나노기술 및 정책 정보

• 목록

교토(京都)대학 대학원 공학연구과 연구그룹이 물과 빛을 이용하여 이산화탄소를 자원으로 재활용하는 광촉매를 합성하는 데 성공함. 물(H2O)을 전자원(電子源)으로 하는 이산화탄소(CO2)의 광환원은 식물의 광합성을 모방한 CO2 재자원화 시스템으로, 이른바 인공 광합성 중 하나로 잘 알려져 있음. 이 시스템의 문제점은 ①생산되는 생성물이 미량이라는 점, ②H2O 전자원으로서 기능하지 않는다는 점, ③CO2가 아닌 H2O가 광환원된다는 점이었음. 즉, CO2는 상당히 안정 분자이기 때문에 H2O를 사용하여 CO2를 환원하려고 해도, CO2는 방관자가되고, H2O만 환원되어버림. 연구진이 개발한 광촉매를 이용하면 H2O가 전자워능로서 기능하여 CO2를 선택적으로 환원하여 일산화탄소로 환원할 수 있다는 것을 발견함. CO2가 환원되는 효율(전화율)은 1.2%에 달했으며, H2O 대신 CO2가 환원되는 효율(선택성)은 95%였음. 이는 다른 연구 결과들에 비해 매우 높은 효율성을 나타냄. 연구진이 발견한 광촉매 시스템은 식물처럼 가시광에서는 기능하지 않으며, 향후 태양광에 많은 가시광 영역의 빛으로 구동하는 시스템으로 만드는 것이 중요함. CO2를 환원하면 메탄과 메탄올 등 다양한 물질을 얻을 수 있지만, 현재는 일산화탄소 만 얻을 수 있음. 연구진은 향후 이 환원 생성물의 다양성을 늘리는 연구를 진행할 계획임.

본 연구 성과는 ‘Communications Chemistry’ (“Enhanced CO Evolution for Photocatalytic Conversion of CO2 by H2O over Ca Modified Ga2O3”) 지에 게재됨.