| 중국과학기술대학교, 태양광 이용 물분해 수소제조 경로 발견 | ||
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태양광을 이용한 물분해 수소제조 과정에서, 반도체 촉매제는 중요한 역할을 담당한다. 반도체 재료는 태양광을 흡수한 후 에너지를 지닌 여기(excitation)상태의 양전하와 음전하를 생성하여, 물로 하여금 환원반응과 산화반응을 거쳐 수소 기체와 산소 기체를 생성하도록 한다. “실리콘”은 지구에서 저장량이 가장 많고 산업분야에서 가장 광범위하게 응용되고 있는 반도체 재료이며, 오래전부터, 태양광을 이용한 물분해 수소제조 기술에 이용될 수 있다는 것이 알려져 있다. 슝위제(熊宇傑) 연구팀은 나노 제조 기술과 습식 화학방법의 교묘한 결합으로 실리콘 나노와이어 어레이(array)의 표면 화학결합 유형과 수량을 고도의 선택성으로 조절할 수 있게 하였으며, 이로부터 실리콘 재료의 여기상태 전하의 평균 수명 및 광촉매에 의한 수소 생성 효율과 그 표면 화학결합이 밀접한 관련이 있다는 것을 발견하였다. 이외, 연구팀은 또 해당 과정에서 생성한 수소기체와 산소기체의 비례가 통상적인 의미에서의 비례보다 훨씬 높다는 것을 발견했으며, 중국과학기술대학교 장쥔(江俊) 교수 연구팀은 이론 시뮬레이션을 통하여 해당 과정과 기존의 광촉매 수소 제조 메커니즘이 다소 다르다는 것을 밝혔다. 이상의 발견을 기반으로, 연구팀은 최초로 실리콘 재료를 이용한 “태양광 이용 물분해 수소제조” 메커니즘의 “신비로운” 베일을 벗겼다. 해당 작용 메커니즘을 이해한 후, 연구팀은 또 일반 반도체 산업 기술에 기반한 표면 화학처리방법을 개발하여 실리콘 재료 표면에 있는 화학결합 상태를 조절하는데 간편한 경로를 제공하였으며 광촉매에 의한 수소제조 성능을 합리적으로 변조할 수 있게 하였다. 해당 연구는 새로운 표면공학 아이디어를 제안하여 자연계에 풍부한 광촉매제를 효과적으로 개발하는데 훌륭한 밑거름을 깔아 놓았으며 화학전환 과정 중 전하 운동에 의한 “마이크로 엔진”의 제어 능력 확장과 고효율 촉매제의 이성적 설계에 중요한 추진 작용을 할 것이다. 수소기체의 생산은 연료 전지 등 기타 분야에 더욱 광범위하게 응용될 것이다. 정보출처 : http://news.gmw.cn/newspaper/2015-03/17/content_105192219.htm |
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