나노기술 및 정책 정보

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● 일본 토호쿠대학교 재료과학고등연구소 야부 히로시 교수 연구팀은 산업 폐기물인 멍게 껍질에 포함된 셀룰로오스 나노섬유(CNF)를 탄화시키면 우수한 품질의 탄소가 되며, 폐기되는 혈액 중에 헴철(heme iron), 질소, 인 등의 원소가 포함되어 있음에 주목, 이들을 혼합함으로써 나노미터(nm) 크기의 나노 혈탄을 합성

● 연구진은 FeN4 구조를 갖는 철 아자프탈로시아닌(Fe azaphthalocyanine)을 탄소 재료에 담지함으로써 Pt/C 촉매에 필적하는 산소 환원 반응(ORR) 촉매를 얻을 수 있음을 발견

● 멍게 껍질에서 추출한 셀룰로오스 나노섬유와 혈액을 다양한 비율로 혼합하고, 온도를 변화시켜 소성시킴으로써 셀룰로오스 나노섬유에서 유래된 탄소 구조와 혈액에서 유래된 헤테로 원자가 피복되어 ORR·산소발생반응(OER) 모두에서 높은 활성을 갖는 양성 전극 촉매 나노 혈탄의 합성법이 개발

● 제작된 나노 혈탄은 백금 탄소 촉매 등의 희귀 금속을 이용한 전극 촉매에 필적하는 성능을 나타냄

● 본 연구를 통해 처리가 곤란했던 산업폐기물을 차세대 에너지 디바이스로 기대되는 연료전지, 그린수소 제조를 위한 수전해 시스템용 전극 촉매 등에 응용할 수 있을 것으로 기대

※ 용어설명

- 셀룰로오스 나노섬유(cellulose nanofibril, CNF): 셀룰로오스 사슬이 다발을 이루며 빽빽하게 결합된 나노미터(nm)크기의 섬유

※ Science and Technology of Advanced Materials 게재(2022.01.18.), “Bifunctional rare metal-free electrocatalysts synthesized entirely from biomass resources”