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사범대 과학교육학부(화학교육) 박준범 교수가 세계 최초로 복합 산화물 지지체 위에서의 금 나노 입자의 구조와 탁월한 촉매 활성을 규명해 세계적인 주목을 받고 있다.
박 교수는 최근 ‘나노 사이즈의 세리아-타이타니아-금 복합나노입자의 (Au/CeO2/TiO2) 높은 촉매 활성도에 관한 연구’ 라는 제목의 논문을 제 1 저자로 세계적 권위의 학술지 PNAS[Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A 106 (2009) 4975]에 논문을 발표했다.
PNAS 저널은 다양한 분야의 연구 결과를 소개하는 권위있는 학술지로 인용지수(Impact factor)가 10 수준인 자연 과학 분야의 최우수 학술지 중 하나다.
특히 박 교수의 이번 논문은 세계 최고의 학술지인 사이언스(Science)의 ‘최근 연구 동향’에 지난 4월 24일자로 소개 되어 이 연구의 중요성을 세계 과학계에 환기시켰다.
미국 브룩헤븐 국립 연구소(Brookhaven National Laboratory)와 공동으로 이뤄낸 이 연구 성과는 궁극적으로 미래 에너지원으로 평가받고 있는 수소 가스 개발에 큰 성과가 기대되는 연구.
박 교수는 이번 연구로 밝힌 촉매가 현재까지 알려진 어느 촉매보다 수성가스 전환반응(CO + H2O→ H2 + CO2)과 일산화탄소 산화반응(2CO + O2→ 2CO2)에 높은 활성을 보였다고 밝히고 있다.
이 연구를 위해 박 교수는 나노 크기의 촉매구조를 주사식 터널 현미경(STM), 광전자 분광법(PES)과 밀도 범함수 이론(DFT) 등을 사용하여 규명하였다.
이 논문에서 세리움(Ce) 원자들을 타이타니아(TiO2) 표면 위에 증착시켰을 때 세리움 이온은 타이타니아 표면 위의 산소 이온과 결합하여 일반적으로 예상하기 어려운 산화 상태를 나타내었으며, 이 독특한 산화 상태의 세리아가 금 나노 입자와 결합하여 높은 촉매 활성을 보이는 것으로 설명하고 있다.
이같은 높은 촉매 활성을 통해 미래 획기적인 에너지원인 수소 가스 개발에 사용되는 촉매를 개발할 수 있다는 것이 박 교수의 설명.
박준범 교수는 “미래의 에너지원으로 평가 받고 있는 수소 가스 개발에 이런 나노 촉매들이 조만간 상업적으로 이용될 수 있을 것으로 기대된다”며 “앞으로도 브룩헤븐 국립 연구소와 지속적인 공동 연구를 통해 보다 혁신적인 촉매 개발에 노력하겠다” 라고 포부를 밝혔다.
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