초록 ▼

□ 연구개요
가시광에너지를 화학에너지로 전환하는 광촉매 역할을 하는 분자금속화합물을 개발하는 것임. 리간드 환경을 조절한 새로운 전이금속화합물을 개발하는 것이 중요한 연구이고, 이들은 광에너지 전달에 의한 촉매반응에 사용하였음. 촉매반응은 물환원반응과 이산화탄소 전환반응을 위주로 하고 조효소인 NADH 재생반응을 병행하였음. 촉매의 경우 광효율과 반응선택성을 높이는 방향으로 반응메카니즘의 연구와 새로운 촉매의 개발에 활용하였음. 또한 촉매를 고분자에 결합하여 광에너지 흡수와 전달이 효율적으로 일어나게 하기 위한 연구도 진행하였

□ 연구개요
가시광에너지를 화학에너지로 전환하는 광촉매 역할을 하는 분자금속화합물을 개발하는 것임. 리간드 환경을 조절한 새로운 전이금속화합물을 개발하는 것이 중요한 연구이고, 이들은 광에너지 전달에 의한 촉매반응에 사용하였음. 촉매반응은 물환원반응과 이산화탄소 전환반응을 위주로 하고 조효소인 NADH 재생반응을 병행하였음. 촉매의 경우 광효율과 반응선택성을 높이는 방향으로 반응메카니즘의 연구와 새로운 촉매의 개발에 활용하였음. 또한 촉매를 고분자에 결합하여 광에너지 흡수와 전달이 효율적으로 일어나게 하기 위한 연구도 진행하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
새롭게 개발한 코발트와 니켈 배위화합물중에서 N/S-배위 니켈금속화합물을 사용한 이산화탄소의 광전환 반응에서 세계 최고의 포름산 생성 전환율을 확인하였고, 반응메카니즘과 함께 이 결과를 2020년 J. Am. Chem. Soc.에 게재할 수 있었음. 그리고 조효소 광재생에 우수한 반응성을 보이는 코발트화합물을 개발하여 우수한 반응성을 얻을 수 있었고, 곧 우수한 저널에 발표할 예정임. 코발트 화합물 대신 사용한 로디움촉매를 사용하여 조효소를 광재생하고, 이어서 암반응으로 효소를 사용한 이산화탄소 전환 연구를 하여 촉매와 효소 고정화 방법에 대한 새로운 정보를 제공하였음. 이 결과는 ACS Cat에 발표하였고, 후속 연구를 진행중이고 곧 다른 논문으로 결과를 발표할 것임. 연구를 수행하면서 국내외 여러 연구실과 공동으로 연구를 진행해야 하는 경우가 많은데, 공동 논문의 작성시 사사의 개수를 조절해야 하는 문제가 있었고, 특정과제의 경우 사사의 숫자를 줄이라는 요구가 있었음. 이런 경우들로 인하여 발표한 논문은 6건이 있으나 본 과제의 사사를 챙기지 못한 사정이 있었던 바, 구리촉매와 광전기화학셀 연구 결과에 대해 본 과제 사사를 할 수 있도록 할 것임. 이러한 목표에 대한 발표한 논문과 특허 결과로 볼 때, 연구 결과가 우수하다고 볼 수 있고, 목표를 달성하기 위해 성실히 수행했음을 나타냄.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구에서 추진하는 분자설계에 의한 1주기 전이금속촉매의 개발과 이를 사용한 이산화탄소의 전환에서 높은 전환율과 선택성을 보여 주는 결과는 광에너지를 저장하는 중요한 연구가 될 것임. 새로운 구조의 리간드를 합성하고 이로 부터 금속화합물을 합성하여 그들의 반응중간체의 특성을 분석하고, 반응성을 비교함으로서 새로운 구조의 리간드를 설계하고 하는 방법은 새로운 구조의 이산화탄소 전환용 촉매를 개발하는 창의적 연구가 될 것임. 이산화탄소를 전기화학적, 광화학적으로 전환하는 메카니즘 연구에 중요한 정보를 제공하였음. 지금까지 개발한 코발트와 니켈화합물을 NADH 광재생반응에 사용하여 효율과 선택성을 기존의 Rh(Cp*)(bpy)Cl과 비교 분석함. 체계적인 메카니즘 연구를 수행하여 가장 우수한 저전위 금속화합물을 탐색할 것임. 저전위 금속화합물을 조효소 재생광촉매로 사용한 것은 본 연구가 거의 최초로 우수한 국제저널에 결과를 발표할 수 있을 것이며, 관련 특허를 취득할 것임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 8
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 3) 목표 달성 수준 ... 14
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 14
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 15
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 15
• 6. 자체점검표 ... 17
• 7. 참고문헌 ... 18
• 끝페이지 ... 38