Environmental Nanotechnology
PHOTO(ELECTRO)CATALYSIS
PHOTOCATALYTIC AIR PURIFICATION is an attractive technology since it can decompose gaseous pollutants directly into harmless CO2 and H2O under ambient conditions. It is particularly suitable to indoor environments where pollutants are present in sub-ppmv concentrations for which conventional adsorption filter technologies are not very efficient.
Photocatalysis is initiated by absorbing light with energy higher than the bandgap of semiconductors, thereby generate electrons and holes. Electrons react mainly with dioxygen to produce SUPEROXIDE RADICALS and holes can be used for oxidizing water into HYDROXYL RADICALS. The generated REACTIVE OXYGEN SPECIES (ROS) react with adsorbed gas pollutants and MINERALIZE them.
광촉매 공기청정 기술은 실내 공간의 가스상 오염물질을 인체에 무해한 CO2와 H2O로 분해할 수 있는 유망한 기술입니다.
특히, 실내 공간은 ppm 이하의 농도에서 오염 물질이 존재하기 때문에 기존의 흡착 필터 기술과 달리 효율적으로 오염물질을 저감할 수 있습니다.
광촉매 반응은 반도체 물질의 밴드갭보다 높은 에너지를 가진 빛을 흡수하여 전자와 정공을 생성하며 시작됩니다. 전자와 정공은 각각 공기 중의 산소와 물 분자와 반응하여 활성산소종(ROS)인 초과산화물과 수산화 라디칼을 생성합니다. 생성된 ROS는 흡착된 오염물질과 반응하여 오염물질을 완전분해합니다.
SINGLE ATOM CATALYSTS (SACs) & ENSEMBLE CATALYSTS
SINGLE ATOM CATALYSTS (SACs) and ENSEMBLE CATALYSTS are engineered at the atomic level to optimize their catalytic performance. SACs, engineered to exist as single atoms, achieve maximum catalytic performance and 100% atomic efficiency, as each atom participates fully in catalytic reactions without being buried and wasted inside nanoparticles. Ensemble catalysts maintain metal atoms at the atomic level and form ENSEMBLES, resulting in enhanced stability. In complex redox reactions for pollutant removal, ensemble catalysts are sometimes more suitable than SACs due to their higher stability.
SACs and ensemble catalysts can likewise be applied to environmental fields, opening a largely untapped opportunity and effortlessly incorporating catalysis into solving various challenging environmental problems.
단일원자촉매 (SACs)와 앙상블 촉매는 촉매 성능을 최적화하기 위해 원자 수준에서 설계된 촉매입니다. 단일원자촉매는 금속의 원자가 각각 단일 원자 상태로 지지체에 고분산된 형태의 촉매로, 모든 금속 원자가 반응에 참여하여 촉매의 효율을 극대화할 수 있습니다. 앙상블 촉매는 금속 원자의 형태를 원자 수준으로 유지하는 동시에 앙상블을 형성하여 안정성이 향상된 촉매입니다. 오염물질 제거를 위한 복잡한 산화-환원 반응에서는 앙상블 촉매가 단일원자 촉매에 비해 높은 안정성을 가져 더 적합할 수 있습니다.
단일원자촉매와 앙상블 촉매는 환경 분야에 적용되어 다양하고 도전적인 환경 문제를 해결하는데 이용될 수 있습니다.