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[중국] 이원 추진제 귀금속 헤테로 구조 나노재료 연구

□ 주요 내용

○ 귀금속 나노 재료의 독특하고 우수한 성능은 형태 구성 및 내부 구조와 밀접히 관련되어 있다. 복잡한 구조의 이원 추진제 귀금속 나노 재료는 나노 마이크로 입자 특성을 보유하고 있는 외, 내부 구조에서 발생하는 전자 커플링과 결정격자 대응 변화 등 효과가 존재하며 이원 추진제 귀금속 나노재료의 형태 구조에 대한 조정 제어를 통해 성능에 대한 제어를 실행하여 나노 재료의 멀티 기능화를 실현할 수 있다.

○ 중국과학원은 과정공정(過程工程) 연구소 산하 '다중 복잡 시스템 국가 중점 실험실' 양쥔(楊軍) 연구원 연구팀은 최근 관련 연구를 통해 일종 별 모양의 Ag-Pt 이원 추진제 귀금속 헤테로 나노재료(Bimetallic Ag-Pt nanoparticles with stellated morphologies) 개발에 성공하여 이슈가 되고 있다.

○ 연구팀이 개발한 이원 추진제 귀금속 헤테로 나노재료는 Pt가 다중 트윈(Twinned) 결정 Ag의 결정계 상에서 경쟁적으로 성장하는 결과를 나타내고 있다.

○ 연구팀은 이번 연구개발 성과를 한층 더 확대하여 내부 핵 Ag 입자에 대한 선택성 제거를 실행하여 중공 구조를 보유한 별 모양의 Pt 나노 재료(Hollow structured Pt nanoparticles with stellated morphologies)를 개발하였다.

○ 이런 특수한 형태 구조의 나노 재료는 대량의 높은 활성 Pt 계단 원자와 변두리 각도 원자, 높은 활성의 Pt{111} 결정면을 함유하고 있는 동시에 조절 가능한 Ag 내부 핵과 Pt 쉘 층의 전자 커플링 효과를 보유하고 있으며 형태 구조상의 특수성 및 다양한 구성 요소 간 물리 효과의 공동 영향을 받아 동 재료로 하여금 촉매 메탄올 산화와 산소 환원 반응 중에서 양호한 촉매 활성을 나타내게끔 하였다.

○ 연구팀의 관련 연구 결과는 네이처 자매지 `사이언티픽 리포트(Scientific Reports)`에 게재되었다(Scientific Reports, 2014, 4, 3969/1−3969/7).

○ 연구팀은 이번 연구를 통해 트윈 결정 구조의 Au 입자를 내부 핵으로 이용할 경우 일종 더욱 보편적인 기술로 Au-Pt, Au-Pd, Au-Ru, Au-Ir 등 이원 수지상(Dendritic) 헤테로 구조 나노 입자를 개발할 수 있다는 점을 발견하였다.

○ 연구팀의 관련 연구 결과는 관련 요청에 따라 RSC 산하 세계적 권위의 학술지인 ‘저널 오브 머티리얼스 케미스트리 에이(Journal of Materials Chemistry A’에서 조직한 '2014 Emerging Investigators Themed Issue'라는 주제의 특집에 발표되었다(2014, 2, 6130-6137).

○ 연구팀의 이번 연구는 중국과학원의 '백인계획(百人計劃)' 프로그램, 국가자연과학기금위원회의 '기초과학 연구 프로젝트' 비용 및 '다중 복잡 시스템 국가 중점 실험실'의 '기초과학 연구 프로젝트' 비용 지원을 받아 추진되었다.