나노기술 및 정책 정보

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● 일본 교토대학교 대학원 공학연구과, 파인세라믹센터(JFCC)의 공동 연구그룹이 탈수 반응을 전기 화학 반응과 조합하여 코발트 산화물 중의 산소를 대량으로 제거함으로써 튜브형 구조를 얻는 데 성공

● 본 반응은 산소를 제거하는 환원 반응으로서 기존에 알려진 방법보다 강력할뿐만 아니라 발생되는 부산물은 물이 전부인 것으로 확인 

● 연구진은 산화물 SrCoO2.5에 전기 화학적으로 양성자(H+)를 삽입한 후, 승온탈수(昇温脱水)로 신물질 SrCoO2을 얻는 데 성공

● 이 새로운 환원 반응의 열쇠는 양성자화 된 중간체 HSrCrO2.5인데 HSrCrO2.5에서는 양성자화에 의해 CoO6 팔면체가 크게 왜곡되어 불안정하여 승온탈수에 의해 결정 격자 중의 산소가 분리되어 안정적인 물(H2O)로 탈수되었다고 추정

● 연구진은 박막 시료의 구조 분석에 최첨단 전자 현미경 및 이론 계산을 조합했으며, JFCC의 고분해능 주사투과전자현미경 관찰로 원자의 배열 방법을 조사하는 동시에 이론 계산으로 구조를 추정하고 50개 이상의 가능성 중에서 실험에 가장 적합한 것을 결정

● 전기 화학적으로 양성화한 후 HSrCoO2.5를 승온탈수하면 팔면체 구조를 반영한 ​​XAS 스펙트럼은 소실되고 사면체 구조를 반영한 ​​XAS 스펙트럼만이 되는 것을 확인  

※ Journal of the American Chemical Society 게재(2021.10.14) “Dehydration of electrochemically protonated oxide: SrCoO2 with square spin tubes”