프로젝트 소개
본 과제는 물속의 오염물질을 빛과 특수 소재를 이용해 분해하고, 동시에 수소 생산에도 활용할 수 있는 친환경 소재를 개발하는 연구임. 2차원 구조의 MXene과 티타늄기반 페로브스카이트를 결합해 성능을 높인 3D 에어로젤 합성물 개발이 핵심임.
연구 목표는 N, S가 동시도핑된 3D Ti3C2Tx/금속도핑 티타늄 페로브스카이트 에어로젤을 제조하고 광촉매 효율 및 수소생산성을 향상하는 데 있음. 이를 위해 Ti3AlC2 MAX phase에서 2D Ti3C2Tx MXene을 합성하고, 금속도핑과 vacancy engineering을 적용한 titanium perovskite를 제조함. 이후 N, S co-doped MXene과 결합해 2D 및 3D 화합물을 합성하고, 가시광선 조건에서 광촉매 및 수전해 성능을 평가함. 또한 Density functional theory (DFT)를 활용해 소재 간 상호작용과 성능 향상 원리를 해석함. 기대 효과는 고에너지 사용과 독성 부산물 발생을 줄이는 친환경 폐수처리 공정 구현 및 scale-up을 통한 산업적 활용 확대임. 페로브스카이트 기반 하이브리드 소자의 에너지 저장소재 응용을 통한 화석연료 사용 및 환경오염 저감, 탄소중립 기여도 기대됨.