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가천대학교, 담배 연기로 유용한 축전기용 그래핀 제작법 개발

가천대학교의 김명종 화학과 교수 연구팀은 최근, 담배 연기 속 독성물질인 에어로졸을 이용해 유용한 축전기용 그래핀을 제작하는 방법을 개발했다고 밝혔다. 이 연구결과는 21일에 공개되었다.

담배 연기는 약 5000여개의 무·유기 성분으로 이루어진 혼합 에어로졸이다. 연구팀은 이 독성 오염 물질로부터 부가가치가 높은 슈퍼커패시터(전자 회로에 충전기 역할을 하는 부품) 소재를 개발했다.

담배 연기에는 유기 성분을 지닌 독성 오염 물질이 포함되어 있으며, 이는 탄소점(carbon dot, 그래핀 퀀텀닷)의 전구체로 활용할 수 있다. 김 교수팀은 고에너지 밀도 슈퍼커패시터의 전극을 제작하기 위해 질화붕소(BN)와 함께 탄소점을 추가로 사용했다. 이는 폐기물 성분인 담배 연기를 이용해 고에너지 밀도의 슈퍼커패시터용 복합 전극과 탄소점을 합성한 첫 사례이다.

이러한 방법은 대규모 담배 연기 추출물 제조에도 적용할 수 있다. 공공장소의 흡연실에서 배기를 용매 채널을 통과시키면 오염된 공기를 정화하고 담배 연기 에어로졸 추출물을 얻을 수 있다.

김 교수는 "금속-탄소 기반 전극을 이용해 저렴한 에너지 저장 장치를 제작하고 동시에 담배 연기의 독성과 공해 문제를 해결할 수 있게 되었다"며, "이를 자동차와 전자 산업에도 적용할 수 있도록 후속 연구를 이어가겠다"고 밝혔다.

이번 연구에는 가천대학교의 박사 후 연구원인 찬단 쿠마르 메이티(Chandan Kumar Maity)가 제1저자로 참여하였으며, 김 교수와 인도 공과대학의 가네쉬 샨드라 나약(Ganesh Shandra Nayak) 교수가 교신저자로 참여하였다. 연구 결과는 Aerosol derived carbon dots decorated boron nitride supported Zn-doped MoS2 for high perf…이라는 논문에 기록되어 있다.

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