이지훈 교수(전자공학과) 연구팀, 저비용 고효율 수소생산 위한
새로운 마이크로 클러스터형 Ru 도핑된 구리-망간-붕소-인 전기촉매 개발
- 열수증착 및 침지보조법 통한 Ru 도핑방식 적용 제조된 새로운 마이크로 클러스터형 전기촉매 구현 -
- 국제 저명학술지 Elsevier 출판 ‘Journal of Colloid and Interface Science (IF:9.4)’ 논문 게재 -
본교 이지훈 교수 연구팀(전자공학과)은 임술삼 연구원(제1저자)과 함께 열수증착 및 침지보조 방식을 통한 Ru 도핑 방식 적용 제조된 새로운 마이크로 클러스터형 Ru 도핑된 구리-망간-붕소-인 (Ru/CuMnBP) 전기촉매 구현을 세계 최초로 성공하였다.
Ru/CuMnBP 마이크로 클러스터는 1M KOH의 10mA/cm2에서 11mV 및 85mV의 상대적으로 낮은 HER/OER 전환 과전위를 나타낸다. 또한 전체 물분해에 대해 10mA/cm2에서 1.53V의 낮은 2-E 전환 셀 전압을 보여 주며 이는 Pt/C||RuO2의 벤치마크 전극과 비교할 수 있다. 2,000mA/cm2의 초고전류 밀도에서 이중 기능성 Ru/CuMnBP는 3.13V의 매우 낮은 2-E 셀 전압을 나타내며, 1M KOH에서 10시간 이상 우수한 안정성을 나타낸다. 탁월한 전기화학적 성능은 마이크로 클러스터 형태를 갖춘 큰 전기화학적 활성 표면적, 구성 요소 비율 조정을 통해 최적화된 CuMnBP 마이크로 클러스터의 높은 고유 활성 및 활성 사이트 밀도, 전도도 및 안정성을 향상시키는 유익한 Ru 도핑 효과에서 비롯된다. 간단한 흡수 도핑 접근법을 통해 Ru를 소량으로 사용하면 HER와 OER 모두에 대한 전기화학적 반응 속도가 크게 향상되어 Ru/CuMnBP 마이크로 클러스터가 고급 전기촉매 응용 분야에 유망한 후보가 될 수 있을 것이다.
연구진은Shusen Lin (연구원, 광운대 ？ 제1저자), Rutuja Mandavkar (박사과정, 광운대), Md Ahasan Habib (박사과정, 광운대), Sumiya Akter Dristy (박사과정, 광운대), Mehedi Hasan Joni (박사과정, 광운대), Jae-Hun Jeong (연구교수, 광운대-교신저자), Jihoon Lee (교수, 광운대 - 교신저자)이며, 광운대 단독연구로 진행되었다. 임술삼 (Shusen Lin) 연구원은 2019년 광운대 전자과 석박통합과정으로 입학하여, 현재 광운대 나노소자 중점연구소 박사후 연구원이다. 임술삼 연구원은 현재까지 다양한 분야의 연구에 참여하여, 다수의 논문을 출판하였다. 임술삼 연구원은 연구원 기간 중, 우수한 연구 성과를 추가적으로 발표하여 본국 우수 대학에서 후학 양성 및 연구를 이어가고 싶다는 포부를 밝혔다.
이번 연구는 한국연구재단과 교육부가 추진하는 Brain Korea 21 Plus (BK-21 ), 중점연구소 사업 및 광운대학교의 지원으로 수행되었고, 연구 결과는 과학전문지 Journal of Colloid and Interface Science (JCR IF: 9.4) 2024년 8월에 “Fabrication of Ru-doped CuMnBP micro cluster electrocatalyst with high efficiency and stability for electrochemical water splitting application at the industrial-level current density”의 제목으로 게재되었다.
한편 이지훈 교수팀은 에너지 효율성이 높으며 성능이 우수한 에너지 소재, 메타표면 기반의 다양한 나노소재, 광전자 디바이스 및 시스템 기술 연구 등을 진행 중에 있으며 현재까지 170여 편의 SCI JCR 상위 rank 논문을 출판하고 있다. 이지훈 교수는 세계 저명 출판사의 SCI 저널지 Assistant Editor 및 Editorial Board직을 비롯해 다양한 SCI급 국제저널의 Guest Editor직을 수행하며 동시에 국제 컨퍼런스의 다양한 커미티 및 오거나이즈직도 맡고 있다. 또한 Advanced Materials (IF 27.4), Nano Energy (IF 16.8), Advanced Functional Materials (IF 18.5), 지외 30여 SCI 저널지의 리뷰어로도 지난 2여 년간 활동 중이다.
* Publication Web link : https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.08.009
