나노기술 및 정책 정보

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나노 전이금속 인화물(nano transition metal phosphide)은 최근 발전하기 시작한 촉매 분야 "스타 소재"에 속함.

중국 톈진(天津, 천진) 대학교 이학(理學) 대학 화학학부 스옌메이(史艶梅) 박사 연구팀은 전이 금속 인화물 합성 및 에너지 관련 분야에 응용하기 위한 연구를 수행함.

인공 합성 인화물의 역사는 이르면 지난 18세기로 거슬러 올라가지만 당시 금속 인화물 사용처를 바로 찾지 못하였기 때문에 금속 인화물은 200년 가까이 묻혀져 있었음.

20세기 50년대에 과학자들은 인산니켈이 수소를 촉매로 니트로벤젠을 환원하고, 아닐린을 활성화 한다는 점을 발견하였음.

그 발견 이후 금속 인화물은 점차 야금(冶金), 농약, 수소화 반응과 중합 반응 등의 분야에 응용되기 시작하였음.

20세기 말에 과학자들은 전이 금속 인화물이 수소 탈황과 수소 탈질 분야에서 극히 높은 활성을 보일 뿐만 아니라 심지어 당시 동 반응 관련 상용화 촉매보다 우수하다는 점을 발견하였음.

21세기에 진입한 후 전이 금속 인화물은 수소 탈산, 충전 가능 배터리, 광촉매, 특히 전기를 이용한 물 분해를 통해 수소를 방출하는 분야에서 높은 활성과 높은 안정성이 입증됨에 따라 전이 금속 인화물에 대한 연구 붐이 일어남.

스옌메이(史艶梅) 박사 연구팀은 관련 연구를 통해 전이 금속 인화물의 최신 합성 전략을 확보하고, 열 촉매, 전기 촉매, 광촉매와 에너지 저장의 4대 방향에서 16개의 세부 방향에 대한 연구를 수행하고 전이 금속 인화물이 에너지 전환과 에너지 저장 관련 분야에서 혁신성과를 얻었음.

연구팀은 원리 차원에서 전이 금속 인화물 구조와 관련 응용 간의 효과에 대한 분석을 하였으며, 전이 금속 인화물의 미래 발전 방향을 제시하였음.

연구팀의 이번 결과는 전이 금속 인화물 메커니즘에 대해 심층적으로 이해하고, 효율적이고 안정적인 전이 금속 인화물과 기타 비(非) 귀금속 촉매 소재 디자인 및 개발을 위해 중요한 기술 기반을 제공하였음.

본 연구 성과는 ‘Energy & Environmental Science’ ("Recent advances in nanostructured transition metal phosphides: synthesis and energy-related applications") 지에 게재됨.