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광화학적 물 분해 무기재료 촉매

전문가 제언: ○ 최근 「광촉매」라 표시된 상품이 눈에 자주 띤다. 여러 가지 제품이 있으나 공통적인 것은 「오염이 잘 안됨」, 「항균」, 「탈취」, 「서리가 안 낌」 등의 기능을 강조하는 점이다. 그 대표적인 것이 바로 산화티탄 광촉매이다.

– 이를 시발점으로 한 물 분해용 광촉매 개발은 금세기 화석에너지의 고갈에 따른 에너지 부족 문제에 직면하여 청정에너지인 수소에너지를 얻을 수 있는 장점으로 큰 각광을 받고 있다. 그러나 아직 실용화되기에는 이르나 급속한 기술개발이 이루어지고 있는 분야이다.

○ 태양에너지를 이용하여 물을 H2와 O2로 쪼개는 광화학적 분해는 경제적으로나 환경적으로 매우 흥미롭고 중요한 공정이다. TiO2와 Pt에 기초한 최초의 물 분해시스템이 1972년 Fujishima와 Honda에 의해 발견되었다. 그 이후 130개가 넘는 무기재료가 촉매로서 등장해 오고 있다. 본 문헌에서는 260개의 참고문헌을 동원하여 구조와 활성과의 관련성을 중심으로 지금까지 알려진 무기 촉매를 검토하였다.

○ 물 분해(water splitting)는 물을 산소와 수소로 전환시키는 화학반응을 총괄하는 용어이다. 싼 값으로 수소를 구할 수 있는 방법으로서 새로운 수소 경제의 등장과 함께 새롭게 떠오르는 연구 분야이다. 현재 사용되는 방법은 전기분해, 2500℃ 이상에서의 열분해법이다. 활발히 연구되고 있는 분야로는 열화학적 열분해, 광촉매에 의한 물 분해(일종의 인공 광합성), 고온 전기분해, 1000℃ 이하에서의 열분해법 등이다.

○ 이 분야에서 특히 강한 국가는 일본과 미국이다. 핵심적인 사항을 실용화를 위한 부단한 노력이다. 특히 자외선이 아닌 가시광선(태양)에 의한 효과를 충분한 효과가 나오는 촉매 시스템을 발굴해야 하는 것이다.

– 수많은 예상물질의 조합도 중요하다. 또한 새로운 화합물의 형성 또한 매우 중요하다. 학교 및 연구기관에 많은 연구가 진행되고 있지만, 체계적 관리와 정부차원에서의 선도 역할 또한 필요하다.

저자: Osterloh, FE; AF Osterloh, Frank E.
자료유형: 학술정보