나노기술 및 정책 정보

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● 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과의 권영국 교수 연구팀이 성균관대학교, 대구경북과학기술원(DGIST)과 공동연구를 통해 이산화탄소를 유용한 공업원료인 개미산으로 전환하는 촉매를 개발

● 개미산은 식품, 가죽 처리, 제약 산업에 널리 쓰이고 있으며, 최근에는 연료전지 연료와 수소 저장체로도 주목받는 물질

● 기존 주석 촉매는 값은 저렴하지만, 반응속도가 느리고 반응 부산물 생성도 많은 문제점 보유

● 연구팀은 값싼 비귀금속 주석(Sn)을 기반으로 고성능 개미산 생산 촉매를 만들었으며, 이를 위해 촉매입자에 나노미터(nm) 크기의 초미세 균열을 내는 특수 기술을 이용

● 주석 촉매 입자에 초미세 균열을 내기 위해서 양이온 주입 기술을 사용하였으며, 주석 산화물 입자 내부에 리튬 양이온을 주입하면 가지런했던 원자 배열이 어긋나게 되고, 어긋난 원자 배열들이 이동하면서 주석 입자 내부에 약 1㎚(나노미터) 이하의 초미세 균열이 발생

● 초미세 균열 사이에 이산화탄소가 갇히면서 반응에 필요한 에너지가 줄고 반응 부산물 생성은 효과적으로 줄이는 것이 가능

● 추가로 연구팀은 최적의 미세균열 크기도 찾았으며, 미세균열의 크기가 6Å(옹스트롬, 원자 2~3개 크기) 수준일 때 개미산 생성 속도와 선택성이 향상되고 부산물인 수소 생성이 효과적으로 억제되는 것을 확인

● 해당 촉매 기술을 사용하였을 때, 기존 상용 주석 산화물 소재와 비교하여 전기 소모가 적고, 개미산의 생산 속도가 19배 이상 향상되었을 뿐만 아니라 반응 부산물도 70% 감소

※ Advanced Functional Materials 게재