이차전지와 연료전지의 전극 소재로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
그래핀은 구리보다 전기전도성이 높으면서도 유연성과 내구성이 뛰어나 '꿈의신소재'로 불린다.
여기에 질소, 황 등을 결합한 도핑 그래핀은 탄소 소재가 갖는 화학적 성질을개선할 수 있어 전기화학 촉매나 배터리 전극재료 등으로 활용할 수 있다.
하지만 기존 그래핀 합성법은 값 비싼 금속 촉매를 사용하거나 공정이 복잡해대량 생산이 어려웠다.
연구팀은 헤테로원자가 들어 있는 유기용매를 강염기성 물질인 '가성소다'와 가열하는 방법으로 황과 질소가 도핑된 그래핀을 합성하는 데 성공했다.
이같이 제작된 도핑 그래핀은 황과 질소의 도핑 함유량이 많고 비표면적이 넓어실제 이차전지인 리튬이온전지 전극에 적용했을 때 출력이 높게 나타났다.
충전·방전 실험에서도 용량의 퇴화가 없는 등 높은 안정성을 보였다.
연료전지의 전극에 적용했을 때도, 기존의 값비싼 백금 촉매 전극에 뒤지지 않는 성능을 보여 대체 소재로서의 가능성을 제시했다.
이번 연구 성과는 네이처 자매지인 '사이언티픽 리포트'(Scientific Reports)이날 자 온라인판에 실렸다.
jyoung@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>