화학자들, 새로운 연구에서 CO2를 메탄올로 전환해 지속 가능한 연료 생산 방법 발견
Seoul연구진들은 이산화탄소를 메탄올로 전환하여 친환경 연료를 만드는 새로운 방법을 발견했습니다. 이 방법은 온실가스를 줄이고 더 나은 연료를 제공하는 데 기여할 수 있습니다.
국제 공동 연구팀의 일원인 화학자 팀이 그들의 연구 결과를 네이처 캐탈리시스에 발표했습니다. 이들은 탄소 나노튜브와 코발트 프탈로사이아닌(CoPc) 분자를 활용하는 기술을 개발했습니다. 그 과정은 다음과 같습니다:
- CoPc 분자가 탄소 나노튜브 위에 고르게 분포됩니다.
- 표면에 전해질 용액이 적용됩니다.
- 용액에 전류를 흘려줍니다.
- CoPc 분자가 이산화탄소를 메탄올로 변환합니다.
과학자들은 화학 반응을 실시간으로 관찰하기 위해 진동 분광법이라는 특별한 기법을 사용했습니다. 그들은 메탄올 생산이 주로 주변 환경 조건에 크게 의존한다는 것을 발견했습니다. 코발트 프탈로시아닌(CoPc)을 탄소 나노튜브에 배치하는 방식을 조정함으로써 팀은 메탄올 생산을 8배 증가시켰습니다. 이것은 메탄올이 높은 에너지 함량을 가지고 있으며 다양한 차량의 대체 연료 및 전력 생성에 사용될 수 있기 때문에 중요합니다.
이번 발견은 촉매가 분자 수준에서 어떻게 작용하는지를 설명합니다. 오하이오 주립대학교의 로버트 베이커는 화학 반응을 이해하는 것이 얼마나 중요한지 강조했습니다. 이는 연구자들이 과정을 더 효율적으로 개선하는 데 도움이 됩니다.
이 방법은 양전하를 가진 입자인 양이온을 이용하여 메탄올 생산을 촉진합니다. 주 저자인 관송 주는 이러한 입자들이 분자들과 직접 상호작용하여 공정을 더욱 효율적으로 만든다고 설명했습니다.
분자 반응을 실시간으로 관찰하는 기술의 발전은 매우 시의적절합니다. 지속 가능한 에너지원의 필요성이 절실합니다. 이 새로운 능력은 메탄올뿐만 아니라 다른 유용한 제품을 위한 촉매 과정을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.
메탄올은 재생 가능 전기를 활용해 생산되는 저렴한 연료일 뿐만 아니라 여러 용도로 사용할 수 있습니다. 주요 용도로는 난방, 전력 생산, 첨단 화학 연구 등이 있습니다.
이 연구는 미국 과학재단과 미국-이스라엘 이공학재단 (BSF)의 지원으로 가능해졌습니다. 예일 대학교, 히브리 대학교, 빙엄턴 대학교의 연구자들도 이 연구에 기여했습니다.
촉매의 효율성을 향상시키는 것은 에너지 생산 방식을 변화시킬 수 있습니다. 이러한 발견으로 인해 과학자들은 새로운 프로젝트를 시작했습니다. 현재도 연구가 진행 중이며, 다양한 활용 가능성이 있습니다.
연구는 여기에서 발표되었습니다:
http://dx.doi.org/10.1038/s41929-024-01190-9및 그 공식 인용 - 저자 및 저널 포함 - 다음과 같습니다
Quansong Zhu, Conor L. Rooney, Hadar Shema, Christina Zeng, Julien A. Panetier, Elad Gross, Hailiang Wang, L. Robert Baker. The solvation environment of molecularly dispersed cobalt phthalocyanine determines methanol selectivity during electrocatalytic CO2 reduction. Nature Catalysis, 2024; DOI: 10.1038/s41929-024-01190-9
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