• Au/TiO₂/CC PEC 마이크로리액터는 비선형 전기장, LSPR, 마이크로플루이딕스를 통합한다. • 플라즈모닉 Au 나노입자는 가시광 흡수와 광열(photothermal) 활성화를 향상시킨다. • 이러한 시너지는 전하 분리, 이온 수송, 광촉매 효율을 개선한다. • Au/TiO₂/CC 시스템은 12.9분 만에 MC-LR의 89%를 제거하고, 시아노박테리아를 해독하였다. • 모듈형 태양광 구동 설계는 확장 가능하고 지속 가능한 물 정화를 가능하게 한다. 유기 오염물, 미세플라스틱, 시아노톡신으로 인한 수질오염은 고효율이고 확장 가능한 정화 기술의 개발을 요구한다. 그러나 기존 TiO₂ 기반 광촉매 시스템은 낮은 가시광 흡수, 빠른 전하 재결합, 제한된 물질 수송으로 인해 실제 효율이 저하된다. 본 연구는 국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR), 비선형 전기장, 마이크로플루이딕 수송 현상을 통해 오염물질 분해를 향상시키기 위해 탄소 섬유(carbon cloth, CC) 위에 Au/TiO₂ 나노섬유(NFs)를 통합한 새로운 광전기촉매(PEC) 마이크로리액터를 제시한다. 제안된 시스템은 12.9분 동안 89%의 마이크로시스틴-엘-로이신(MC-LR) 분해를 달성했으며, 반응 속도 상수는 10.3 h⁻¹로서 기존 TiO₂ 기반 시스템보다 3~100배 더 높았다. 특히, 시아노박테리아 분해 실험 후 시료에 대한 오비트랩(Orbitrap) 질량분석 결과, 1 Sun + 3 V 조건에서 5시간 동안 독성 화합물 MC-LR이 현저히 제거되었고, MC-LR의 중간 분해 생성물 또한 대조군에 비해 유의하게 감소했음이 확인되었다. 이러한 향상은 효율적인 가시광 흡수, 전하 분리의 가속, 이온 및 반응물 수송의 촉진에서 기인한다. 확장 가능한 모듈형 설계는 자연광 하의 야외 실험으로 검증된 바와 같이, 실용적 적용을 가능하게 한다. 본 연구는 대규모 지속 가능한 폐수 처리를 위한 상당한 잠재력을 지닌 고성능 PEC 마이크로리액터 플랫폼을 도입한다.

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