탄소중립을 달성하기 위해 이산화탄소를 포집, 활용, 저장하는 CCUS (carbon capture, utilization, and storage) 기 술이 주목받고 있다. 본 연구에서는 광물 탄산화 공정을 통해 이산화탄소를 탄산염으로 고정하고, 이를 전이금속 탄산염 기반 리튬이온배터리 (LIB) 음극재로 적용하였다. CO2를 탄산염으로 고정후, 이를 이용해 FeCO3를 제작하고, rGO와 PVP와 복합 화하여 음극활물질에 적용하였다. rGO는 전기전도도를 높이고 입자의 응집을 방지해 부피 팽창을 완화했으며, PVP는 계면 활성제로서 입자 표면을 안정화하여 구조적 안정성을 강화하였다. FeCO3-PVP-rGO 복합체 기반한 음극재에 대한 전기화학 테스트를 진행한 결과, FeCO3/rGO 복합체는 1,620 mA/g의 전류 밀도에서 50 사이클 이후에도 400 mAh/g의 용량을 유지하 였다. 본 연구는 CO2를 고부가가치 배터리 소재로 전환하여 차세대 에너지 저장 기술에 기여할 가능성을 시사한다.

Artificial photosynthesis harnesses clean and sustainable solar power to catalyze the conversion of CO2 and H2O molecules into valuable chemicals and O2. This sustainable approach combines energy conversion with environmental pollution control. Non-oxide photocatalysts with broad visible-light absorption and suitable band structures, hold immense potential for CO2 conversion. Nevertheless, they still face numerous challenges in practical applications, particularly in CO2 conversion with H2O. Surface modification and functionalization play the significant role in improving the activity of non-oxide photocatalysts. Multifarious strategies, such as cocatalyst loading, surface regulation, doping engineering, and heterostructure construction, have been explored to optimize light harvesting, bandgap driving force, electron–hole pairs separation/transfer, CO2 adsorption, activation, and catalysis processes. This review summarizes recent progress in surface modification strategies for non-oxide photocatalysts and discusses their enhancement mechanisms for efficient CO2 conversion. These insights are expected to guide the design of high-performance non-oxide photocatalyst systems.

본 연구에서는 이산화탄소와 석탄을 사용하여 합성가스 CO를 생산하는 실험을 수행하였다. CO 합성특성은 KOH 촉매를 사용한 화학적 활성화 방법에 의해 조사되었으며, 제조공정은 CO2 전환 반응에서 석탄과 활성화 촉매 비율, 가스 유량과 반응온도 등과 같은 실험변수들을 분석함으로서 최적화 되었다. KOH 촉매를 사용하지 않은 경우, 반응온도 950℃와 CO2 유량 300 cc/min에서 65% CO2 전 환율을 얻었으며, 반면에 촉매를 사용한 경우 같은 반응조건에서 98.1%의 전환율을 얻었다. 석탄의 활 성화촉매 반응물의 비(석탄 : KOH = 4 : 1)가 다른 반응물 비에 대해 더 좋은 CO2 전환율과 CO 선 택도 보여줌을 알 수 있었다.