초록 ▼

연구의목적 및 내용
인류가 당면하고 있는 여러 가지 오염물질들을 분해시키거나 유익한 연료로 전환하는 고효율의 오염물질 분해 촉매를 개발하여 환경문제의 해결방안을 제시하는데 초고속 분광학적 방법을 활용하고자 한다. 암실에서도 오염물질을 분해하는 고효율 촉매의 개발뿐만 아니라 청정에너지인 태양광 하에서 우수한 활성을 나타내는 광촉매도 디자인하고 개발하고자 한다. 구체적으로는 금속 및 반도체 접합구조 뿐만 아니라 최근에 급부상하고 있는 그래핀등의 탄소 기반 물질들과 접합시킨 하이브리드 나노구조물들을 이용해 촉매를 디자인하고 개발 할

연구의목적 및 내용
인류가 당면하고 있는 여러 가지 오염물질들을 분해시키거나 유익한 연료로 전환하는 고효율의 오염물질 분해 촉매를 개발하여 환경문제의 해결방안을 제시하는데 초고속 분광학적 방법을 활용하고자 한다. 암실에서도 오염물질을 분해하는 고효율 촉매의 개발뿐만 아니라 청정에너지인 태양광 하에서 우수한 활성을 나타내는 광촉매도 디자인하고 개발하고자 한다. 구체적으로는 금속 및 반도체 접합구조 뿐만 아니라 최근에 급부상하고 있는 그래핀등의 탄소 기반 물질들과 접합시킨 하이브리드 나노구조물들을 이용해 촉매를 디자인하고 개발 할 것이다. 이를 위해서 전자전달 및 전하분리 현상을 초고속 레이저 분광학적 방법으로 규명하고, 측정한 결과를 광촉매 디자인에 피드백 하여 고효율의 오염물질 분해 촉매를 개발하고자 한다.

연구결과
1차년도 연구과제 수행기간동안 단일물질 귀금속과 반도체 촉매의 후보군을 조사하고 모양과 크기를 조절하는 실험을 이수하였다. 귀금속 촉매의 경우 갈바니 치환방법과, 본 연구실에서 다년간 쌓아온 Laser fabrication 방법을 도입하여 다양한 모양의 나노사이즈 촉매를 합성하는데 성공하였다. 반도체 촉매는 양극산화방법, 대기압하에서의 수열 및 Solvothermal 방법 등을 이용한 다양한 모양 및 구조체의 반도체 광촉매를 합성하였다. 2차년도에는 선행연구 결과인 단일물질 촉매 개발 결과를 토대로 반도체-반도체, 금속-반도체, 유기하이브리드 물질에 관한 연구를 진행하였다. 광 유도 원리와 갈바니 치환반응을 통해 하이브리드 나노입자와 속 빈 귀금속 나노입자를 제조하는 기술을 체계화하여 하이브리드 나노입자와 속 빈 귀금속 나노입자 합성하였고, 반도체 물질을 수용액에 분산시켜 제논램프 빛을 조사하여 반도체 표면에 생기는 전자를 이용하여 금속 전도체를 반도체의 표면에 환원시켜 금속-반도체 물질을 개발하였다. 3차년도에는 촉매의 내구성을 향상시키고 친환경적인 합성방법을 연구하여 오염물질의 대상을 확대시켰다. 또한 초고속 분광학적 방법을 도입하여 최적화된 촉매 자용 메커니즘을 도출하여 촉매 시스템에 관한 체계적인 이론을 도출하여 그 내용을 저명한 학술지에 게제하였다.

연구결과의 활용계획
개발한 오염물질 분해촉매 기술은 태양광을 이용하는 환경 친화적 기술로서, 대기, 수질, 토양 등 다양한 환경분야에 실질적 응용을 기대할 수 있다. 한편, 태양광을 이용하여 이산화탄소를 저장이 편리한 연료형태로 전환하는 가시광 광촉매 기술은 장차 인류의 에너지 문제 해결뿐만 아니라, 이산화탄소 배출에 의한 global warming 현상을 해결하는데 기여할 수 있을 것이다. 본 연구는 나노기술에 기반을 둔 융합연구로서 환경 및 에너지기술과 관련된 분야뿐만 아니라 여러 분야로 확대 될 수 있는 학문적 파급 효과가 아주 큰 연구 주제이고 산업적 파급 효과가 크고 특히 새로운 기술 분야를 창출할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구를 통해 확립된 나노구조체간의 접합에 의해 형성된 신물질은 가시광 광촉매 뿐만 아니라 리튬이차전지, 축전지용 전극물질, 태양전지 전극, 산화환원 촉매 등의 재료 물질에 적용 가능할 것으로 기대하며 이들의 물성 연구 및 실제 응용과 관련한 다양한 영역의 연구를 유도할 수 있을 것으로 예상한다.

(출처 : 연구결과 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 11
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 12
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 13
• Ⅲ. 연구성과 ... 14
• 끝페이지 ... 29