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황화 아연은 업계에서 가장 부드러운 백색 안료 중 하나이지만, 적절하게 전처리 되지 않으면 시간이 지남에 따라 회색으로 변함. 독일 뒤스부르크-에센 대학의 연구진은 이 재료의 화려한 색상을 유지하고 촉매로 사용할 수 있는 방법을 발견함. 햇빛을 사용 가능한 에너지로 변환하는 것임.

이상적으로 안료는 빛 조사, 특히 UV 조사에서 부식에 대한 내성이 있어야 함. 또한 장기적으로 흰색을 유지해야 함. 오늘날 업계는 이미 황화 아연으로 이 모든 것을 달성했지만, 입자 표면에 전하 운반체가 남아 있지 않기 때문에 생성된 물질은 광촉매 반응을 유발하는 다른 기능을 활용하기에 적합하지 않음.

막스플랑크 및 산업 파트너 ‘Venator’와 협력하여 연구진은 대안을 개발했는데, 단 3개의 보호 알루미나 쉘에 황화 아연 입자를 넣는 것임. 이러한 코어-쉘 구조는 초기 실험실 실험에서 고 에너지 UV 조사 및 부식성 매체에 대해 안정적인 것으로 입증되었음.

추가 이점은 이 형태의 입자가 광촉매로도 활용될 수 있다는 것임. 즉, 폐수에서 독성 화합물의 분해 또는 물이 산소와 에너지 운반체 수소로 분할되는 것과 같이 빛에 의해 유발되는 화학 반응을 유도할 수 있다는 것임.

이를 위해서는 전자가 알루미나 껍질을 통과할 수 있어야 하는데, 연구진은 현재 더 얇은 층으로 이것이 달성될 수 있는지 테스트하고 있음.

이것이 성공한다면, 코어-쉘 구조는 예를 들어 폐수의 광촉매 처리 또는 태양 에너지를 저장 가능한 에너지 캐리어로 변환하는 데 매우 유용할 것임.

본 연구 성과는 Advanced Functional Materials ("Alumina-Protected, Durable and Photostable Zinc Sulfide Particles from Scalable Atomic Layer Deposition")에 게재됨.