[신기술 소개] 토호쿠대, 그래핀 구조를 수학적 관점에서 설계하고 전기 화학 이미징에 의해 우수성을 최초로 입증 - 신재생 에너지와 물의 전기분해를 결합, 수소 기반 제조기술 개발 가속화 기대 -

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토호쿠대, 그래핀 구조를 수학적 관점에서 설계하고 전기 화학 이미징에 의해 우수성을 최초로 입증

- 신재생 에너지와 물의 전기분해를 결합, 수소 기반 제조기술 개발 가속화 기대 -

일본 토호쿠대학(東北大學) 재료과학고등연구소(AIMR) 등의 공동 연구그룹은 탄소 원자 한 개 층으로 이루어진 그래핀의 가장자리 구조에 착안, 그 가장자리 구조가 수학적인 관점에서 볼 때 기하학적 왜곡이 화학 원소종의 호스트가 될 수 있다는 사실을 발견하고 의도적으로 화학 원소 종을 도입(화학 도핑)했다.

그래핀의 가장자리 구조에 의도적으로 질소(N)와 인(P)을 도입함으로써 화학 도핑되지 않은 가장자리 구조 를 갖는 그래핀 및 가장자리 구조를 갖지 않는 화학 도핑된 그래핀보다, 화학 도핑된 가장자리 구조를 갖는 그래핀의 수소 발생 능력이 높은 것을 확인했다. 성능 수치는 일반적으로 사용되는 고가의 귀금속인 백금 에 육박했으며, 비금속 화학 도핑과 가장자리 구조 등의 원자 구조가 전극 반응의 향상에 기여한다는 사실 이 입증되었다. 향후 새로운 촉매 활성의 향상과 금속-Free로 저렴하게 수소를 발생시키는 수소 제조의 기반 기술로서 기대된다. 이번 성과는 Advanced Science지 온라인 판에 공개되었다(※발표논문참조).

※발표논문: A. Kumatani, C. Miura, H. Kuramochi, T. Ohto, M. Wakisaka, Y. Nagata, H. Ida, Y.

Takahashi, K. Hu, S. Jeong, J. Fujita, T. Matsue, and Y. Ito, “Chemical Dopants on Edge of Holey Graphene Accelerate Electrochemical Hydrogen Evolution Reaction”, Advanced Science, Early View, First published 01 April 2019

DOI: 10.1002/advs.201900119

Figure. 화학 도핑 그래핀 가장자리 구조 제작법의 개략도.

출처: 2019.04.04. 토호쿠대학(https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2019/04/press20190404-01-AIMR.html)

작성: 소 대 섭 (한국과학기술정보연구원)