| 중국과학기술대학교, 새로운 조촉매로 물을 광분해한 수소제조 성능 증강 | ||
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 최근, 중국과학기술대학교 슝위제(熊宇傑) 교수 연구팀은 원자 정밀층 구조(atomic precision shell structure)를 보유한 조촉매를 설계하였으며 귀금속 백금 조촉매의 사용량을 낮추는 동시에 물의 광분해에 의한 수소제조 성능을 대폭 향상시켰으며 저원가 고성능의 광촉매 재료 개발에 새로운 경로를 제공하였다. 해당 성과는 최근 국제 주요 화학학술지 “German Applied Chemistry”에 발표되었다. 태양에너지는 21세기 청정에너지이고 물의 광분해에 의한 수소제조는 태양복사 에너지를 직접 수소에너지로 전환할 수 있는 경로이다. 조촉매는 태양 에너지에서 생성한 전하와 물분자의 상호작용을 촉진시킨다. 귀금속 백금재료는 이미 우수한 물 광분해에 의한 수소제조 조촉매로 입증되었지만, 그 원가가 높으므로 널리 보급되지 못하고 있다. 슝위제 연구팀은 기존의 전기구동 작용 메커니즘을 기반으로 원자 정밀층의 팔라듐-백금 뉴클레오캡시드(nucleocapsid) 구조를 보유한 조촉매를 설계하였다. 해당 설계는 팔라듐-백금 금속 간의 전위차를 반도체에서 광생성 전자의 “운동” 추진력으로 이용하여 전자가 자발적으로 반도체에서 금속 팔라듐, 백금으로 이동하게 하며, 마지막으로 금속 백금층의 바깥표면에 집중시켜 금속 백금표면의 고효율적인 물의 광분해에 의한 수소제조 반응을 촉진시킨다. 협력자 장쥔(江俊) 교수는 이론모의를 통해 해당 전화변화 과정을 묘사하였으며, 루쥔링(路軍嶺) 교수 연구팀은 일산화탄소를 탐침분자로 하여 적외스펙트럼에서 전하가 금속백금 표면의 선택성 집중효과를 뚜렷이 구현하여 해당 작용 메커니즘을 입증하였다. 해당 전기구동 작용 메커니즘은 금속 백금층 두께가 원자 정밀도에 달할 것을 요구한다. 이를 위해 연구팀은 원자층 두께의 정확한 제어 합성방법을 발전시켜 값비싼 원자층 증착 기술을 사용하지 않고도 소량의 원자층 두께 금속층을 생성할 수 있었다. 해당 기술을 기반으로 물의 광분해에 의한 수소제조 효율은 조촉매가 없는 반도체 광촉매에 비해 322배 향상되었고 전통적은 순백금 촉매보다 8.2배 향상되었다. 동시에 해당 설계는 상대적으로 저렴한 팔라듐 핵자로 금속 백금을 대체하여 재료원가를 1/3 이상 낮추었다. 정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2015-11/01/content_321735.htm?div=-1 |
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