전북대 연구팀, 구리-산화세륨 촉매 CO2 전환 메커니즘 원자 단위로 규명

전북대 이치호 교수가 미국 스토니브룩대, 브룩헤이븐 국립연구소와 공동으로 이산화탄소를 일산화탄소로 바꾸는 역수성가스전환 반응용 촉매의 작동 원리를 원자 수준에서 규명했다. 산화세륨 표면에 구리 산화물을 화학기상증착법으로 배치하고 접촉면을 조절한 촉매를 만들었으며, 밀도범함수이론과 제일원리 분자동역학으로 합성·반응 과정을 분석해 포메이트 중간물질을 거치는 경로가 에너지상 유리함을 밝혔다. 실험 조건에서 300도부터 평형 전환율에 근접했고 선택도는 약 100%였으며, 700도에서 약 120시간 안정적으로 작동했다. 연구 결과는 이산화탄소 전환 기술의 효율·안정성 개선과 새로운 열촉매 소재 설계에 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

핵심

1. 화학기상증착법으로 산화세륨 표면에 구리 산화물을 배치하고 접촉면을 조절한 촉매 개발
2. DFT와 AIMD 시뮬레이션으로 촉매 형성 과정과 포메이트 경유 반응 경로를 규명
3. 300도부터 평형 전환율에 근접, 선택도 약 100% 달성
4. 700도에서 약 120시간 안정적으로 작동하며 반복 시험에서도 성능 유지