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광촉매적 물분해에서 산화그래핀의 역할

전문가 제언: ○ 지금까지의 연구에서 여러 가지 촉매적 매질 TiO2, WO3, CdS, BiVO4등이 물분해를 용이하게 하는 데 GO의 장점들을 증명해 보였지만 광이 조사된 GO을 기초한 화합물들에 대한 근본적인 전하수송 기구에 대한 이해는 아직도 여전히 논쟁거리로 남아 있다. 그러므로 광촉매적 물분해에서 전하 수송기구의 완벽한 이해가 반응률을 고양시키는 핵심적 과제가 될 것이다.

○ 전하수송 기구의 이해를 통해서 광촉매적 물분해에 대한 제일의 도전과제는 GO와 반도체 화합물 사이의 층간 접촉과 결합에 대한 더 많은 탐구와 확인이다. 이 도전은 정교하게 실험적으로 확인된 결과들을 통합하는 것과 이론적으로는 전자적 구조계산이 필요하다.

○ 두 번째 과제는 GO재료들의 특성을 정확하게 조율할 수 있는 다양한 재료들과 정교한 합성방법을 체계적으로 개발하는 것이다. 즉 크기와 층수에 따른 GO의 성질들 그리고 그래핀 판에 실려 있는 기능들이 화합물에서 전하의 수송기구를 확실히 결정하는 것이므로 이들의 체계적 조사가 필요하다.

○ 물분해 광촉매로서 산화그래핀의 연구는 최근 중국과 타이완에서 가장 활발하다. 타이완에서는 국립 Cheng Kung대학의 Te-Fu Yeh그룹이, 중국에서는 Changchun대학 Lei Han그룹과 Anging 사범대 YuLin Min그룹 등 많은 연구자들이 물분해 광촉매로서 GO와 산화물 화합물들에 대하여 연구하고 있다. 국내에서는 최근 포항공대의 김형일 교수팀이 GO-TiO화합물의 광전환에 대하여, 이화여대 김인영 교수팀이 그래핀 나노층과 TiO 나노판 사이의 전자적 결합에 대한 연구를 발표하였다.

○ 끝으로의 도전은 매력적인 물분해 전반에 걸쳐 H2와 O2가 동시에 발생하는 혼합된 GO의 합성구조의 설계가 될 것이다. 이 목표의 성취를 위해서는 화합물 속에서 효율적 전하의 수송과 물분해 경계면에서 반응을 위한 전하의 주입과 같은 화학적 조정을 통하여 새로운 더 많은 나노구조물의 GO화합물을 개발하는 것이다.

저자: Te-Fu Yeh, Jaroslav Cihlar, Chih-Yung Chang, Ching Cheng and Hsisheng Teng
자료유형: 학술정보