경상국립대학교(총장 권순기, 이하 경상국립대) 화학과 최명룡 교수(광화학 나노소재 전문 핵심연구지원센터장) 연구팀은 레이저 기술을 활용해 알코올을 벤조산과 수소로 전환하는 혁신적인 촉매를 개발했다. 이 연구는 촉매 과학 분야에서 중대한 진전으로 평가되며 지속 가능한 화학 공정 및 에너지 생산에 새로운 가능성을 제시한다.
이번 연구 성과는 우수성을 인정받아 엘스비어(Elsevier)에서 발행하는 촉매 분야 최상위급 SCI 학술지인 ‘어플라이드 카탈리시스 B:환경(Applied Catalysis B: Environmental)’(IF: 22.1)에 게재됐다.
최명룡 연구팀은 펄스 레이저 용해법을 이용해 니켈-테트라페닐포르피린(NiTPP) 복합체와 트라이니켈 다이설파이드(Ni3S2)를 결합한 단일 상태의 고도로 선택적이고 다기능적인 전기촉매를 합성했다. 이 촉매는 수소 발생 반응(HER), 산소 발생 반응(OER), 그리고 벤질 알코올 산화 반응(AOR)에서 모두 뛰어난 성능을 보였다. 특히 니켈 복합체가 10% 포함된 촉매가 알코올 산화 반응에서 선택적으로 벤조산을 생산하는 데 있어 최고의 활성을 보였다.
또한 이 연구에서 개발된 촉매 시스템은 전하 밀도 조절과 강력한 시너지 효과를 통해 주목할 만한 성과를 보였다. 이 시스템은 표준 수전해기가 요구하는 것보다 훨씬 낮은 전지 전압에서도 수소 발생과 벤조산 생산이라는 두 가지 고부가가치 반응을 동시에 진행할 수 있음을 입증했다.
이 연구 결과는 알코올로부터 고부가가치 화학 물질을 지속 가능하게 생산할 수 있는 새로운 방법을 제시한 것으로서 환경 친화적인 화학 공정 개발과 청정 에너지 생산에 크게 기여할 것으로 기대된다.
이 연구는 한국연구재단(NRF)과 교육부에서 주관하는 기초과학 연구역량 강화사업의 광화학 나노소재 전문 핵심연구지원센터 지원으로 수행됐다.
