[대학저널 백두산 기자] 숙명여자대학교(총장 강정애) 화공생명공학부 최경민, 김우열 교수 연구팀이 케이지 형태로 촉매를 감싸 분자 촉매의 효율을 떨어뜨리지 않으면서 안정성을 높일 수 있는 실마리를 찾아냈다.
과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견-신진연계연구지원사업의 지원으로 수행된 이번 연구는 “A Highly Active, Robust Photocatalyst Heterogenized in Discrete Cages of Metal-Organic Polyhedra for CO2 Reduction”(제1저자: 이현신, 교신저자: 최경민, 김우열 교수)라는 제목의 논문으로 발표됐다. 최경민, 김우열 교수 연구팀의 이번 연구성과는 국제학술지 ‘에너지 및 환경과학(Energy & Environmental Science)’에 10월 29일 자로 게재됐으며, 프린트 판의 표지논문으로 추천됐다.
분자 촉매는 촉매반응 후, 서로 결합해 촉매 특성이 저하됨에 따라 장시간 동안 사용하지 못하는 문제가 존재해 왔다. 이에 연구진은 분자 보호장비로서 금속유기-단위입자(metal-organic polyhedra)를 이용해 광촉매 분자의 안정화를 장시간 유지하는 동시에 높은 광촉매 활성을 구현시켰다. 따라서 기존보다 금속유기-단위입자를 사용했을 때 24시간 동안의 광촉매 반응의 성능이 42배 이상 증가했으며, 단위 시간당 활성도 역시 일정하게 유지됐다. 이를 통해 금속유기-단위입자가 분자 촉매를 담지함으로써 고효율, 고안정성의 광촉매 반응을 유도하고 있음을 확인했다.
본 연구에서 개발한 금속유기-단위입자는 다양한 분자 촉매를 함유할 수 있는 플랫폼으로서, 광촉매 반응, 오염물 분해반응, 유기합성반응, 전기 화학반응 등의 다양한 분야에 적용돼 촉매의 활성과 안정성을 향상할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 다양한 연료 및 화학제품으로 변환할 수 있는 촉매 반응에서의 효율성과 선택성 및 안정성을 극대화 할 수 있을 것으로 기대되며, 촉매반응을 이용한 정밀화학, 제약, 환경정화 등 여러 가지 산업군에 활용될 수 있을 것으로 전망된다.
최경민, 김우열 교수는 이번 연구 결과에 관해 “금속유기-단위입자를 템플릿으로 활용해 다양한 분자촉매들을 결합함으로써, 광촉매-단위입자, 전기촉매-단위입자, 유기촉매-단위입자로 확장해, 광촉매 반응, 오염물 분해반응, 유기합성반응, 전기화학반응 등의 다양한 분야에 적용하고자 한다”고 밝혔다.
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