본교 화공생명공학과 백서인 교수 연구팀의 장호연 연구원 (공동 제 1저자)은 카이스트 이진우, 국민대학교 장세근 교수 연구팀과 공동연구를 수행하여 산소환원반응에 대한 단일원자촉매를 개발하고, 고활성의 원인을 규명하였다.

연구팀은 온도에 따른 (700'C, 800'C, 900'C) 이산화탄소 활성화 (CO2 activation)을 통한 미세 결함 (micropore)을 도입으로 고성능 철 (Fe) 기반 단일원자촉매 (Fe-NC)를 제작하였다. 이 때, 미세결함을 도입한 촉매가 기존 단일원자 촉매보다 높은 활성을 보임을 확인하였으며, 700'C에서 제작한 촉매가 가장 활성이 높고, 그보다 높은 온도에서 제작된 촉매는 활성이 낮아짐을 관찰하였다. 이를 기반으로 밀도범함수이론 (DFT) 계산을 통해 단일원자 촉매 선택으로 흡착물 간 선형관계를 조정하고, 미세결함 도입을 통해 철 원자의 d 전자구조를 변화시켜 고활성이 관측되었다고 규명하였다.

본 연구 결과는 재료 분야의 국제 학술지인 Advanced Materials (Impact factor: 29.4)에 게재되었다.

연구실 홈페이지: https://www.seoinback.com/

논문 링크: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202302666