국내 연구진이 이산화탄소(CO2)로 부산물 없이 에틸렌(Ethylene)을 생산하는 촉매를 개발했다.
한국과학기술원(KAIST) 화학과 송현준 교수 연구팀은 이산화탄소를 70% 이상 에틸렌으로 변환하면서 부산물을 거의 만들지 않는 전기화학 촉매를 개발했다고 밝혔다.
이산화탄소를 에틸렌으로 바꾸려면 전기화학 촉매가 필요하나 기존에 개발된 촉매로는 다양한 혼합 생성물까지 함께 나와 추가적인 분리과정을 거쳐야 했다.
연구팀은 구리(I) 산화물 육면체 나노입자를 산화해 가지 모양 구리(II) 산화물 나노입자로 합성했으며 구리(II) 산화물 나노입자를 탄소 지지체 표면에 담아 구리산화물·탄소 전극 물질로 사용했다.
해당 물질을 활용해 중성 수용액에서 반응 실험한 결과 이산화탄소에서 70% 이상의 에틸렌을 얻을 수 있었고, 연구팀이 부산물 발생 억제를 위해 구리산화물 환원 시 결정 크기가 4-5나노미터 정도로 작게 되도록 유도하자 실제 수소를 제외한 부산물이 거의 나오지 않은 것으로 확인됐다.
개발한 촉매는 중성 수용액 조건에서 모든 촉매를 통틀어 가장 뛰어난 에틸렌 선택성을 보인 것으로 파악되고 있다.
송현준 교수는 “전기에너지를 이용한 이산화탄소 직접 변환 반응의 경우 효율은 높지만 선택성이 낮았다”며 “해당 연구처럼 촉매 구조를 나노 수준에서 균일하게 조절하면 반응 특성을 크게 높일 수 있다”고 강조했다.
연구는 차세대 탄소 자원화 사업단과 한국연구재단 지원을 받아 수행했으며 논문은 4월18일 미국 화학회지(Journal of The America Chemical Society) 온라인판에 게재됐다. (K)