이산화탄소를 메탄으로 변환하는 구리 촉매

(Credit: Applied Catalysis B: Environment and Energy (2024). DOI: 10.1016/j.apcatb.2024.124061)

이산화탄소는 탄소에 산소 원자가 단단히 결합한 형태이기 때문에 이를 분해해 유용한 화학 물질로 바꾸기 어렵습니다. 따라서 과학자들은 낮은 에너지에서도 화학반응을 유도할 수 있는 촉매 개발에 집중하고 있습니다.

맥길 대학의 마흐디 살레히 (Mahdi Salehi, Ph.D. candidate at the Electrocatalysis Lab at McGill University)와 동료들은 이산화탄소를 메탄으로 바꾸는 반응을 촉진하는 구리 촉매를 연구했습니다.

연구팀은 다양한 시뮬레이션을 통해 구리 원자를 19개에서 1000개까지 숫자를 변형해 촉매의 효율성을 조사했습니다. 그 결과 매우 작은 원자로 구성된 구리 나노클러스터 (nanocluser)가 가장 효율적이라는 결론을 얻었습니다.

(동영상)

구리처럼 쉽게 구할 수 있는 원소를 사용한 촉매는 상대적으로 가격도 저렴할 수밖에 없습니다. 연구팀은 이 기술의 산업화를 위한 연구를 진행 중입니다.

최근 이산화탄소를 분리하고 포획하는 기술은 크게 발전했지만, 이렇게 모은 이산화탄소를 유용한 물질로 바꾸는 기술은 아직 실험실 단계를 벗어나지 못하고 있습니다. 구리가 해결책이 될 수 있을지 궁금합니다.

참고

https://phys.org/news/2024-07-copper-methane-game-changer-mitigating.html

Mahdi Salehi et al, Copper nanoclusters: Selective CO2 to methane conversion beyond 1 A/cm², Applied Catalysis B: Environment and Energy (2024). DOI: 10.1016/j.apcatb.2024.124061

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