작성일 : 19-05-15 18:41
KIST 김종식 박사팀, 니켈황화물 촉매의 오염물 처리 원리와 효용성 검증 , 하·폐수 정화 효능 9배 높인 니켈 촉매 개발
 글쓴이 : happy
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KIST(원장 이병권)김종식 물질구조제어연구센터 박사팀하·폐수 처리를 위한 니켈 촉매와 이를 이용해 오염물을 안정적으로 분해하는 전기화학 공정을 개발했다고 14일 밝혔다.

공장에서 발생하는 하·폐수에 섞인 염료와 항생제 등 오염물을 제거하기 위해 분해제인 'OH 라디칼'이 쓰인다. 라디칼은 물에 잘 분해되지 않는 오염물을 물과 이산화탄소로 바꾸는 산화제다. 지금까지 라디칼을 만드는 전구체를 활성화하는 데 철(Fe) 촉매가 사용됐다. 철 기반 촉매는 성능이 낮고 재사용될 수 없다는 단점이 있다. 

김 박사는 다른 금속들의 하·폐수 처리 가능성에 주목했다. 연구팀은 철과 유사한 특징을 보인다고 알려진 망간·코발트·니켈·구리를 사용해 동일한 화학구조를 가지는 5가지의 황화물 촉매를 제작했다. 그 결과 니켈황화물 촉매가 라디칼 전구체 활성화와 오염물 분해에 뛰어나다는 것을 확인했다.

새로 개발된 니켈황화물 촉매는 재사용될 수 있으며, 철 기반 촉매(철황화물 포함)보다 약 3배 향상된 라디칼 생산성을 제공하고 약 9배 향상된 오염물 분해 성능을 보였다. 

연구진은 니켈황화물 촉매가 우수한 성능을 보이는 이유에도 주목, 금속황화물 촉매의 라디칼 전구체 활성화 메커니즘을 밝혔다연구 결과, 형성된 라디칼이 촉매 표면에서 떨어지는 단계가 용이할수록 오염물이 보다 효과적으로 분해된다는 사실이 규명됐다. 

(a)전원 입력 시 오염물 분해반응 개략도, (b)사용된 금속황화물 촉매. <그림=KIST 제공 >(a)전원 입력 시 오염물 분해반응 개략도, (b)사용된 금속황화물 촉매. <그림=KIST 제공>

김 박사는 "물속 오염물 처리를 위한 차세대 촉매를 개발하고 그에 대한 메커니즘과 효용성을 최초로 검증한 획기적이고 도전적인 연구"라며 "상용화를 위해 니켈황화물 촉매의 표면을 개선하는 데 매진하겠다"고 말했다.
     
연구 결과는 촉매분야 전문지 'Applied Catalysis B: Environmental' 최신호에 게재됐다.