| 중국과학원 화학연구소, 세계 최초로 그래파인 박막 합성 성공 | ||
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 최근 몇 년 동안, 중국과학원 화학연구소 유기고체중점실험실 리위량(李玉良) 연구팀은 표면화학 반응과 고체상태 성장의 합성화학을 결합한 새로운 시각으로 구리 표면에서 고유 밴드갭 sp혼성을 보유한 2차원 탄소의 새로운 동소체-그래파인(graphyne)을 최초로 합성함으로써, 인공화학으로 탄소 동소체를 합성하는 선례를 개척하였다. 새로운 탄소 동소체-그래파인(graphyne)이 풍부한 탄소 화학결합, 큰 공액계(conjugated system), 폭면 간격, 양호한 화학 안정성과 반도체 성능으로 학계의 큰 관심을 모으고 있는 현재, 그래파인 제조방법이 과학 연구의 핫이슈로 부상하고 있다. 2010년 중국과학원 화학연구소 유기고체실험실은 화학합성의 방법을 개발하여 또 다른 새로운 탄소 재료-그래파인을 제조하였다. 연구팀은 6-알키닐기 벤젠을 사용하여 구리 표면의 촉매작용에 의해 결합반응을 발생시킨 후 구리 조각 표면에서 성공적으로 그래파인 박막을 합성함으로써, 세계 최초로 화학방법을 통해 순수한 탄소 재료를 얻었다. 2015년 연구팀은 그래파인을 혼성 페로브스카이트(perovskite) 소자의 전자 수송층에 도핑하여 전자 수송층의 전도율을 효과적으로 향상시키고 페로브스카이트 전지의 소자 성능을 향상시켰다. 그래파인의 도입은 인터페이스 재료의 박막 형태를 개선하였을 뿐만 아니라, 인터페이스 특성을 더 잘 조절하고 소자의 단락 전류값을 향상시킴으로써, 소자의 광전 변환 효율을 높이고 소자 효율이 전압 주사 조건의 영향을 받지 않게 하였다. 그래파인의 광전 변환 효율은 P3HT를 수정재료로 하는 페로브스카이트 태양전지에 비해 20% 향상되었다. 상기 일련의 연구는 페로브스카이트 전지의 성능 향상, 새로운 탄소 재료의 응용 개발 및 페로브스카이트 전지 소자의 연구 등을 위하여 새로운 아이디어를 제공하였다. 연구팀은 또 그래파인의 콘덴서 성능에 관한 연구를 통해 그래파인이 우월한 컨덴서 성능을 갖고 있으며 전기용량도 기타 탄소 재료에 비해 훨씬 높다는 것을 발견하였다. 그러므로 그래파인의 전기용량은 높은 전력 밀도와 높은 에너지 밀도를 동시에 보유하고 있다. 연구팀은 그래파인의 부하 금속 팔라듐(Pd)의 촉매작용으로p-니트로페놀나트륨 (p-nitrophenol)을 효과적으로 환원할 수 있으며, 환원속도（0.322 min-1）가 각각 Pd-탄소 나노튜브, Pd-산화 그래핀과 상용 Pd탄소의 40배, 11배, 5배라는 것을 확인하였다. 질소 도핑 그래파인은 아주 우월한 산화환원 촉매 활성을 보유하고 있어 상업화 백금/탄소 재료와 같은 역할을 할 수 있으며 앞으로 귀금속 백금족 촉매제를 대체할 것으로 기대된다. 그러나 그래파인의 삼중결합은 아주 높은 화학적 활성을 갖고 있다. 즉 TiO2（001）-그래파인 복합물 등 그래파인기 재료는 특수한 광촉매, 전기화학적 촉매 및 촉매 성능을 반영한다. 아울러, 그래파인을 양자점 태양전지의 완충층으로 활용하여, Pbs 양자점 태양전지의 효율을 크게 향상시키고 작업내용을 뚜렷하게 줄였으며, 양자점 태양전지의 정공 전달능력을 효과적으로 촉진하고 양자점 태양전지의 광전 변환 효율과 안정성을 뚜렷하게 향상시켰다. 정보출처 : http://scitech.people.com.cn/n/2015/1123/c1007-27844359.html |
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