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광촉매 기능향상을 위한 분체 형태 제어

전문가 제언: ○ 광촉매 반응은 태양에너지를 화학에너지로 전환하는 공정(수소제조 및 태양에너지 전환, 화학물질 합성) 및 OH 라디칼 같은 산화제를 발생시키는 공정(환경오염 물질분해 및 살균, 자정 및 기능성 코팅소재) 등 매우 넓은 응용분야에 연구가 진행되고 있다.

○ 입자의 크기가 수십 나노미터 이하의 나노 분말은 낮은 융점, 특별한 광학적 특성, 높은 촉매활성 및 우수한 기계적 특성 때문에 새로운 소재합성에는 첨가물이나 전구체로 사용되고 있다. 예로 동일한 원소나 원자배열을 가지는 물질이라도 입자크기를 제어하여 전자상태를 변화시키면 새로운 물성이 나타날 수 있다. 광촉매 기능을 향상시키기 위해서도 이러한 기술 개발이 필요하다.

○ 나노 크기의 분자막이 있는 세포는 자연에서 볼 수 있는 광에너지를 화학에너지로 변화시키는 이상적인 시스템이다. 이러한 자연시스템과 같은 기능을 가시 광 영역에서 밴드 캡을 가지는 나노 입자를 배열 결합시켜서 시켜서 나노 입자의 이점을 활용할 수 있다면 새로운 광촉매 설계를 할 수 있다고 생각된다.

○ 실제 광촉매 제조에는 신물질 합성, 졸-겔법, 나노 구조 박막제조, 복합광촉매 제조 등 다양한 방법과 금속도핑, 연료감응, 불순물 주입 등의 개질법이 연구되고 있다. 그러나 많은 연구에도 불구하고 아직 산업적인 적용에는 제약이 많이 있다.

○ 여기서는 용액 중에서 나노 입자를 캡슐 상으로 배열시킨 광촉매 개발을 연구하고 이러한 광촉매를 Stratified라 하였다. 제조된 CdS 미립자를 수용액 중에서 수소생성 반응활성을 조사하기 위해 광 조사 실험을 하였다. 실험결과 태양광 흡수율 향상과 전자이동 효율이 향상되어 촉매활성이 크게 높아지는 결과를 얻었다. 이 문헌은 분체특성을 활용하는 좋은 아이디어라 생각되며 관련 연구자들의 관심이 있기를 바란다.

저자: Kazuyuki Tohji
자료유형: 학술정보