경상국립대 '알코올→벤조산·수소' 동시 변환 고효율 촉매기술 개발

두 가지 고부가가치 반응 동시 진행 가능성 입증
지속가능 화학공정·에너지 생산 새로운 가능성 열어

탈신 베질다예바 박사과정, 띠따기리 자야라만 박사, 민아름 박사, 문철주 박사, 최명룡 교수(왼쪽부터).

경상국립대학교는 최명룡 화학과 교수(광화학 나노소재 전문 핵심연구지원센터장) 연구팀이 레이저 기술을 활용해 알코올을 벤조산과 수소로 전환하는 고효율 촉매를 개발했다고 12일 밝혔다.

알코올로부터 고부가가치 화학 물질을 지속 가능하게 생산할 수 있는 새로운 방법을 제시해 환경 친화적인 화학 공정 개발과 청정 에너지 생산에 크게 기여할 것으로 주목된다.

연구팀은 펄스 레이저 용해법을 이용해 니켈-테트라페닐포르피린(NiTPP) 복합체와 트라이니켈 다이설파이드(Ni3S2)를 결합한 단일 상태의 고도로 선택적이고 다기능적인 전기촉매를 합성하는데 성공했다.

이 촉매는 수소 발생 반응(HER), 산소 발생 반응(OER), 벤질 알코올 산화 반응(AOR)에서 모두 뛰어난 성능을 보였다. 특히 니켈 복합체가 10% 포함된 촉매가 알코올 산화 반응에서 선택적으로 벤조산을 생산하는 데 있어 높은 수준의 활성을 보였다.

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.

이는 촉매 과학 분야에서 중대한 진전으로 평가되며 지속 가능한 화학 공정 및 에너지 생산에 새로운 가능성을 제시한다는 게 연구팀 설명이다.

한편 이 연구는 한국연구재단과 교육부에서 주관하는 기초과학 연구역량 강화사업의 '광화학 나노소재 전문 핵심연구지원센터' 지원으로 수행됐다. 연구 성과는 우수성을 인정받아 엘스비어(Elsevier)에서 발행하는 촉매 분야 최상위급 SCI 학술지인 '어플라이드 카탈리시스 B:환경(Applied Catalysis B: Environmental)'에 게재됐다.

진주=노동균 기자 defrost@etnews.com