▲ 박정영 교수.

화학공정에서 반응 효율을 높이는 데 쓰이는 촉매의 원리를 밝힐 수 있는 열쇠를 국내 연구진이 찾아냈다.

12일 기초과학연구원(IBS)은 나노물질 및 화학반응연구단 박정영 교수 연구팀이 액체상에서 촉매 표면의 '핫전자'(hot electron)를 검출하는데 성공했다고 밝혔다.'

고도의 진공상태나 기체 실험 환경이 아닌 일반 화학공정과 같은 액체상에서 핫전자의 존재를 확인한 것은 처음이다.

촉매는 화학반응에 관여해 반응속도를 빠르게 혹은 느리게 하는 물질로 원유 정제, 플라스틱 합성, 자동차 배기가스 정제 등 다양한 분야에 쓰인다.

핫전자는 화학반응이 일어날 때 촉매 표면에서 펨토초(1천분의 1초)의 짧은 순간에 발생하는 입자로, 촉매의 작동원리를 밝혀줄 수 있는 열쇠로 주목받고 있다.

연구팀은 과산화수소 수용액에 나노 두께의 금속 박막 촉매를 입힌 실리콘 기판을 넣은 뒤 기판과 금속 박막 사이의 전위차를 이용해 핫전자 신호를 잡는 데 성공했다.

금속 박막 촉매의 소재를 백금이나 금, 은 등으로 다양화하고 박막 두께와 과산화수소 수용액의 농도를 조절하면 다양한 조건에서 달라지는 핫전자 전류를 측정할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 앞서 그래핀을 이용해 백금나노촉매에서 발생한 핫전자를 처음으로 관측하는데 성공했다.

이번 액상 환경에서의 핫전자 검출 효율은 10% 정도로, 당시 1%였던 검출 효율을 획기적으로 높였다.

앞으로 에너지·환경, 화학산업 등 분야에서 고효율 나노촉매를 개발하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구 결과는 국제학술지 '앙게반테 케미'(Angenwandte Chemi) 지난 4일자 표지 논문으로 선정됐다.

윤승훈 기자  yoon3@a-news.co.kr

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