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POSTECH 연구팀, 촉매 효율을 높일 또 하나의 비밀 찾았다

박영재 기자 | 기사입력 2022/07/13 [10:20]

POSTECH 연구팀, 촉매 효율을 높일 또 하나의 비밀 찾았다

박영재 기자 | 입력 : 2022/07/13 [10:20]

【브레이크뉴스 포항】박영재 기자=POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 화학공학과 한정우 교수·통합과정 황진우 씨 연구팀이 중국 화남이공대학(South China University of Technology)과의 공동연구를 통해 촉매 활성에 수소와 산소가 영향을 미친다는 사실을 밝혔다.

 

▲ 전기화학적 글리세롤 산화 반응 및 전자 거동 분석 모사도.  © 포스텍


이 연구성과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’에 최근 게재됐다.

 

12일 POSTECH에 따르면 기존에 글리세롤의 산화 환원 반응을 활성화하기 위해 가장 중요하게 고려됐던 요소는 촉매의 금속이었다. 이는 촉매에 반응하는 글리세롤의 산화 환원 과정이 구체적으로 알려지지 않았기 때문이다.

 

연구팀은 밀도범함수이론(DFT, Density functional theory) 계산으로 글리세롤의 산화 환원 반응을 세분화하는 데 성공했다. 이를 통해 금속뿐만 아니라 촉매 표면의 수소와 산소가 촉매 활성에 중요한 역할을 함을 최초로 밝혔다.

 

연구팀이 수산화니켈(Nickel Hydroxide) 촉매에 코발트(Co)를 추가하자 촉매 표면에서 수소와 산소가 분리됐다. 이에 따라 촉매의 전자 구조가 바뀌고, 산소와 수소가 촉매 내외부를 오가면서 글리세롤의 산화 환원 반응이 촉진됐다.

 

연구 결과, 이 촉매는 1.35볼트(V)에서 100밀리암페어/제곱센티미터(mA/cm2)의 높은 전류 밀도와 94.3%의 우수한 포름산 변환 효율을 기록했다.

 

포름산은 가축 사료·음식의 방부제, 약·화장품의 원료로 활용될 수 있는 물질로, 이번 연구성과는 바이오디젤의 부산물까지도 효율적으로 변환할 가능성을 제시했다는 데 의의가 있다.

 

한편, 이 연구는 한국연구재단 기후변화대응기술개발사업과 중견연구자지원사업의 지원을 받아 이뤄졌다.

 

<구글 번역으로 번역한 영문 기사의 전문 입니다. 번역에 오류가 있을 수 있음을 밝힙니다.>

 

 POSTECH research team finds another secret to increase catalyst efficiency

 

  POSTECH (Pohang University of Science and Technology, President Kim Moo-hwan) Professor Han Jeong-woo of the Department of Chemical Engineering and Hwang Jin-woo's research team in the integrated course conducted joint research with South China University of Technology to discover that hydrogen and oxygen affect catalyst activity. said.

 

This research result was recently published in the international academic journal ‘Nature Communications’.

 

According to POSTECH on the 12th, the element that was considered the most important to activate the redox reaction of glycerol was the metal of the catalyst. This is because the oxidation-reduction process of glycerol reacting with the catalyst is not specifically known.

 

  The research team succeeded in subdividing the redox reaction of glycerol by calculating the density functional theory (DFT). Through this, it was revealed for the first time that not only metals but also hydrogen and oxygen on the catalyst surface play an important role in catalyst activity.

 

  When the research team added cobalt (Co) to the nickel hydroxide catalyst, hydrogen and oxygen were separated from the catalyst surface. As a result, the electronic structure of the catalyst was changed, and the oxidation-reduction reaction of glycerol was promoted as oxygen and hydrogen moved inside and outside the catalyst.

 

  As a result of the study, this catalyst recorded a high current density of 100 milliamps per square centimeter (mA/cm2) at 1.35 volts (V) and an excellent formic acid conversion efficiency of 94.3%.

 

  Formic acid is a material that can be used as a preservative for livestock feed and food, and as a raw material for medicines and cosmetics.

 

  Meanwhile, this study was conducted with support from the National Research Foundation of Korea's Climate Change Response Technology Development Project and the Mid-level Researcher Support Project.

편집국장 입니다. 기사제보:phk@breaknews.com
 
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