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POSTECH 한정우 교수팀, CO2 전환 촉매 스크리닝 시스템 개발

박영재 기자 | 기사입력 2021/10/27 [11:19]
종합뉴스
교육
POSTECH 한정우 교수팀, CO2 전환 촉매 스크리닝 시스템 개발
기사입력: 2021/10/27 [11:19] ⓒ 브레이크뉴스 대구경북
박영재 기자
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 POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환)은 최근 화학공학과 한정우 교수, 박병준 씨, 잉 왕(Ying Wang) 박사, 이예찬 씨 연구팀이 제일원리 계산을 통해 전기화학적 이산화탄소 환원 반응을 위한 촉매 스크리닝 시스템을 개발했다고 27일 밝혔다.

 

▲ POSTECH 한정우 교수 연구 관련 그림     ©포스텍

 

이번 연구 결과는 최근 세계적인 나노 분야 학술지 ‘스몰(Small)’에 표지논문으로 게재됐다.

 

POSTECH에 따르면 제일원리 계산이란 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 금속-질소-탄소계(M-N-C) 촉매를 평가하고 선별하는 체계화된 시스템을, 스크리닝이란 수많은 샘플을 분석해 최적의 샘플을 찾아내는 방법을 말한다.

 

한정우 교수팀은 촉매 스크리닝 시스템 개발에 밀도범함수 이론을 적용해 촉매의 선택성, 활성, 구조적 안정성을 계산했다. 그 결과를 바탕으로 23개의 금속-질소-탄소계촉매 중 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등 금속 3개를 실제 촉매로 합성했다. 금속-질소-탄소계(M-N-C) 촉매는 금이나 은 같은 비싼 금속을 대체해 생산 효율성을 높인다는 장점이 있다.

  

연구 결과, 한정우 교수팀은 촉매 스크리닝 시스템을 도입해 전기화학적 이산화탄소 환원 개발을 위한 비용과 시간을 획기적으로 단축할 수 있었다. 이 시스템을 사용하면 전기화학적 전위에 따른 활성(activity)과 선택성(selectivity)의 변화를 성공적으로 예측할 수도 있다.

 

한정우 교수는 “제일원리 계산으로 구축한 촉매 스크리닝 시스템을 이용하면 비용과 시간이 소모되는 실험 과정을 줄여 합리적으로 촉매를 설계할 수 있다”며 “이산화탄소 전환용 촉매뿐만 아니라 다양한 에너지 분야의 촉매 연구에 응용 가능해, 에너지 문제 해결에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

 

이번 연구는 한국연구재단 미래소재디스커버리사업과 수소에너지혁신기술개발사업, 포스코 그린사이언스사업의 지원을 받아 이뤄졌다.

 

<아래는 구글번역기로 번역한 기사 전문이다.>

 

 POSTECH Professor Han Jeong-woo's team developed a CO2 conversion catalyst screening system


POSTECH (Pohang University of Science and Technology, President Kim Moo-hwan) recently developed a catalyst screening system for electrochemical carbon dioxide reduction reaction through first-principle calculations by Professor Han Han-woo, Park Byeong-jun, Dr. Ying Wang, and Lee Ye-chan, of the Department of Chemical Engineering 27 work said

 

The results of this study were recently published as a cover paper in the world-renowned nanotechnology journal ‘Small’.

 

According to POSTECH, first-principle calculation refers to a systematic system that evaluates and selects metal-nitrogen-carbon (M-N-C) catalysts through computer simulation, and screening refers to a method of finding the optimal sample by analyzing numerous samples.

 

Professor Han's team applied density functional theory to the development of a catalyst screening system to calculate the selectivity, activity, and structural stability of the catalyst. Based on the results, three metals such as iron (Fe), cobalt (Co), and nickel (Ni) were synthesized as actual catalysts among 23 metal-nitrogen-carbon catalysts. Metal-nitrogen-carbon (M-N-C) catalysts have the advantage of improving production efficiency by replacing expensive metals such as gold and silver.

 

As a result of the study, Professor Han's team was able to dramatically reduce the cost and time for electrochemical carbon dioxide reduction development by introducing a catalyst screening system. Using this system, it is also possible to successfully predict changes in activity and selectivity depending on the electrochemical potential.

 

Professor Han Han-woo said, "Using the catalyst screening system built by first-principle calculation, it is possible to rationally design a catalyst by reducing the cost and time-consuming experimental process." It can be applied, and it will be able to contribute to solving the energy problem.”

 

This research was carried out with support from the National Research Foundation of Korea's Future Materials Discovery Project, the Hydrogen Energy Innovation Technology Development Project, and the POSCO Green Science Project.

편집국장 입니다. 기사제보:phk@breaknews.com
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