화학뉴스

국내 연구진이 황과 질소가 도핑된 기능성 그래핀(Graphene) 저비용 합성방법을 개발했다.
기초과학연구원(IBS)은 나노입자연구단의 서울대학교 성영은 교수팀이 황과 질소가 도핑된 그래핀을 저비용으로 합성하는 기술을 개발했다고 7월11일 발표했다.
리튬이온 2차전지(LiB: Lithium-ion Battery) 및 연료전지의 전극 소재로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
연구팀은 가성소다와 헤테로원자가 함유된 유기용매를 사용해 용매 열합성법으로 황과 질소가 도핑된 그래핀을 합성하고 LiB 전극에 적용해 성능을 실험했다.
연구진이 개발한 도핑 그래핀은 황과 질소의 도핑 함유량이 높으며 표면적이 넓은 것으로 알려졌으며 실제 LiB 전극 물질에 적용한 결과 리튬이온이 이동하는 거리를 단축시켜 출력이 우수한 것으로 나타났다.
또 지금까지 LiB에 사용해온 탄소의 이론용량보다 더 높은 용량을 기록했으며 충·방전 실험에서도 용량퇴화가 발생하지 않는 등 높은 안정성을 보유했다. 연료전지 환원극에 적용했을 때도 고가의 백금 촉매와 유사한 수준의 성능을 나타낸 것으로 알려졌다.
성영은 교수는 “도핑 그래핀 합성기술은 황, 질소 외에 불소, 붕소, 인 등 다양한 헤테로원자에 적용할 수 있다”며 “LiB, 연료전지, 센서, 반도체 등 다양한 분야에 신소재로 활용될 수 있을 것”이라고 강조했다.
연구는 미래창조과학부 글로벌 프론티어사업과 한국 연구재단 기초연구사업지원으로 수행했으며 연구 성과는 Nature의 자매지 Scientific Report 7월10일자에 게재됐다.