| 중-일 과학자 협력하여 인공수소 제조기술 확보 | ||
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 중국과학원 다롄(大連)화학물리연구소 이찬(李灿) 원사, 장푸샹(章福祥) 연구원과 박사생 천산산(陳閃山) 등이 일본도쿄대학 카즈나리 도멘(Kazunari Domen) 교수 연구팀과 공동으로, 1단계 질화 과정으로 합성한 MgTa2O6 xNy/TaON 헤테로 접합재료(heterojunction material)가 광-유도 전하 분리(photo-induced charge)를 효과적으로 촉진할 수 있는 것을 발견하였다. 이 헤테로 접합 재료를 토대로 연구팀은 자연적인 광합성 작용 원리를 시뮬레이션하였으며, “Z” 메커니즘으로 완전한 물분해 수소 제조를 실현하였다. 파장이 420nm인 가시광선의 유도하에 해당 재료의 수소 제조 겉보기 양자 효율(solar energy harvesting)이 6.8%에 도달하였는데 이것은 현재 세계에서 가장 높은 수준이다. 해당 연구 성과는 “Angewandte Chemie International Edition”에 온라인으로 발표되었다. 태양광 이용 물분해 수소 제조는 오래 전부터 “화학의 최고 경계”로 인정되어 왔다. 광촉매 물분해 수소 제조는 에너지 위기와 환경 오염을 근본적으로 해결하는 이상적인 경로이며, 광대역 광스펙트럼 응답형 반도체 재료의 개발 및 응용은 태양 에너지에 대한 고효율 광화학적 전환의 전제 및 토대이다. 이에 앞서 이찬, 장푸샹, 천산산 등은 태양 에너지 응용전환 잠재력을 갖고 있는 광대역 광스펙트럼 응답형 반도체 재료로 수소를 제조하는 기술 연구에 초점을 맞추었다. 연구팀은 신형 재료의 개발로부터 착수하여 일련의 층형 혹은 터널형 넓은 띠간격 반도체(wide bandgap semiconductor) 재료에 대한 질소 첨가 처리를 통하여 효과적인 광대역 광스펙트럼 흡수와 이용을 실현하였으며, 또한 실험으로 해당 종류의 신형 반도체 재료가 가시광선의 물분해 수소 제조 잠재력을 촉진시키는 작용이 있다는 것을 입증하였다. 이번 연구에서 사용한 신형 헤테로 접합 재료가 바로 연구팀이 기존에 자주적으로 개발한 신형 MgTa2O6 xNy 재료를 토대로 질소화 처리하여 합성한 재료이다. 해당 연구 성과는 헤테로 접합 재료를 합성하는 새로운 방법을 제공하였으며 신형 재료 연구 개발로부터 인공 광합성 물분해 수소 제조 과정의 산업체인을 형성하였을 뿐만 아니라 또한 중국이 자체적으로 고효율적인 광대역 광스펙트럼 가시광선으로 인공 광합성을 진행하여 수소 에너지원을 제조하는 변혁적인 기술에 튼튼한 토대를 마련하였다. 태양 에너지는 가장 풍부한 청정 에너지원이고, 물은 지구에서 가장 풍부한 자연 자원이다. 그러므로 태양 에너지를 이용한 광촉매 물분해 실현을 통하여 수소 에너지를 토대로 하는 지속가능한 에너지원 발전 문제를 근본적으로 해결할 수 있다. 해당 기술이 성공하게 되면 세계의 에너지 구조를 변화시킬 것이며, 또한 중국의 국가 안전, 생태 문명 사회 건설 및 경제 사회의 지속적인 발전에 중요한 의미가 있다. 정보출처 : http://paper.chinahightech.com/html/2015-07/13/content_15047.htm |
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