일본산업뉴스요약

광대역 빛을 흡수하는 광촉매 개발
오사카 대학, 활성 효율 기존의 900배

-- FCV용 수소 생성에 활용 --
오사카대학 산업과학연구소의 마시마(眞嶋) 교수팀은 자외광(紫外光)에서 근적외광(近赤外光)에 이르는 광대역 빛을 흡수할 수 있는 광촉매 정제에 성공했다. 나노사이즈(나노는 10억분의 1)의 산화티탄 결정 집합체와 원주형 금입자를 합성, 일반 산화티탄(이산화 티타늄)에 비해 촉매 활성 효율을 800~900배로 향상시켰다. 태양광 에너지를 이용해, 물에서 수소를 생성하는 인공 광합성에서 사용된다. 에너지 변환의 효율 향상에 도움이 되는 기술로의 활용이 전망된다.

마시마 교수팀은 먼저, 산화티탄의 결정 구조를 개량했다. 나노 사이즈의 산화티탄 결정을 규칙적으로 병렬해, 마이크로미터 사이즈(마이크로는 100만분의 1)의 집합체를 구성. 결정 간에 효율적인 전하 이동이 일어나는 구조를 통해 활성 효율을 높이는데 성공했다.

그 다음, 금속 내의 전자가 광조사(光照射)로 인해 집단적으로 진동하는「플라즈몬(Plasmon)공명」이라는 성질을 이용, 가시광(可視光) 및 근적외광이 포함된 광대역 광흡수를 시도했다. 보다 광범위하게 빛을 흡수 할 수 있도록, 계면활성제를 사용해 둥근 형태의 금입자를 지경 약 10나노미터, 높이 약 40나노미터의 원주형 상태로 바꿨다. 금입자를 산화티탄 결정 집합체 기판에 부착시켜 광대역 광흡수를 실현, 촉매의 활성 능력이 큰 폭으로 향상되었다.

연료전지차(FCV) 등에 사용되는 수소의 효율적 생성을 목표로, 일본에서는 태양 에너지를 이용하는 인공 광합성 연구가 활발히 추진되고 있다. 지구 상에 풍부하게 존재하는 산화티탄은 광촉매로써 이용되고 있다. 집의 외벽이나 식품에 사용되는 등, 함유된 독성도 낮다. 그러나 일부 영역의 자외광만이 흡수가 가능해, 촉매 활성 효율성에서의 과제가 남아 있다.

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