최근 ENRR 응용분야에 최적화된 신소재인 core@shell 구조의 Au@Cu2-xSe 전기촉매가 한국에너지공과대학교 수소에너지 분야의 심욱 교수 (㈜닐사이언스 대표) 연구팀(공동 주저자; 정유진 석사과정생, Gnanaprakasam Janani 박사)에 의해 개발되었다. 비교적 간단한 화학적 방법으로 손쉽게 합성이 가능한 Au@Cu2-xSe 촉매는 수성 전해질과 비수성 전해질 모두에서 괄목할 만한 암모니아 생산 및 전환율을 보여주고 있다. 특히, 비수성 전해질에서는 최대 NH3 수율은 대략 3.64 μg·h-1cm-2이었으며, 전환율 또한 67.52 %로 뛰어난 성능을 가진다. 연구팀에서는 개발된 촉매의 구조적 특성으로 코어를 구성하고 있는 Au (금)와 쉘을 구성하고 있는 Au@Cu2-xSe (구리 셀레나이드)간의 시너지 효과로 인해 질소 환원 전기화학 반응시 경쟁반응인 수소 발생 반응을 효과적으로 저해할 수 있다고 밝혔다. 

이번 연구는 세계적인 권위를 자랑하는 미국 화학회 주관 발행지인 SCI 학술지, ACS Applied Materials & Interfaces (Impact factor 9.5)에 성과를 인정받아 해당 게재호 표지 이미지로 선정되는 쾌거를 얻었다. 

심욱 교수는 이번 연구를 통해 수성 및 비수성 매질 모두에서 Cu 기반 전기촉매의 공극 및 이종접합을 효과적으로 조절하는 신개념의 촉매를 제안함으로써 ENRR 활성이 증가뿐만 아니라 다양한 수소 운반체 관련 연구에 기여할 수 있을 꺼라 설명하였다. 새로운 기능성 재료이자 지속 가능하고 신뢰할 수 있는 미래지향적 차세대 기능성 재료로 2차원 COF를 제안한다고 밝혔다.

/지피코리아 박한용 기자 qkrgks77@gpkorea.com