일본산업뉴스요약

야마가타대학, 티타늄디옥사이드 제조 기술 개발
활성탄소 기존의 2배, 빛에 비춰 정화작용 촉진

야마가타대학(山形大学)의 가와이(川井) 교수 등은, 빛을 비췄을 때에 기존의 2배의 활성탄소가 발생하는 티타늄디옥사이드(Titanium oxide)를 만드는 기술을 개발하였다. 복잡한 공정이 필요하지 않다. 또한 광촉매(Photocatalysis)로서 사용하면 오염물질 등을 빠르게 분해시키는 정화재료로 사용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 기업과 연계하여 2, 3년 후에 실용화하는 것을 목표로 한다.

-- 간단한 제조법∙저비용으로 제작 --
티타늄(Titanium)의 이온을 알코올에 용해시킨 시판품「Titanalkoxide」를 원료로 한다. 이 액체에 알코올을 이용하여 물을 추가하면 티타늄디옥사이드가 생긴다. 그러나 이번에 개발한 기술은 물 전에 알칼리 금속 이온을 첨가함으로써, 성질이 다른 티타늄디옥사이드를 만든다.

액체 안에 침전된 티타늄디옥사이드를 분리, 건조, 굽기, 분쇄의 공정을 거쳐 광촉매로 이용할 수 있는 분말로 만든다. 공정은 간단하며 추가비용이 들지 않고, 유해물질 등도 사용하지 않는다.

자기장과 마이크로파를 이용하는「전자스핀공명측정」이라고 부르는 방법을 이용하여, 제조한 티타늄디옥사이드에 빛을 비췄을 때에 표면에 발생하는 활성탄소의 밀도를 조사하였다. Titanalkoxide에 칼륨이온을 추가한 경우에 특히 발생량이 많았고, 대표적인 시판품의 약 2배에 달한다는 사실을 알았다.

빛에 따라 티타늄디옥사이드의 표면에 발생하는 활성탄소는 유기화합물을 분해하는 반응을 일으키며, 유해물질이나 오염 등의 제거에 이용할 수 있다. 이것이 광촉매의 작용이다. 티타늄디옥사이드의 결정 구조나 크기에 따라 활성탄소의 발생량은 다르지만, 그 양이 많으면 반응 속도가 상승하여, 뛰어난 정화기능을 발휘할 가능성이 있다.

색소의 일종인 메틸렌블루(Methylene blue)를 사용한 실험을 통해, 제조한 티타늄디옥사이드의 분해성능이 뛰어나다는 사실을 확인하였다. 분말 외에 얇은 막으로도 만들 수 있다고 한다. 앞으로는 활성탄소가 발생하는 자세한 구조를 분명히 밝혀, 효과가 장기간 지속할 수 있는지도 검증할 계획이다. 실용화를 위해 여러 기업과 협의를 추진 중이다.

오사카시립대∙산총연, 유리판으로 인공광합성 실현
포름산 발생량, 기존의 15배로 증가

오사카시립대학과 산업기술총합연구소는, 태양광을 에너지로 하여 화학품이나 연료를 만드는 인공광합성 반응을 유리판 위에서 실현하였다. 이산화탄소(CO2)로부터 포름산(Formic acid)을 만드는 반응 효율이 기존의 15배가 된다는 사실을 확인하였다. 앞으로는 물과 CO2로부터 포름산을 합성하는 시스템 개발을 목표로 한다.

연구팀은 직경 50나노 미터(나노는 10억분의 1)의 구멍이 많은 다공질의 유리판을 제작한다. 빛을 받는 색소와 포름산의 합성에 필요한 복수의 효소를 포함하는 용액에 유리판을 24시간 담가, 유리판 내부에 색소와 산소를 흡착시킨다.

실험에서는, 인공광합성의 반응을 개시하는 시약이나 CO2 등이 녹아 있는 용액에 유리판을 담가, 빛을 비췄다. 용액 안에 색소나 효소가 그대로 녹아 있는 경우와 비교하여, 포름산의 발생량이 15배로 증가하였다. 판 안에서 효소끼리 서로 이웃해 있음으로써, 반응 효율이 상승했을 가능성이 있다고 한다.

식물의 광합성은 물을 분해하여 전자를 추출한 후, 이 전자를 활성화하여 CO2로부터 당분을 만든다. 연구 팀은 이미 유리판 위에서 물을 광분해하는 기술을 개발하였으며, 이번 성과와 조합하여 유용물질을 생산하고 싶다고 밝혔다.

  -- 끝 --