이산화탄소로 메탄·에탄 만든다

기초과학연구원(IBS) 현택환 나노입자연구단장 연구팀, 대구경북과학기술원(DGIST) 인수일 교수팀, 한국과학기술원(KAIST) 김형준 교수팀의 공동 연구팀이 이산화탄소를 메탄·에탄으로 만드는 광촉매를 개발했다. 이 촉매는 기존 이산 화티타늄 광촉매에 비해 66배 높아진 효율로 이산화탄소를 메탄, 에탄으로 만들었다.

연구팀은 안정화된 구리 원자와 이산화티타늄 광촉매 사이에서 일어나는 상호작용에 주목했다. 금속-지지체 상호작용은 지지체와 그 위에 올려진 금속 촉매 사이에서 일어나는 화학 작용을 말한다. 촉매의 활성을 높이기 위한 필수 요소지만, 원자 단위의 정밀한 조정이 어렵다.

그 결과 금속-지지체 상호작용을 원자 단위에서 조절하면 이산화탄소가 효과적으로 전환되는 부분이 생긴다는 사실을 발견했다. 즉 구리 원자가 이산 화티타늄으로부터 전자를 받아 이산화탄소에 넘겨줌으로써 태양빛과 물만으로 이산화탄소를 화학 연료인 탄화수소로 만든 것이다. 연구팀은 이를 기반으로 단원자 구리-이산화티타늄 촉매를 만들었다.

이 연구 결과는 에너지 환경과학 분야 학술지인 《에너지와 환경과학(Energy & Environmental Science)》에 실렸다.

출처: 뉴턴 2022-02