IBS, 백금 원자 자리 미리 고정해 촉매 함량 한계 돌파

기초과학연구원(IBS) 현택환·성영은·이병훈·김민호 공동연구팀이 백금 원자의 위치를 미리 설계하는 '망상 배위' 전략으로 백금 함량 14.9%의 단원자 촉매를 합성했다. 금속-유기 골격체를 출발 물질로 삼아 세륨-산소 원자 집합체에 백금 원자를 하나씩 고정한 뒤 열처리로 세리아 구조로 바꾸는 방식이다. 기존에는 백금 원자 간 뭉침을 막기 위해 함량을 1% 미만으로 유지해야 했는데, 이를 넘어선 것이다. 이 촉매를 고분자전해질막 수전해 장치에 적용해 500시간 운전한 결과 백금 사용량은 기존 상용 촉매보다 약 63% 적으면서도 성능 저하 속도는 약 4분의 1 수준으로 나타났다.

핵심

1. 백금 원자 자리를 촉매 생성 전에 미리 고정하는 '망상 배위' 전략 개발
2. 백금 함량 14.9%에서도 원자가 낱개로 분산된 단원자 촉매 합성
3. 고분자전해질막 수전해 장치 500시간 운전서 기존 상용 촉매보다 백금 약 63% 적게 사용하고 성능 저하 속도도 낮춤
4. 이리듐·로듐 등 다른 귀금속 촉매 합성에도 적용 가능성 제시