포스텍 연구팀, 이산화탄소 환원 촉매 가공 공정 제어 성공

포스텍 전경. <포스텍 제공>

포스텍 화학과 이인수 교수·손창윤 교수·수맨 두타(Soumen Dutta) 연구교수 연구팀이 금속 이온과 유기 분자를 연결한 골격구조를 지니는 MOF(Metal Organic Framework)의 가공 공정을 제어해 이산화탄소 환원 촉매로서의 효율과 안정성을 높였다고 12일 밝혔다.

물질의 표면을 화학적으로 깎아내는 공정을 '에칭(Etching)'이라고 하며, 이번 연구에서 연구팀은 MOF의 에칭 공정을 제어하기 위해 두 가지의 '이방성 에칭 메커니즘'을 활용했다.

연구팀은 메커니즘을 통해 2차원 MOF 나노결정 내에서 각각 다른 모양의 기공을 조각할 수 있도록 공정을 설계해 '플러스 기호(+)' 모양과 '프랙탈 모양'의 기공을 만드는 데 성공했다.

'이방성 에칭 메커니즘'으로 MOF의 기공의 모양과 분포를 정밀하게 제어해 중기공 패턴을 생성한 것으로, 프랙탈 에칭을 통해 규칙적인 패턴의 기공을 길게 형성할 수 있을 뿐 아니라 높은 기계적·구조적 안정성을 확보할 수 있었다.

또 MOF 내에 형성된 중기공 패턴을 따라 고정된 활성 촉매들은 광전기화학적 이산화탄소 환원반응(PEC-CO2RR)5)에서 매우 뛰어난 활성도와 안정성을 나타냈다.

이인수 교수는 "이번 연구 결과는 2차원 나노 재료의 다공성 패턴에 대해 영감을 줄 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

한편, 이번 연구는 화학과 응용화학 분야에서 영향력이 높은 학술지인 '앙게반테 케미(Angewandte Chemie)' 앞표지 논문으로 게재될 예정이며, 우수성을 인정받아 주목받는 논문(Hot Paper)으로 선정됐다.

전준혁기자 jjh@yeongnam.com

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