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그래파인 계열 탄소화합물의 성질과 응용

  • POSTED DATE : 2023-06-01
  • WRITER : 화학과
  • HIT : 2042
  • Research Areas : Physical Chemistry
  • Researcher : 이진용, Baotao Kang 교수 연구팀


그래파인 계열 탄소화합물의 성질과 응용

에너지저장 소재 및 촉매 활용에 대한 이론적 통찰


                                                                                             Hao Li 박사 , 이진용 교수 ,  임종현 박사


이진용(화학과) 교수 (공동 제1저자 Hao Li 박사, 임종현 박사)와 Baotao Kang 교수(중국 지난대학교, 이진용 교수의 박사 지도학생)이 이끄는 연구팀은 Graphyne(그래파인) 패밀리 및 Graphdiyne(GDY)을 다양한 에너지 저장 및 촉매 활용에 응용한 이론적 연구결과들을 Chemical Reviews (IF:72.087)에 "Graphynes and Graphdiynes for Energy Storage and Catalytic Utilization: Theoretical Insights into Recent Advances"라는 제목으로 2023년 4월 26일 게재하였다. 이 논문은 이론화학자의 관점에서 그래파인 패밀리의 구조적, 광학적, 전자적 특성을 설명하고 특히 실험적으로 보고된 유일한 그래파인 패밀리인 graphdiyne 기반 재료들의 다양한 응용을 다루었다.


다양한 종류의 탄소 동소체는 특유의 뛰어난 성질을 통해 인류에게 많은 기여를 해왔으며, 그 중에서도 탄소 기반 저차원 물질인 그래파인 소재는 우수한 물리적 및 화학적 특성으로 인해 광범위한 잠재적 응용 분야를 가지고 있다. 특히 그래파인 패밀리 중에서 유일하게 합성된 GDY는 최초 합성에 성공한 이후 특유의 넓은 표면적과 sp/sp2 혼성궤도, 그리고 일정한 밴드갭을 갖고 있어서 다양한 연구 분야, 특히 에너지 저장 및 촉매 활용 분야에서 실용화되고 있다. 그러나 대부분의 그래파인 패밀리가 이론적으로만 연구되었고 아직도 합성되지 않은 다양한 그래파인 패밀리들이 존재하기 때문에, 본 논문에서 다루는 다양한 이론 및 실험 결과들은 이론분야 뿐만아니라 실험 연구자들에게도 중요한 아이디어를 제공할 수 있어 실험과 이론 간의 협력 연구를 더욱 활발하게 유도할 것으로 기대된다.


세계적인 에너지 위기를 해결하기 위한 효율적인 에너지 저장 소재 및 촉매의 개발은 필수적입니다. 해당 분야에서 GDY는 전기 촉매, 광촉매, 태양 에너지 변환, 수소 저장, 이온 배터리, 슈퍼 커패시터 등을 포함한 다양한 에너지 기술에 활용가능한 소재 후보지만, GY 계열 재료에 대한 연구는 합성의 부재로 인해 여전히 제한적이다. 본 논문에서는 GY의 구조와 전자적 특성에 대해 연구를 통해 에너지 소재 분야에서 활용 가능한  잠재적 응용에 대한 제안하고 있다. 최근 10년 동안 이진용 교수는 이 주제에 관한 연구결과를 Chem. Eng. J., Energy & Environ. Mater., Carbon, App. Surf. Sci., Phys. Chem. Chem. Phys. 등에 수 십여편의 논문을 발표하였다.


*논문명:Graphynes and Graphdiynes for Energy Storage and Catalytic Utilization: Theoretical Insights into Recent Advances