KAIST(총장 신성철)가 합금 촉매 화학반응을 실시간으로 관찰하는데 성공했다.
KAIST는 박정영·정유성 EEWS대학원 교수팀이 문봉진 GIST(총장 문승현) 물리·광과학과 교수팀과 함께 합금 촉매 표면에서 일어나는 화학 반응 과정을 실시간 관찰해 촉매 반응성 향상에 직결된 반응 원리를 규명했다고 15일 밝혔다.
합금 촉매는 단일 금속이나 금속 산화물 촉매보다 성능이 뛰어나 연료전지반응이나 탄소계열 공업화학반응에 이용되고 있다. 그러나 합금 촉매 반응 결과에 대한 근본 원리규명이 이뤄지지 않고 있다.
연구팀은 '상압 주사 터널링 전자 형미경'과 '상압 X-선 광전자분광기'를 활용해 백금-니켈 합금 촉매 표면의 역동적인 변화 과정을 관찰했다.
이 결과 금속-산화물 계면 나노구조 표면 형성에서 백금-니켈 합금 촉매 반응성 향상이 나타남을 밝혀냈다. 또 금속-산화물 계면 나노구조가 비교적 낮은 활성화 에너지를 가져 반응성 향상에 유리하다는 것을 확인했다.
연구팀을 이 결과를 밀도범함수 이론을 바탕으로 한 양자역학 모델링 계산으로 입증했다.
박정영 교수는 “이번 연구는 합금 촉매 반응 과정을 직접 관찰한 첫 연구사례”라며 “합금 촉매 계면은 촉매 향상도를 높이고, 촉매전자학 연구와도 밀접한 관계를 가진다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
