그런데 비싼 가격 때문에 대안으로 ‘꿈의 소재’ 그래핀이 각광받고 있습니다. 다만 그래핀은 탄소(C)로만 구성돼 전기화학적 활성이 낮아서 질소(N)와 인(P), 황(S) 등 비금속 원소를 도입(도핑)해야 합니다. 이 과정에서 비금속 원소가 그래핀 결정을 손상시켜 우수한 물성을 잃게 한다는 단점이 있었죠.
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| 기계화학적 공정에 의한 안티몬이 도입된 그래핀 제조 모식도. 금속볼의 운동에너지에 의해 분쇄된 흑연의 탄소-탄소 결합이 끊어지면서 활성 탄소가 생성되고 이렇게 생성된 활성탄소의 높은 반응성이 탄소-안티몬 결합을 형성하면서, 준금속인 안티몬이 그래핀의 가장자리에 선택적으로 도입된다. (UNIST 제공) |
울산과학기술대(UNIST) 에너지 및 화학공학부의 백종범 교수와 김건태 교수, 정후영 교수 연구팀은 이같은 단점을 해결하는 기술을 개발했습니다. 준금속인 안티몬을 기계화학적 공정(볼밀링)으로 그래핀 가장자리에만 선택적으로 입히는데 성공했기 때문입니다.
이로써 그래핀 결정을 손상하지 않은 채 10만번을 반복 사용해도 처음의 우수한 환원용 촉매 특성을 발현시킬 수 있게 됐습니다. 주 교신저자인 백종범 교수는 “준금속인 안티몬을 그래핀에 쉽게 도입할 수 있게 돼 완전히 새로운 특성을 가진 그래핀 제조가 가능해져 더욱 다양한 분야로 상용화될 수 있는 가능성을 열었다”고 덧붙였습니다.
이 기술은 현재 중견기업 덕양㈜에 이전돼 대량생산을 준비하고 있으며, 연구결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’(Nature Communications) 22일자에 게재됐습니다.
dsun@heraldcorp.com
