초록 ▼

연구개요
인류가 당면한 지구 온난화와 화석 연료의 고갈을 동시에 해결하는 방안으로 물분해를 통한 수소에너지 생산 (hydrogen evolution reaction, HER)과 이산화탄소를 환원시켜 연료를 생산하는 CO₂ 환원 (CO₂ reduction reaction, CRR) 기술이 많은 주목을 받고 있다. 가장 우수한 HER/CRR 활성을 보이는 촉매는 고가의 귀금속이기 때문에 이 두 기술의 상용화를 위해서는 뛰어난 활성의 저가 촉매 개발이 필수적이다. 전이금속 칼코젠나이드 (tra

연구개요
인류가 당면한 지구 온난화와 화석 연료의 고갈을 동시에 해결하는 방안으로 물분해를 통한 수소에너지 생산 (hydrogen evolution reaction, HER)과 이산화탄소를 환원시켜 연료를 생산하는 CO₂ 환원 (CO₂ reduction reaction, CRR) 기술이 많은 주목을 받고 있다. 가장 우수한 HER/CRR 활성을 보이는 촉매는 고가의 귀금속이기 때문에 이 두 기술의 상용화를 위해서는 뛰어난 활성의 저가 촉매 개발이 필수적이다. 전이금속 칼코젠나이드 (transition metal dichalcogenide, TMD)는 저렴하고 많은 응용성이 기대되는 2 차원 나노소재이다. 우수한 촉매 활성을 가질 것으로 예측되는 준금속 1T' 상은 열역학적 불안정성 때문에 쉽게 반도체 상 (2H)으로 전이된다. 본 연구는 장시간 안정하면서 뛰어난 HER/CRR 촉매활성을 갖는 1T' 상 TMD 나노시트 개발을 목표로 한다. 이를 위해 분자 삽입된 TMD 나노시트 합성법을 개발하고, HER/CRR 촉매 특성을 연구한다.

연구 목표대비 연구결과
· 연구목표는 (1) 분자 삽입을 이용한 안정한 준금속 (semimetal) 전이금속 칼코제나이드 나노시트 개발, (2) 고효율 수소 및 이산화탄소 환원 촉매 개발, (3) Impact factor 10 이상의 SCI 논문 3 편 이상 게재이다.
· 다양한 유무기 분자의 층간 삽입을 이용한 안정한 준금속 (Semimetal) 전이금속 칼코제나이드 나노시트 개발을 성공적으로 진행하였다. 즉 암모늄 이온, 페닐아민, 알킬아민, 멜라민, 포피린, 프탈로시아닌, 코발토센이 삽입된 MoS₂ 및 WS₂ 나노시트 합성에 성공하였다.
· 분자 삽입된 TMD 기반 최적의 고효율 수소 환원 및 이산화탄소 환원 촉매 개발하고 촉매 효율을 측정하고 분석하는 가술을 확보하였다..
· 총 13편의 SCI 논문을 주저자로 게재하였고, Impact factor 가 10 이상의 논문을 5편 게재하였다.

연구개발결과의 중요성
- 본 연구 결과는 세계적 수준의 나노화학분야 상위 SCI 저널에 13 편 발표하여, 신재생 에너지 연구분야에서 국제적 경쟁력을 확보하였다.
- 안정한 준금속 TMD 나노소재 개발기술로 나노과학 분야에 큰 기여를 하였다.
- 전기에너지를 이용한 수소생산 기술은 국내는 물론 세계적으로도 신생 분야로서 미래의 과학기술 발전에 중요한 핵심 요소 기술로 활용될 수 있을 것으로 전망된다.
- 본 연구를 통하여 배출하는 인력은 국제적으로 경쟁력 갖출 수 있을 뿐 만 아니라 지역 내의 신재생 에너지 산업 발전에 크게 이바지 할 수 있다. 또한, 국제적으로 경쟁력 있는 연구기반을 조성할 수 있으며, 국내외 관련 분야 연구 활성화를 도모할 수 있다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 연구 개발의 필요성 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 21
• 대표적 연구실적 ... 32
• 끝페이지 ... 47