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  • 장민 교수 연구팀, 청정 에너지원이자 다목적 산화제인 H2O2의 선택적 고효율 생성을 위해 전하 이동 제어가능한 친환경적인 광-압전 촉매 합성법 개발

    조회수 1018 | 작성일 2022.07.12 | 수정일 2022.07.12 | 홍보팀

  • 장민 교수 연구팀

    청정 에너지원이자 다목적 산화제인 H2O2의 선택적 고효율 생성을 위해

    전하 이동 제어가능한 친환경적인 광-압전 촉매 합성법 개발

    - Applied Catalysis B: Environmental (JCR IF 24.319, JCR Rank: 1.85%) 과학전문지 게재 -

     

    장민교수1
    < H2O2의 선택적 생성을 위해 전하 이동 제어 가능한 광-압전 촉매 반응 매커니즘 >

     

     

     

    장민교수2
    () Kien Tiek Wong 박사, Choong Choe Earn 연구교수, 최은하 교수, 장민 교수

     

    본교 환경공학과 장민 교수(교신저자) 연구팀의 Kien Tiek Wong 박사후연구원(1저자)Choong Choe Earn 연구교수, 그리고 플라즈마바이오센터 최은하 교수팀은 나노 bismuth oxychloride/bismuth vanadate(BiOCl/BiVO, BVO)BiFeO3 nanorod(BFO)에 균질하게 분포되는 형태의 합성체인 BVO/BFO를 이용하여 기존 연구되어온 촉매에 비해 월등히 높은 H2O2 생성이 가능한 광-압전 촉매 제조 합성법을 개발하였다.

     

    과산화수소(H2O2)는 높은 산화 가능성과 반응성으로 인해 수처리, 화학 제조 및 의료 목적을 비롯한 다양한 응용 분야에서 사용되는 다목적 산화제이며, 또한 최근에는 청정 에너지원으로서 압축된 H2 가스와 비교하여 운송 및 저장에 더 편리하여 화석 연료의 잠재적인 대안으로 상당한 관심을 불러일으켰다. 화석 연료에 전적으로 의존하지 않고 글로벌 수요를 충족하려면 수소 연료 전지(1.23V)에 필적하는 출력 잠재력을 가져야 하는데, H2O2 연료 전지(1.09V)는 대체 연료원으로써 이와 같은 조건을 충족할 수 있다. 현재 H2O2의 공업적 생산에는 안드라퀴논 산화 한 가지 주요 방법만 사용되는데, 이는 일반적으로 높은 에너지가 필요하고 독성 부산물이 생성되며, 화학물질 및 값비싼 귀금속 촉매가 필요하며, 특히나 과도한 CO2 발생을 수반하는 단점이 있어, 이를 대체할 환경 친화적이고 공정이 필요하다.

     

    일반적으로 광촉매는 광원의 조사를 통해 광유도 전하 운반체가 전자(electron)와 정공(positive hole)으로 분리되고, 분리된 전자와 정공이 각각 수중의 산소, 물과 반응하여 다양한 라디칼들을 발생시킬 수 있다. 또한 압전 촉매의 경우 압력의 영향으로 전기적인 반응을 하며, 본 연구에서는 연구진이 개발한 합성법으로 제조된 광-압전 촉매 BVO/BFO합성체가 광-압전 공정에서 변형된 밴드 전위를 통해 전자의 흐름을 조작하여 계면 전하 이동을 바꿔 H2O2O-O 결합 해리를 저해하며 선택적 H2O2 생성을 촉진시킴을 확인하였다. 본 연구에서 이전에 발표된 대부분의 다른 연구에 비해 높은 H2O2 생산량을 보여 효율적인 H2O2의 생산에 광-압전촉매의 가능성을 시사하였다.

     

    본 연구는 한국연구재단 교육부 지원 및 과학 기술정보통신부 지원을 통한 기초과학연구 지원사업(No. 2020R1F1A1075839)으로 수행되었고, 연구결과는 환경공학 분야 1위 과학전문지인 Applied Catalysis B: Environmental (IF: 24.319, JCR rank: 1.85%) 20221015일자 온라인 판에 “Interfacial Schottky junctions modulated by photo-piezoelectric band bending to govern charge carrier migration for selective H2O2 generation”의 제목으로 게재되었다.

     

    Web link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337322005227

     

     

     

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