심욱 교수 연구팀, 촉매활성을 극대화시킨 2D/2D 헤테로 구조 촉매 개발

[에너지경제신문 박성준 기자] 한국에너지공과대학교 심욱 교수 연구팀 (주저자; 수브라마니 수렌드란 박사, 최현욱, 심예린 공학석사)는 2개의 잘 정렬된 2D/2D 구조의 탄소계 전기촉매인 환원그래핀옥사이드를 갖는 흑연 질화탄소 (g-C3N4/rGO)를 정전 자기조립법으로 합성하여 완전한 물분해를 위한 전기촉매로 사용하는데 성공하였다고 9일 전했다.

2D/2D 구조의 g-C3N4/rGO 촉매는 알칼리 전해질에서 다른 2차원 구조의 물질보다 각각 낮은 수소 발생 반응 및 산소 발생 반응의 낮은 과전위와 Tafel 기울기를 보였다.

특히 g-C3N4와 rGO 사이의 내부 전계는 국부적인 pH 감소와 전자 수송에 대한 문제를 해결하는데 유리함을 밝힘으로써 내부 전기장을 유도하는 2D/2D 이종 구조가 완전한 물 분해 시스템의 성능을 효과적으로 향상시키는 고효율 무금속 전기촉매가 될 수 있음을 입증하였다.

또한 2D/2D 촉매재료의 적층 방법에 따라 환원반응에 유리하게 전기장이 걸릴수 있게 정렬하거나, 또는 산화반응에 유리하게 정렬할 수 있는 간단하면서도 촉매 성능 효과가 확실한 전략을 제시하였다.

본 연구 결과는 국제 학술지인 ‘Chemical Engineering Journal’ (피인용지수 16.744)에 게재되었다.