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1년 이상 쓸 수 있는 고효율 백금 촉매 개발

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1년 이상 쓸 수 있는 고효율 백금 촉매 개발

2016.03.14 18:00

 

KAIST 제공 제공
KAIST 제공 제공

 

백금 촉매의 수명을 큰 폭으로 늘릴 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 백금 촉매는 화학반응의 효율을 키워 주기 때문에 전기자동차 같은 첨단 제품을 비롯해 기존 화학산업에도 두루 쓰인다. 하지만 고가의 백금 원료를 쓴다는 점에서 가격경쟁력이 낮은 것이 단점이었다.

 

최민기 KAIST 생명화학공학과 교수팀은 같은 학교 김형준 EEWS 대학원 교수팀과 공동으로 화학반응을 효율적으로 촉진하면서도 1년 이상 안정성이 유지되는 백금 단일 원자 촉매 개발에 성공했다고 14일 밝혔다.

 

백금 촉매의 가격을 낮추기 위한 연구는 다양하게 진행되고 있다. 촉매의 입자를 가능한 작게 합성하는 방법도 주로 쓰인다. 이미 과학계에서는 물질의 가장 작은 크기인 원자로 된 백금 촉매를 개발했다.

 

그러나 이만큼 크기를 줄인 백금 촉매는 수명이 짧아지는 문제가 있었다. 이런 문제를 해결하기 위해 값이 싼 탄소 소재 위에 백금을 합성하는 등 다양한 연구가 진행되고 있지만 모두 실용화 수준에 도달하지는 못했다.

 

연구진은 탄소에 금속과 결합하는 성질이 강한 황(S)을 첨가한 결과 1년 이상 안정적으로 유지되는 단일 원자 크기의 백금 촉매를 만드는 데 성공했다. 제올라이트라는 이름의 탄소 형태를 거푸집으로 삼아 황 원자가 다량 분포된 탄소 나노구조를 합성했다. 여기에 백금 촉매를 쓰면 백금이 단일 원자 형태로도 안정화된다는 사실을 새롭게 발견한 것이다.

  

최 교수는“기존 방식으로 만든 단일 원자 백금 촉매를 수소연료전지에 적용하면 버려지는 물이 생되지만 이번에 만든 촉매를 이용하면 고부가가치 물질인 과산화수소를 95% 이상 얻을 수 있어 산업적 가치가 높다”며 “안정성이 매우 높아 촉매 수명도 획기적으로 늘릴 수 있을 것”이라고 말했다.

 

 연구 결과는 ‘네이처 커뮤니케이션스 ’ 8일자 온라인판에 게재됐다.

 

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