경상국립대학교(GNUㆍ총장 권순기) 화학과 최명룡 교수(광화학 나노소재 전문 핵심연구지원센터장) 연구팀은 펄스 레이저 시스템을 이용해 상온에서 전이 금속 카바이드(TMCs: Co3C， Fe3C， TiC， MoC)를 합성하는 다용도 공정을 개발했다고 10일 밝혔다.

이 공정은 추가 탄소원， 계면활성제， 또는 환원제 없이 진행돼， 환경적 영향을 최소화하는 친환경적 합성 방법이다.

오예원 석사과정(화학과)과 띠따기리 자야라만， 민아름 연구교수(광화학 나노소재 전문 핵심연구지원센터)가 공동 1 저자로 참여한 이번 연구 성과는 우수성을 인정받아 와일리(Wiley)에서 발행하는 SCI 학술지인 `카본에너지(Carbon Energy)`에 게재됐다.

이렇게 합성된 TMCs는 금속-탄소 상호작용， 공유 결합 및 금속-금속 상호작용， 그리고 금속과 탄소 원자 간의 전하 이동으로 인해 수소 발생 반응(HER)， 산소 발생 반응(OER)， 그리고 산소-수소 발생 반응(OWS)에 대한 향상된 전기화학적 특성을 보였다.

레이저를 이용해 합성한 TMCs로 제작한 코발트 카바이드(Co3C， 2.01V)와 몰리브덴 카바이드(MoC， 1.99V) 수전해 전극은 대표적인 전이 금속 카바이드 전극인 철 카바이드(Fe3C， 2.16V)나 티타늄 카바이드(TiC， 2.54V)를 기반으로 한 전극보다 우수한 성능을 나타냈다.

또한 실시간 전기화학 라만 분광법을 통해 전기화학 반응 중 반응 중간체 및 결합 부위의 형성을 밝혔다. 탁월한 전기화학적 내구성 및 구조적 유지는 물 전해조를 위한 안정적인 전기화학 촉매의 개발을 촉진시킬 것으로 기대된다.

해당 연구 수행은 한국연구재단(NRF)과 교육부에서 주관하는 기초과학 연구역량 강화사업의 `광화학 나노소재 전문 핵심연구지원센터` 지원으로 수행됐다.