세계 최초로 나노촉매 표면의 화학전류 측정에 성공 - 안게반테케미誌 게재, 나노촉매 반응의 기초현상 ‘핫전자’ 흐름 최초 규명 -
연구결과 개요
콜로이드 백금 나노촉매 표면에서 수소 산화반응에 의해 발생한 핫전자 흐름 비교를 통한 나노촉매 크기 효과 규명
1. 연구배경
표면 및 계면에서 발생하는 화학에너지의 변환과정에 대한 기초적인 이해는 친환경 에너지 및 촉매 기술개발을 위해 필수불가결하다. 특히 넓은 표면적과 높은 반응성을 갖는 나노촉매에서의 화학적 현상 규명은 차세대 촉매 개발에 있어 매우 중요하다. 일반적으로 나노촉매 표면에서는 발열반응에 의해 발생한 화학에너지가 전기적 또는 열적 에너지 소모 과정을 수반하며 촉매표면으로 전달된다고 알려져 있다. 하지만 전기적 에너지소모과정 중에 발생한 핫전자는 그 수명이 매우 짧아(Femtosecond: 1000 조분의 1) 이를 검출하는 데에는 한계가 있었다. 따라서 수 십 년 동안 활성도 및 선택도가 높은 나노촉매는 꾸준히 연구되어 개발되었음에도 불구하고, 촉매 성능 향상에 대한 정확한 원인 및 배경은 베일에 싸여져있다. 
이러한 한계점은 얇은 금속 박막과 반도체로 이루어진 나노다이오드의 화학전류 측정을 통해 극복될 수 있다고 보고되어 왔으나 기존 방법은 촉매가 전기적으로 연결되어 있어야하기 때문에 박막 형태의 촉매 연구에만 적용되어 왔다. 때문에 나노촉매에서 발생하는 화학전류를 검출하기 위해서는 나노촉매의 전기적 연결 문제가 해결되어야한다. 박정영 그룹리더 그룹은 백금 나노촉매를 전기적 연결시킨 새로운 나노다이오드를 제작하고, 이를 이용하여 수소 산화반응 중 촉매표면에서 발생하는 핫전자를 검출함으로써 나노입자 크기에 따른 활성도 변화와 에너지 소모과정의 전기적 근원을 이해하였다.
세계 최초로 나노촉매 표면의 화학전류 측정에 성공
콜로이드 백금 나노촉매 표면에서 수소 산화반응에 의해 발생한 핫전자 흐름 비교를 통해 규명된 것은 무엇인가
나노촉매 크기