| 효율이 93%에 달하는 이산화탄소 전해환원 촉매 제조 | ||
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 최근, 중국과기대 화학·재료과학학부와 허페이(合肥)미규모물질과학국가연구센터 교수 쩡제(曾傑) 프로젝트팀은 다양한 니켈 함량이 도핑된 황화제이주석 나노시트를 촉매로 이용하여 이산화탄소를 포름산과 일산화탄소로 고효율 전해·환원시켰다. 해당 니켈 도핑 황화제이주석 나노시트 촉매는 이산화탄소 전해환원 반응에서 고활성 및 고안정성을 나타냈다. 본 연구성과는 최근 "Angewandte Chemie International Edition"에 게재되었다. 이산화탄소 전해환원 반응 과정에서 이산화탄소 분자의 활성화는 이산화탄소 전기 촉매화 환원반응의 연구 핵심이다. 그 원인은 표준상태에서 이산화탄소 분자가 수용액에서 이산화탄소 음이온으로 활성화되는데 요구되는 표준전극전위는 상대적으로 표준 수소의 -1.9이다. 일반적으로 이산화탄소 분자의 활성화는 전자가 촉매에서 이산화탄소 분자로 전이되는 과정을 포함하는데 해당 과정은 촉매의 전자 구조와 밀접하게 관련된다. 그러므로 촉매의 전자 구조 조절을 통하여 이산화탄소 분자의 고효율 활성화를 구현할 수 있다. 상기 이론을 토대로 연구팀은 2층 원자 두께의 황화제이주석 나노시트를 기반으로 하고 니켈 첨가 함량 조절을 통하여 다양한 니켈 도핑 황화제이주석 나노시트 촉매를 제조하였다. 적합한 니켈 함유 황화제이주석 나노시트 촉매는 이산화탄소 분자의 고효율 활성화를 구현하여 이산화탄소 전기 촉매화 환원반응 성능을 강화하였다. 이산화탄소 전기 촉매화 환원반응 과정에서 5% 니켈이 도핑된 황화제이주석 나노시트는 -0.9 표준 수소 전위의 전압 조건에서 이산화탄소를 유효 탄소 생성물로 환원시키는데 패러데이 효율은 최대로 93%에 달한다. 본 연구에서 고효율 니켈 도핑 황화제이주석 나노시트를 제조하여 이산화탄소 전해환원 촉매로 이용하였을 뿐만 아니라 적합한 전기촉매의 설계에 방법을 제공하였다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/8/416728.shtm |
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