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성능이 뛰어날 뿐만 아니라 향후 다양한 반응에 사용할 수 있는 만능 촉매가 등장했다. 후지타 다케시 일본 고치공대 환경과학및공학부 교수팀은 알루미늄, 은, 금, 코발트, 구리, 철, 이리듐 등 최대 14가지 다른 원소를 합금한 촉매를 개발했다. 

먼저 알루미늄 87%, 나머지 13종류의 금속을 각 1%의 비율로 녹여 합금한 다음 수산화소듐(NaOH)으로 알루미늄을 떼어냈다(탈합금). 그 결과 알루미늄이 탈합금되면서 표면에 직경이 2~5nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m) 또는 50nm 미만인 공극이 만들어져 표면적이 넓은 구조가 완성됐고, 14종의 금속이 균일하게 섞였다. 

연구팀은 산성 조건에서 수소를 발생시키는 반응과 산소를 발생시키는 반응에서 각각 완성된 촉매의 성능을 실험했다. 전기분해할 물에 전극과 연결된 촉매를 넣고 흐르는 전류를 측정해 반응속도를 평가했다. 그 결과 전기화학적 안정성이 뛰어나고 반응속도가 빠른 것으로 나타났다. 

특히 수소를 발생시키는 반응에서는 널리 사용되는 백금 촉매를 썼을 때보다 반응이 빨랐다. 또 내구성이 뛰어나 산성 용액에서 10시간을 둬도 다공성 구조가 그대로 유지됐다.

후지타 교수는 “금속 말고도 황이나 인 같은 비금속 원소를 포함한 촉매를 개발하는 연구를 계속할 것”이라고 말했다. 연구결과는 국제학술지 ‘케미컬 사이언스’ 8월 20일자에 실렸다. doi: 10.1039/D1SC01981C