전기화학 반응이 일어나는 전기활성 표면에 대한 깊은 이해 및 지식에 대한 필요는 오늘날 현대 사회의 에너지/환경/반도체 분야 등 다양한 산업적/학문적 분야에서 나날이 높아지고 있음. 반면에, 통상적인 표면 연구 기법들은 표면 위 공간적 형태(topography)에 대한 일차원적 정보 분석 중심인 경우가 많으며, 전기화학 현미경 기반의 표면 연구 플랫폼도 전...

본 연구과제에서 제안하는 “1,2,3,4-Tetrahydroquinaldine의 전기화학적 탈수소화 반응 효율 향상을 위한 TEMPO 영향 연구”는 수소 저장소재로 활용되고 있는 질소 함유 헤테로고리 화합물로부터 수소를 발생하기 위한 통상적인 기술인 열화학적 탈수소화 반응을 통한 수소 생성의 한계를 극복하고자 제안됨. 더 나아가, 현재 제한된 이해에 머물고 있는 질소 함유 헤테로고리 화합물의 전기화학적 탈수소화 반응 메커니즘에 대한 근본적인 이해 증대를 바탕으로 전자 전달 매개체를 전기화학적 촉매로 활용하여 수소 생성 효율 향상을 도모하고자 함. 이 때 본 연구과제에서는 1,2,3,4-tetrahydroquinaldine (THQ)를 모델 질소 함유 헤테로고리 화합물로 선정하여 통상적으로 TEMPO로 알려진 2,2,6,6-tetramethylpipiridinyloxy 전자 전달 매개체가 THQ 질소 함유 헤테로고리 화합물의 전기화학적 탈수소화 반응에 미치는 영향을 연구하고자 함. 이를 위해 본 책임연구자는 구체적으로 두 가지 핵심 세부 연구개발내용들을 설정하고 이를 통합적으로 성취하고자 함. ● 핵심 세부 연구 I: THQ 질소 함유 헤테로고리 화합물의 전기화학적 탈수소화 반응 특성 연구 본 연구에서는 수소 저장소재로 활용되고 있는 질소 함유 헤테로고리 화합물의 전기화학적 탈수소화 반응 매커니즘에 대한 근본적인 이해 증대를 핵심 세부 연구로 설정함. 이를 위해 구체적으로 THQ를 대표적인 질소 함유 헤테로고리 화합물 모델로 선정하여 전기화학적 탈수소화 반응 특성을 고찰하여 반응 메커니즘에 대한 이해를 높이고자 함. ● 핵심 세부 연구 II: TEMPO 전자 전달 매개체를 활용한 전기화학적 탈수소화 효율 증대 연구 기존의 전기화학적 탈수소화 반응에서는 THQ 질소 함유 헤테로고리 화합물 기질과 전극 간의 불균일 전자 전달 과정이 진행되어 효율이 낮은 한계를 지님. 이를 극복하고자 본 연구에서는 전자 전달 매개체를 활용하여 전기화학적으로 활성이 있는 전자 전달 매개체와 기질 간의 균일한 산화/환원 과정을 바탕으로 진행되는 간접적 전기분해 (indirect electrolysis) 과정을 통해 전기화학적 탈수소화 효율 증대 가능성을 탐구하고자 함. 이를 위해 통상적으로 TEMPO로 알려진 2,2,6,6-tetramethylpipiridinyloxy를 활용하여 구체적으로 전자 전달 매개체가 THQ 질소 함유 헤테로고리 화합물의 전기화학적 탈수소화 반응에 미치는 영향을 연구 고찰하고자 함.