산화코발트 나노입자 촉매에 의한 물 산화반응 중간체의 시간분해능 관찰

전문가 제언

○ 인공광합성에서 물은 분자산소로 산화는 양성자들 또는 CO2의 연료로 환원하는데 필요한 전자들을 제공한다. 이 4-전자반응이 어떻게 상세히 작용하는지를 이해하는 것은 첫-주기 전이금속산화물과 같은 지상풍부한 물질들로 구성된 개량된 강한촉매의 연구개발에 중요하다. 시간분해능 Fourier-변환 IR분광법을 사용하여 반응조건에서 풍부한 금속산화물촉매인 Co3O4로 촉매 작용된 물 산화의 중간체들을 확인했다.

○ 한 가지 중간체는 파수 1,013cm-1에서 흡수하는 3-전자 산화중간체인 표면 초산화물이고 두 번째 관찰된 중간체는 파수 840cm-1에서 흡수하는 1-전자 산화중간체인 한 옥소(oxo)Co(Ⅳ)자리이다. 중간체들의 순간적 거동은 그들이 별개 촉매자리들에 속한다. 표면중간체들의 구조와 반응속도론의 지식은 더욱 효과적인 물 산화 촉매작용의 개량된 금속-산화물들의 디자인을 가능하게 한다.

 

○ 광선을 연료로 전환하는 단계의 동기는 연소과정 또는 연료전지의 소모에서 다 써버린 태양연료 또는 바이오연료의 최종생성물들은 물과CO2라는 것이다. 재생연료 발생과 부생성물의 축적 없이 순환에 활용되도록 물 분자들은 광합성 과정에서 전자원으로 역할이 필수적이다. 녹색식물과 박테리아로 광시스템에서 자연의 물 산화메커니즘의 이해는 오랜 동안 연구의 목표가 되어왔다.

 

○ 풍부한 산화코발트 나노입자 촉매의 물 산화중간체들에서 시간분해능 관찰연구는 국내외에서 최초로 추진되었다. 풍부성, 고체산화물의 견고성 및 나노구조화의 표면적 증가로 촉매효율성 개량의 중요한 특징들을 갖는 단결정 나노입자들의 가시광선-감광화 금속산화물 촉매로 생성된 물 산화 표면중간체들의 ATR모드 빠른-주사 FTIR분광법으로 처음 직접 순간적 분해능 관찰은 고성능 광합성 촉매개발에 활용성이 클 것이다.

 

○ 시간분해능 해명된 표면중간체들의 구조와 반응속도론의 지식은 광촉매의 순환에서 각 단계 에너지 요구들에 대한 광-흡수체 특성들을 맞춤 생성을 위한 기회의 문호를 개방하고 더욱 효과적인 광-추진 물 산화촉매를 개량 디자인할 수 있도록 연구개발을 촉진할 것이다.

저자

M. Zhang et al.

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2014

권(호)

6()

잡지명

Nature Chemistry

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

362~367

분석자

여*현

분석물

• 산화코발트 나노입자 촉매에 의한 물 산화반응 중간체의 시간분해능 관찰.pdf [353,853 byte]

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