이재성 연구실

본 연구는 Ce로 촉진된 수지상 메조포러스 실리카(Ce-DMS)를 지지체로 사용하여 Ni 촉매의 CO₂ 메탄화 성능을 향상시켰습니다. 최적화된 Ni/5Ce-DMS 촉매는 300°C에서 1.6 s⁻¹의 높은 전환율을 나타내며, 참고 촉매들을 능가합니다. Ce-DMS 지지체의 큰 비표면적과 풍부한 Ni-Ov-Ce 계면 형성이 우수한 활성의 원인이며, 산소 공공이 CO₂ 활성화를 촉진하여 저온에서도 CH₄ 생성을 가능하게 합니다.

본 연구는 산화지르코늄 상층과 산화나이오븀 하층을 이용한 하이브리드 마이크로파 어닐링으로 다공성 헤마타이트 나노로드 광양극을 제조합니다. 최적화된 Nb₂O₅/Fe₂O₃@ZrOₓ 광양극은 2.56 mA cm⁻² 광전류 밀도와 약 110 mV의 음극 이동 개시 전위를 달성하며, 태양광 수전해에서 우수한 안정성을 보입니다.

유기 광전기화학 셀의 안정성 문제를 해결하기 위해 이미드 개질 n형 자기조립단분자층과 p형 공액 폴리전해질을 활용한 전유기 광양극을 개발했습니다. 이 광양극은 0.25 V의 onset 전위와 7.92 mA cm⁻² 광전류 밀도를 달성했으며, 1시간 조사 후 2시간 동안 초기 광전류의 90%를 유지했습니다.

본 연구는 태양광 구동 전기화학적 암모니아 합성 시스템을 개발하였습니다. Ru 도핑된 Co 나노튜브 촉매를 사용하여 아질산염 환원 반응에서 99.6%의 패러데이 효율과 52.3%의 반셀 에너지 효율을 달성하였으며, 에틸렌글리콜 산화 반응 및 페로브스카이트 태양전지와 결합하여 최고 수준의 태양-암모니아 수율(146 ± 1 μmol h⁻¹ cm⁻²)을 달성합니다.

본 연구는 CO₂ 메탄화 반응에서 부산물로 생성되는 물의 흡착을 억제하기 위해 스테아르산 처리를 통해 NiAl 혼합금속산화물 촉매에 소수성 표면을 도입합니다. 최적 농도의 스테아르산으로 처리한 촉매는 275°C에서 CO₂ 전환율이 61.4%로 원래 촉매 대비 약 2배 증가하였으며, 100시간 이상 안정적인 활성을 유지합니다. 그러나 과도한 스테아르산 피복은 CO₂ 흡착을 억제하여 전환율이 10.8%로 급격히 감소합니다.