아연-구리산화물 나노촉매의 구조와 이를 이용한 광촉매 CO2 변환 반응, 안정성 테스트 결과국내 연구진이 탄산수에 포함된 이산화탄소를 99% 순수한 메탄 연료로 바꿔주는 금속산화물 혼성 광나노촉매를 개발했다.
KAIST(총장 신성철) 화학과 송현준 교수 연구팀은 값싼 촉매 물질로 반응 효율 등을 크게 높인 화학에너지 저장방법을 구현했다는 점에서 의의를 갖는다고 9일 밝혔다.
송 교수팀은 선크림에 주로 사용되는 아연산화물 나노입자를 합성한 뒤 표면에 구리산화물을 단결정으로 성장시켜 콜로이드 형태의 아연·구리산화물 혼성 나노구조체를 제작했다.
구리산화물은 빛을 받으면 높은 에너지를 가진 전자를 생성해 탄산수에 녹아있는 이산화탄소를 메탄으로 바꿔준다. 아연산화물도 빛을 받아 전자를 생성한 뒤 구리산화물로 전달해줘 오랜시간 반응 시간을 유지했다. 그 결과 수용액에서 반응 실험을 실시했음에도 불구하고 이산화탄소에서 99%의 순수한 메탄을 얻을 수 있었다.
광나노촉매를 이용한 수용액에서의 이산화탄소 변환 반응 개념도송 교수는 “나노 수준에서의 촉매 구조의 정밀한 조절은 광촉매 반응의 효율 향상 및 원리 연구에 큰 도움을 줄 것”이라며 “이를 다양한 광촉매에 접목시키면 촉매 특성의 최대화가 가능할 것”이라고 말했다.
한편 이번 연구는 남기민 목포대 교수와 공동으로 했으며 KAIST 배경렬 박사, 김진모 박사과정이 공동 1저자로, 임찬규 박사과정이 3저자로 참여했다. ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 7일자 온라인 판에 게재됐고 사우디 아람코-KAIST CO2 매니지먼트 센터와 한국연구재단, 기초과학연구원의 지원을 받았다.
/고광본 선임기자 kbgo@sedaily.com
