나노기술 및 정책 정보

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● 일본 고베대학교의 나카가와 케이조 교수 연구팀이 서로 다른 기능을 갖는 2차원 나노재료(나노시트)를 다공질 지지막 위에 적층하여 우수한 투수 속도와 광촉매 활성을 갖는 ‘나노시트 적층형 광촉매 막’을 개발하였으며, 광 조사를 통해 막의 파울링을 억제하는 데 성공

● 연구팀은 가시광 응답성을 갖는 질화탄소(carbon nitride) 나노시트(gC3N4)를 니오브산 나노시트(HNb3O8) 적층 막에 복합화함으로써 나노 여과막으로서 높은 투수 속도를 가지면서도 광촉매 활성이 크게 향상되는 것을 발견하였으며, 파울링(fouling)으로 저하된 투수 성능이 본 광촉매 기능에 의해 완전히 회복되는 것을 규명

● 연구진은 두께 약 100nm(나노미터)의 나노시트 적층 박막을 제작하였는데, 니오브산 나노시트 적층 막에 질화탄소 나노시트를 복합화함으로써 층간으로부터 유래되는 통로 직경을 제어할 수 있음을 X선 회절 등을 통해 규명

● 또한, 양이온성 색소(로다민 B)의 광분해 활성이 나노시트의 복합화에 의해 대폭 향상됨을 확인

● 소혈청 알부민(BSA)을 이용한 막의 파울링 시험을 실시한 결과, BSA에서의 파울링으로 인해 투수 속도가 5분의 1로 저하된 나노시트 복합 막에 빛을 조사함으로써 투수성을 완전히 회복시키는 데 성공

● 본 연구는 향후 정수 처리 분야에 응용될 것으로 전망되며, 안정적인 수자원 확보, 청정에너지 이용 등 환경·에너지 문제 해결에 공헌할 수 있을 것으로 기대

※ 용어설명

- 파울링: 막여과에서 유입수 속의 오염물질에 의해 막이 막히는 현상

※ Chemical Engineering Journal 게재(2022.04.07), “HNb3O8/gC3N4 nanosheet composite membranes with 2-dimensional heterostructured nanochannels achieve enhanced water permeance and photocatalytic activity”