나노기술 및 정책 정보

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스웨덴 웁살라 대학의 연구진이 개발한 광촉매 복합 고분자 나노입자를 사용하여 물과 햇빛에서 환경 친화적인 방식으로 에너지 사용을 위한 수소를 추출할 수 있게 됨. 개발된 ‘폴리머 도트’는 뛰어난 성능과 안정성을 보여줌.

‘폴리머 도트(Pdot)’는 환경 친화적이고 비용 효율적으로 설계된 나노크기의 유기 광촉매로, 매우 작기 때문에 물에 고르게 분포되어 있음. 기존의 광촉매와 비교하여 더 큰 반응 표면을 제공하므로 더 많은 빛이 수소 가스 형태로 저장될 수 있음. 연구진은 세 가지 구성 요소를 포함하는 Pdot을 개발하여 매우 우수한 촉매 성능과 안정성을 보여줌.

다양한 구성 요소가 광촉매 시스템에서 함께 얼마나 잘 작동하는지 조사하기 위해 연구진은 Pdot가 특정 시간 동안 빛에 노출되는 분광 기술을 사용하여, 광 화학적 중간체가 어떻게 생성되고 조명 아래에서 사라졌는지를 알 수 있었음.

초고속 에너지 전달과 전자 전달이 모두 하나의 입자에서 발생하며, 시스템이 빛을 사용하고 촉매 과정에 대한 전하를 분리하는데 도움이 된다는 사실은 흥미로움.

연구진은 삼중 성분 폴리머 도트 시스템을 최적화하는데 성공하여, 태양 에너지를 수소로 변환하는데 있어 600nm에서 7% 효율의 촉매 효과를 보임. 이것은 단 하나의 구성 요소로 구성된 Pdots에서 작업할 때 얻은 600nm에서 0.3% 효율보다 훨씬 발전된 것임. 이전에 한 가지 문제는 광촉매가 조기에 분해된다는 것이었지만 이제는 120 시간 테스트 후에도 안정적임.

본 연구 성과는 Journal of the American Chemical Society ("Panchromatic Ternary Polymer Dots Involving Sub-Picosecond Energy and Charge Transfer for Efficient and Stable Photocatalytic Hydrogen Evolution")에 게재됨.