최명룡 교수, 금속 카바이드 합성하는 새로운 친환경 공정 개발
▸펄스 레이저 시스템을 이용하여 전이 금속 카바이드 합성
▸물 분해를 위한 고성능 전기화학 촉매로 주목
경상국립대학교(GNU·총장 권순기) 화학과 최명룡 교수(광화학 나노소재 전문 핵심연구지원센터장) 연구팀은 펄스 레이저 시스템을 이용하여 상온에서 전이 금속 카바이드(TMCs: Co3C, Fe3C, TiC, MoC)를 합성하는 다용도 공정을 개발했다고 밝혔다. 이 공정은 추가 탄소원, 계면활성제, 또는 환원제 없이 진행되어, 환경적 영향을 최소화하는 친환경적 합성 방법이다.
오예원 석사과정(화학과)과 띠따기리 자야라만, 민아름 연구교수(광화학 나노소재 전문 핵심연구지원센터)가 공동 1저자로 참여한 이번 연구 성과는 우수성을 인정받아 와일리(Wiley)에서 발행하는 SCI 학술지인 ≪카본에너지(Carbon Energy)≫(IF: 20.50)에 게재됐다.
이렇게 합성된 TMCs는 금속-탄소 상호작용, 공유 결합 및 금속-금속 상호작용, 그리고 금속과 탄소 원자 간의 전하 이동으로 인해 수소 발생 반응(HER), 산소 발생 반응(OER), 그리고 산소-수소 발생 반응(OWS)에 대한 향상된 전기화학적 특성을 보였다.
레이저를 이용해 합성한 TMCs로 제작한 코발트 카바이드(Co3C, 2.01V)와 몰리브덴 카바이드(MoC, 1.99V) 수전해 전극은 대표적인 전이 금속 카바이드 전극인 철 카바이드(Fe3C, 2.16V)나 티타늄 카바이드(TiC, 2.54V)를 기반으로 한 전극보다 우수한 성능을 나타냈다.
또한 실시간 전기화학 라만 분광법을 통해 전기화학 반응 중 반응 중간체 및 결합 부위의 형성을 밝혔다. 탁월한 전기화학적 내구성 및 구조적 유지는 물 전해조를 위한 안정적인 전기화학 촉매의 개발을 촉진시킬 것으로 기대된다.
해당 연구 수행은 한국연구재단(NRF)과 교육부에서 주관하는 기초과학 연구역량 강화사업의 ‘광화학 나노소재 전문 핵심연구지원센터’ 지원으로 수행됐다.
⊙ 사진 설명: 오예원 석사과정, 띠따기리 자야라만 박사, 민아름 연구교수. 최명룡 교수(왼쪽부터).
⊙ 내용 문의: 화학과 최명룡 교수 055-772-1492