입력 2026.02.09 11:21
- 물리학과 장영준 교수 연구팀, 전기화학적 표면조절로 촉매 활성 극대화
- 이리듐 칼코겐화물 박막으로 산소 발생 반응 성능 대폭 향상
서울시립대학교(총장 원용걸)는 물리학과 장영준 교수 연구팀이 2차원 전이금속 칼코겐화물인 이리듐 텔루라이드(IrTe2) 박막의 표면 산화 상태를 정밀 조절하여 산소 발생 반응(OER)의 촉매 활성을 극대화하는 데 성공했다고 2026년 1월 밝혔다.
본 연구는 포항가속기연구소(PAL), 중앙대학교, 국가나노팹센터(NNFC), 스웨덴 MAX IV 방사광가속기 연구소와의 공동연구로 수행되었으며, 세계적 권위의 촉매 분야 학술지 ACS Catalysis (Impact factor: 13.1) 2026년 1월호에 게재되었다.
이번 연구에서는 진공박막합성장치로 합성된 고품질 2차원 이리듐 텔루라이드 박막을 대상으로 전기화학적 산화 조절을 통해 활성 중간종(Ir–OH, Ir–OO, Te–OH)의 생성과 반응 경로를 제어하는 방법을 제시했다.
특히, 텔루륨 원자가 수소와 상호작용하며 전하 재배치를 유도하는 "산화환원 유연성"을 갖는다는 사실을 규명하여, 기존 귀금속 기반 촉매 대비 뛰어난 반응 효율과 안정성을 갖는 새로운 촉매 설계 전략을 제시했다.
또한, 포항 10D XAFS 빔라인 및 스웨덴 MAX IV의 SPECIES APXPS 빔라인을 활용하여 산소 발생 반응 중 수증기 환경 하에서의 촉매 표면 변화를 정밀 분석하였다. 이를 통해 산소 발생 반응 중 물 분자의 흡착–해리–산소 발생의 전자구조적 메커니즘을 실시간으로 규명하였다.
장영준 교수는 “이번 연구는 고정밀 박막 합성과 세계 최고 수준의 방사광 분석기법을 결합하여, 2차원 촉매 재료의 전자구조 설계와 수전해 반응 제어를 동시에 실현한 사례”라며, “탄소중립 수소사회 실현을 위한 고효율 촉매 개발에 중요한 이정표가 될 것”이라고 밝혔다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 중견연구자지원사업, 창의도전 연구기반지원사업, 해외대형연구시설 활용연구지원사업(차세대 양자소재 방사광가속기 연구사업단), 집단연구지원사업(극한 양자기능물질 연구센터)의 지원을 받아 수행되었다.