| 초록 |
CO2의 HC화합물로 전환은 온실가스를 감소시켜 지구온난화 문제를 해결할 뿐만 아니라, 탄소자원의 재활용이란 측면에서 매우 중요하다. 하지만 탄소화합물중 안정한 화합물인 CO2를 유용한 HC화합물로의 전환은 에너지를 요구하며, 또한 더욱 효율적인 촉매 개발이 필요한 실정이다. 그 동안 다양한 연구들을 통해 Cu촉매는 CO2를 전기화학적 반응을 통해 유용한 HC화합물(HCOOH, CH4 등)의 생산에 그 효율성과 경제성이 증명되었다. 하지만 더 향상된 CO2전환율을 위해서는 오버포텐셜의 감소가 중요한 과제로 남아있다. 기존에 연구되었던 Cu(211)표면에 대한 DFT 계산결과는 계단모형으로서 흡착물의 강한 흡착으로 중간생성물의 전환에 높은 에너지가 요구된다는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에선 CO2전환의 최적경로를 찾는데 Cu(100, 110, 111)표면에 DFT 모델링을 수행하여 CO2의 전환 메커니즘을 분석하였다. 그 결과로서, 각 표면에서 CO가 CHO로 전환되는 경로가 전체 반응을 결정짓는 단계로 확인 되었고, Cu(100, 111)표면이 실험결과에서 관찰되는 CH4가스가 생성되는데 필요한 포텐셜과 매우 일치하였다. 이 중, Cu(110)표면은 상대적으로 CO 대비 CHO의 흡착을 강하게 유도하여 전체 반응단계의 에너지 벽을 낮추는데 기여하였고, 가장 높은 포텐셜이 나타난 Cu(111)표면은 CO2반응속도를 결정짓는 표면이라 할 수 있다. 본 연구는 CO2환원반응의 오버포텐셜을 낮출수 있는 촉매특성의 이해 향상에 기여할 것으로 기대된다. |
