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이산화탄소의 광촉매 환원을 위한 촉매 조성물

전문가 제언: ○ 화석연료의 연소에 의해 대기 중의 CO2 농도가 높아짐에 따라 지구의 기후변화, 해양의 pH 변화 및 기타 지구규모의 잠재적인 악영향이 초래되고 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서는 CO2를 격리하는 것은 물론이지만 더 나아가 격리된 CO2를 고에너지 연료 또는 유용한 화학제품으로 전환할 수 있는 방법 및 장치의 개발이 매우 중요하다.
○ 이 발명은 CO2를 유용한 화합물로 효율 좋게 전환하기 위한 광촉매 조성물의 조제방법과 이를 이용한 CO2의 환원방법을 제공한다. 광촉매 조성물은 기반 촉매로서 탄탈산 나트륨(sodium tantalate: NaTaO3), 개질제 및 공촉매(co-catalyst)로 구성된다. CO2의 광촉매 환원공정에 의한 유용한 화합물로의 합성방법은 국내에서도 개발되고 있는 기술이다. 그러나 이 특허의 특허청구권범위를 보면, CO2의 환원반응을 촉진하기 위한 광촉매로서 기반이 되는 촉매인 NaTaO3에 산화란타늄(La2O3)을 첨가하여 개질하는 것이 특이한 사항으로, 이 특허를 참고할 시에는 이 점에 유의할 필요가 있다.
○ 국내의 경우, 미래창조과학부 산하 한국이산화탄소포집 및 처리연구개발센터(KCRC), KAIST 등과 같은 정부출연연구소, 서강대학교 산업협력단, 금오공과대학교 산업협력단 등과 같은 대학 및 남부발전이나 (주)테크윈 등 기업에서 CO2의 전환기술에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 또한 CO2의 전환을 위한 광촉매의 개발도 고려대 소재화학과 손호진 교수 연구팀, KAIST의 강정구 교수팀과 김일두 교수팀, 한국화학연구원의 백진욱 박사팀 등 많은 연구자들이 활발하게 추진하고 있다.
○ 향후 CO2의 유용한 화합물로 전환하기 위한 개발과제로는 탄소화합물 중에서 가장 안정된 CO2를 다른 화합물로 전환해야 하기 때문에 에너지의 투입이 필수적이므로 효율적인 전환이 가능한 관련된 반응조건의 확립이 선행되어야 한다. 특히, 광전기화학 셀 및 광촉매가 갖춰야 할 요소로는 ①가시광선에 대한 우수한 흡수율, ②CO2 환원 촉매의 낮은 과전압 및 높은 선택도, ③CO2 전환 소자의 장시간 안정성 등의 특성이 개선되어야 한다.

저자: Hindustan Petroleum Corporation Limited, Indian Institute of Technology, Madras
자료유형: 니즈특허정보