동국대학교는 화공생물공학과 최민재 교수 연구팀이 친환경 과산화수소 생산을 위한 고효율 전기화학 촉매를 개발했다고 24일 밝혔다.
연구팀은 성장 과정을 정밀히 조절하는 '나노촉매 리간드 밀도 제어 기술'로 '고효율 코발트 펜틀란다이트 나노촉매'를 합성하는 데 성공했다.
과산화수소는 화학 및 반도체 공정에서 필수적인 물질이다. 주로 고가의 팔라듐 촉매를 사용하는 안트라퀴논 공정을 통해 생산된다. 그러나 이 공정은 운송 비용이 높고 촉매 반응 과정에서 환경오염을 유발해 낮은 효율성과 불안정성이라는 한계를 지녔다.
연구팀은 전이금속 칼코게나이드 계열의 Co9S8 소재에 주목했다. 기존 Co9S8 촉매는 주로 4전자 산소 환원 반응을 통해 물로 전환되기 때문에 과산화수소 생산에 적합하지 않다고 알려져 있다.
연구팀은 촉매 표면의 리간드 제어 기술을 개발해 코발트 금속 중심부의 전자 부족 상태를 구현하고 산소 환원 반응을 2전자 경로로 전환해 냈다.
최민재 교수는 "리간드 제어를 통해 전자 부족 현상을 구현하는 기술은 기존 촉매 합성 방법과 차별화된 접근법"이라며 "다양한 촉매 산업에서의 응용 가능성이 크다"고 전했다.
한편 해당 연구는 에너지 및 환경 분야 저명 국제학술지인 'Energy ＆ Environmental Materials'의 2024년 12월호에 게재됐다.
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