"겹겹이 쌓은 층상 소재에 42종 금속 손쉽게 끼워 넣는다"

UNIST·서울대, 합성법 개발…"이차전지 성능 개선에 응용 가능"

연구 그림

층상 티타네이트 합성 원리와 이를 이용한 나노구조체 합성 과정 모식도[울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

(울산=연합뉴스) 김용태 기자 = 겹겹이 쌓인 층상 소재에 원하는 금속을 쉽게 끼워 넣을 수 있는 합성 기술이 나왔다.

울산과학기술원(UNIST)은 신소재공학과 조승호 교수팀과 에너지화학공학과 안광진 교수, 반도체소재·부품대학원 정후영 교수, 서울대 한정우 교수팀이 층상 티타네이트(layered titanate) 층간에 총 42종의 금속 중 원하는 것을 쉽게 삽입할 수 있는 합성 방법을 개발했다고 14일 밝혔다.

층상 티타네이트는 얇은 층이 겹겹이 쌓인 형태의 티타늄 산화물이다. 층과 층 사이 공간에 금속 양이온을 수용할 수 있어 배터리 전극이나 촉매 지지체로 주목받고 있다.

다만 고온의 열처리와 강산을 이용한 세척 과정을 거쳐야 금속 이온을 넣을 수 있다는 점, 삽입 가능한 금속의 종류가 제한적이라는 점 등 한계가 있었다.

연구팀은 수산화암모늄 용액을 이용해 새로운 합성법을 고안했다. 수산암모늄 용액 속에 녹아 있는 티타늄 산화물의 원료 성분들이 화학 반응을 통해 층상 구조로 조립되는 상향식 방법이다.

이 합성법으로 알칼리 금속부터 희토류 금속에 이르는 5개 그룹 42가지 금속 원소를 삽입할 수 있고, 30종 이상의 금속 원소를 동시에 삽입할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

연구팀 관계자는 "촉매 공정의 생산성 향상과 비용 절감뿐만 아니라 이차전지, 커패시터 등 차세대 에너지 저장 소재의 성능 개선에도 즉각적 응용이 가능하다"고 말했다.

이런 연구 결과는 지난달 26일 재료 분야 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼스'(Advanced Materials) 온라인판에 실렸다..

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