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UNIST, 수소를 대량 생산 가능한 촉매 개발영국 캠브리지 대학과 공동연구
CVD 이용해 이황화나이오븀 합성
남영태 기자  |  nam@gasnews.com
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[1406호] 승인 2019.09.16  23:07:00
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[가스신문=남영태 기자] 울산과학기술원(UNIST) 정후영·신현석 교수팀은 영국 캠브리지 대학 매니쉬 초왈라(Manish Chhowalla) 교수팀과 공동으로 수소를 대량 생산할 수 있는 촉매인 ‘금속성 이황화나이오븀’을 개발했다고 밝혔다.

현재 수소는 차세대 청정에너지원으로 꼽히나 수소생산에 필요한 백금 등 귀금속 촉매가 고가이기 때문에 상용화에 한계가 있다. 때문에 백금을 대신할 촉매 개발이 활발히 이루어지고 있으며 ‘전이금속 칼코젠화물’이 대체군으로 꼽히고 있다. 하지만 금속성 전이금속 칼코젠화물은 합성이 까다로워 실험적으로 구현된 적이 없다.

이에 공동연구팀은 화학기상증착법(CVD)을 이용해 새로운 구조의 금속성 전이금속 칼코젠화물인 이황화나이오븀을 합성했다.

전류밀도가 높을수록 동일한 전압에서 생산되는 수소량이 많아지는데, 이 촉매의 전류밀도는 기존의 이차원 전이금속 칼코젠화물에 비해 약 100배 이상 높았다고 공동연구팀은 밝혔다.

이와 함께 연구팀에 따르면 단면 주사투과전자현미경 기법으로 새로 합성된 촉매의 구조를 분석한 결과, 이황화나이오븀의 층이 쌓여진 구조에서 잉여원자를 발견했다. 이 잉여 나이오븀 원자는 금속성을 갖도록 촉매를 바꾸는 역할을 한다.

정후영 교수는 “과거 문헌으로만 알려지고 증명하지 못했던 잉여 나이오븀을 지닌 이황화나이오븀의 구조를 주사투과전자현미경으로 최초 확인한 연구”라면서 “다른 적층형 물질에 응용할 경우 새로운 촉매 구조를 설계하는데 큰 도움이 될 것”이라고 밝혔다.

한편, 한국연구재단 미래소재디스커버리사업 지원으로 이루어진 이번 연구는 재료분야에서 세계적인 권위를 인정받는 학술지인 네이처 머티리얼즈에 지난 달 27일자로 공개됐다.

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