대 연구팀(신화학소재공학과) 물 분해로 수소생산 가능한 소재 개발


전남대 연구팀

물 분해로 수소생산 가능한 소재 개발


고성능 가시광 감응 광촉매, 합성 매커니즘도 규명

‘과학적·기술적 가치 높다’…국제학회지 온라인 게재



 

전남대학교 연구팀이 수소 생산과 미세먼지 등을 줄일 수 있는 그래피틱 카본 나이트라이드 소재의 용융염 합성법 개발에 성공했다.


그래피틱 카본 나이트라이드(graphitic carbon nitride)는 물 분해를 통한 친환경 에너지 수소생산과 더불어 대기오염물질인 질산(NOx), 휘발성 유기화합물(VOCs), 미세먼지 등을 저감시키고, 미세플라스틱 등 유기오염물질을 분해하는데 도움이 되는 성질 때문에, 수(水)처리 등 다양한 분야에서 주목받고 있는 소재이다.


그래피틱 카본 나이트라이드는 제조과정이 간단하고 가격경쟁력이 우수하며, 열적ㆍ화학적 안정성이 높지만, 높은 결함밀도에 의한 전자-정공의 빠른 재결합과 보통 수준의 가시광 감응성이라는 단점이 있다.

 

전남대 대학원 신화학소재공학과 이태규 석사과정생과 강희주 박사과정생은 이러한 단점을 극복하는 연구에 나서 그래피틱 카본 나이트라이드 소재의 알칼리 메탈 아이오다이드 기반 용융염 합성법을 개발해 다양한 광촉매 활성점을 조화롭게 도입할 수 있도록 했다. 또 이를 통해 가시광 하에서의 광촉매 활용 효율의 향상은 물론 광촉매 활성점들의 도입 메커니즘과 고분자 중합 메커니즘을 함께 규명하는 성과도 거뒀다.


이번 연구내용은 클로라이드나 브로마이드 기반의 용융염과의 비교를 통해 용융염의 반응성에 따라 다르게 유도되는 그래피틱 카본 나이트라이드의 고분자 중합 반응 경로를 파악한 것으로, 과학적·기술적 가치가 높다는 평가를 받고 있다.



전영시 지도교수는 “이 연구는 산업적, 경제적 측면에서 중요한 고성능의 가시광 감응 광촉매를 개발하고, 그 합성 메커니즘을 제시했다는데 의미가 있다.”며, “이를 기반으로 유기물 기반 광촉매를 활용한 차세대 환경 및 에너지 관련 응용분야 기술력을 확보하는데 도움이 될 것”이라고 말했다.


이 연구는 과학기술정보통신부의 기초연구실(BRL) 지원사업과 신진연구자지원사업을 통해 수행됐으며, 네덜란드에서 발행되는 국제학술지 ‘Applied Catalysis B: Environmental’(영향력지수 16.683, JCR 환경 분야 상위 0.943%) 온라인 판에 게재됐다.

 

*문의: 062-530-1812 (전남대학교 화학공학부)


*그림설명: 시안그룹 및 트리-s-트리아진과 배위 결합한 칼륨 이온, 트리아진-트리-s-트리아진 전자 공여-수여 구조체로 이루어진 구조적 활성점의 일체형(all-in-one) 도입을 통해 물 분해 수소생산 성능이 향상된 그래피틱 카본 나이트라이드(좌)와 태양 빛과 가시광선 하에서의 물 분해 수소생산 성능 비교(우)

 

*논문원제: Eutectic Iodide-based Salt as a Melem-to-PTI Conversion Stopping Agent for All-in-One Graphitic Carbon Nitride

(1저자) 전남대학교 이태규 석사과정생

(공동저자) 강희주 박사과정생, 김종호 교수(이상 전남대학교), Suzuki 교수, Fujishima 교수(이상 도쿄이과대학교), 최민기 교수(KAIST)

(교신저자) 전영시 교수(전남대학교)

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