[위즈뉴스] GIST(지스트, 총장 김기선)는 20일, 신소재공학 전공 학부생 석민희 학생이 제1저자로 참여한 논문 2편이 촉매 분야의 저명 SCI급 학술지인 '캐탤리시스 투데이(Catalysis Today, IF 4.667)’ 3월 26일자와 5월 14일자에 잇달아 게재됐다고 밝혔다.
석민희 학생은 GIST 신소재공학부 최창혁 교수 연구팀의 학부 연구생으로서 전이금속기반 산소환원반응 전극 촉매 Me-N-C를 이용하여 ▲ 연구(1) : 산소로부터 유용한 화학 물질인 과산화수소의 직접생산과 ▲ 연구(2) : Fe-N-C 전극 촉매의 잉크 제작과정에서 나타나는 불가피한 활성 저하현상에 대해 분석했다.
먼저, 연구(1)에서는 높은 가치의 과산화수소를 생산하는 부반응에 대한 선택도를 의도적으로 높이기 위한 전략을 제시했다. 전이금속 기반 산소환원반응 전극 촉매 Me-N-C는 고분자 전해질막 연료전지에서 사용되는 백금촉매를 대체하기 위한 저가/고효율 전극 촉매로 일반적으로 산소를 물로 전기화학적으로 환원시키기 위한 전극 촉매이다. 부반응으로 산소가 물이 아닌 과산화수소로 환원되는 반응이 일어나는 것이 밝혀졌다.
또, 촉매 표면 산화를 통한 산소 작용기와 전극 촉매에서 사용되는 금속 재료에 의한 촉매의 물리적/화학적 특성 변화에 따른 과산화수소수 생산에 관한 선택도 변화를 분석했으며, 이를 통해 전기화학적 과산화수소 생산 공정 등에 응용될 것으로 기대된다.
이어, 연구(2)에서는 전극 촉매의 활용에서 불가피한 과정인 잉크 제작과정에서 Fe-N-C 전극 촉매의 젖음/건조에 의한 촉매 표면의 산 염기성 성질의 변화를 제타 전위 측정을 통해 관찰했으며, 산 염기성 성질 변화에 의한 활성 저하를 발표했다.
여기서, 제타 전위란 전극 촉매 표면과 주위 액상의 전해질 계면에서의 전위로, 촉매 표면의 구성 요소나 작용기에 크게 영향을 받는다.
상용 백금촉매와 달리, 촉매 탄소 표면의 물리적/화학적 특성이 Me-N-C 촉매의 활성에 크게 영향을 주는 것을 관찰했으며 촉매 표면의 물리적/화학적 특성 변화를 통한 촉매 활성, 선택도, 안정성 증대에 관한 연구에 이바지할 것으로 기대된다.
석민희 학생은 “GIST대학의 연구프로그램인 G-SURF를 통해 전극 촉매 연구에 관한 흥미를 느꼈고, 앞으로 연구자로의 진로를 결정할 기회와 계기가 되었다”면서 “2017년도부터 시작한 연구들이 2년간의 노력이 결실을 맺을 수 있도록 도와준 교수님, 연구실 선배들과 기회를 제공해준 GIST대학에 감사한다”라고 말했다.
