경상국립대학교(GNU·총장 권순기) 자연과학대학 화학과 최명룡 교수(광화학 나노소재 전문 핵심연구지원센터장) 연구팀은 혁신적인 이중 기능성 전기촉매의 개발을 통해 수소 생산의 효율성을 대폭 향상시킬 수 있는 가능성을 제시했다.

이번 연구 성과는 우수성을 인정받아 촉매 부문 권위지인 미국 화학회지(ACS)가 출간하는 ≪에이씨에스 카탈리시스(ACS Catalysis)≫(IF: 12.9)에 3월호 표지 논문으로 게재됐다.

최명룡 교수팀은 팔라듐(Pd) 나노입자로 장식된 이중금속 니켈코발트 산화물(NiCo2O4) 나노플레이트를 사용하여 새로운 전기촉매를 설계하고 친환경 방법인 레이저를 통해 합성하는 간단한 방법을 제시했다. 이 연구는 팔라듐/니켈코발트 산화물(Pd/NiCo2O4) 복합체가 수소 발생 반응(HER: Hydrogen Evolution Reaction)과 하이드라진 산화 반응(HzOR: Hydrazine Oxidation Reaction) 모두에서 뛰어난 이중 기능성 촉매임을 증명했다.

특히, 실시간 라만 분광법을 통해 HER 동안 알파-코발트 하이드록사이드(α-Co(OH)2)의 표면 형성과 HzOR 동안 감마-니켈 옥시하이드록사이드(γ-NiOOH)의 형성을 확인하였고, 밀도 함수 이론(DFT) 계산을 통해 Pd를 NiCo2O4에 장식하는 것이 하이드라진 탈수소화 반응 속도를 향상시킨다는 것을 입증했다.

이 연구 결과는 수소 생산을 위한 에너지 절감 방안을 제공하는 새로운 이중 기능성 전기촉매의 개발을 위한 전략적 접근 방식을 제시하며, 이는 대규모 수소 생산으로 가는 길을 열어줄 수 있는 중요한 발전으로 평가된다. 또한 우수한 연구 역량과 혁신적인 접근 방식이 세계적 수준의 연구 성과로 이어질 수 있음을 보여주는 사례로, 앞으로의 수소 경제에 크게 기여할 것으로 기대된다.

해당 연구 수행은 한국연구재단(NRF)과 교육부에서 주관하는 기초과학 연구역량 강화사업의 ‘광화학 나노소재 전문 핵심연구지원센터’ 지원으로 수행됐다.