[인도] 햇빛과 나노입자에 의한 오염물질의 분해
나노입자와 햇빛을 이용하면 호르몬에 부정적인 영향을 주는 오염물질이 분해될 수 있다. 인도과학장려협회(Indian Association for the Cultivation of Science) 첨단소재센터(Center for Advanced Material)의 연구진이 비스페놀 에이(bisphenol A)와 다른 내분비선 교란물질들을 중화시키는 기술을 개발했다. 내분비선 교란물질들은 호르몬을 흉내내거나 차단할 수 있기 때문에, 사람이나 동물의 생식기를 간섭하거나 다른 건강문제들을 유발할 수 있다.
햇빛에 의한 유기 오염물질의 분해는 환경 오염물질 통제와 폐수처리에 이상적인 접근방식이다. 비록 이러한 목적을 달성하기 위해서 다양한 광촉매들이 설계되었지만, 오염물질을 분해하는 이전의 접근법들은 오로지 자외선 빛에서만 효과가 있었고 가시광선을 이용하여 무색 유기 오염물질을 효과적으로 분해하는 일은 도전적인 문제였다. 자외선은 햇빛의 6퍼센트만 구성하고 있지만, 가시광선은 태양 스펙트럼의 52퍼센트를 차지하고 있다. 그런데 은 나노입자가 포함된 환원 그래핀 산화물 기반의 화합물이 무색 유기 오염물질에 대한 효과적인 가시광 광촉매 역할을 할 수 있다는 것을 연구진이 증명했다.
연구진은 은 나노입자가 포함된 환원 그래핀 산화물 기반의 혼합물(rGO-Ag)을 사용했다. rGO-Ag는 효과적인 광촉매로 작용하여 이러한 오염물질들을 분해할 수 있다. 그들은 rGO-Ag를 대규모로 합성하는 기술을 개발했고, 잘 알려져 있는 3가지 내분비선 교란물질인 BPA, 페놀(phenol), 아트라진(atrazine)의 분해에 자외선과 가시광선에서 사용하였다. 가시광선에서 rGO-Ag에 의한 광촉매 효과는 rGO나 은 나노입자만 사용할 때에 비해서 크게 향상된다는 것을 연구진은 발견했다. “은 나노입자들은 가시광 유도에 의해 은 플라즈몬을 여기시키고, 전도성 rGO는 효과적인 전하 분리를 제공함으로써 유기 오염물질의 산화성 분해를 유도한다”고 연구진은 말했다. 이번 새 기술은 유해한 다른 유기 혼합물들을 분해하는 데에도 이용될 수 있을 것이라고 연구진은 말했다. 이 연구는 인도 과학기술부로부터 자금을 지원받았고, 연구논문은 ‘Applied Materials & Interfaces’에 발표되었다.
* 그림 : rGO–Ag 혼합물, rGO, 그리고 Ag를 이용할 때의 페놀에 대한 광촉매 분해를 보여주는 차트. 대조선은 어떠한 촉매도 없을 때의 광분해를 나타낸다.
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2014년 11월 14일]
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Sunlight, Nanoparticles Break Down Pollutants
A class of pollutants that negatively affect hormones can be broken down using nanoparticles and sunlight.
Researchers from the Center for Advanced Materials at the Indian Association for the Cultivation of Science developed the method, which neutralizes bisphenol A (BPA) and other endocrine disruptors. Endocrine disruptors can mimic or block hormones, interfering with humans’ and animals’ reproductive organs and causing other health problems.
The researchers used a reduced graphene oxide composite with silver nanoparticles (rGO-Ag), which can act as an efficient photocatalyst to degrade these pollutants. They developed a “large-scale synthesis method for rGO-Ag,” with which they were able to degrade BPA, phenol and atrazine under UV and visible light.
Earlier approaches to pollutant degradation have worked exclusively with UV light, which makes up just 6 percent of sunlight, whereas visible light makes up 52 percent of the solar spectrum.
The researchers said the silver nanoparticles “offer visible-light-induced excitation of silver plasmons, and conductive rGO offers efficient charge separation and thus induces oxidative degradation of the organic pollutant.”
This new technique could be used to break down other harmful organic compounds, according to the researchers.
The work was funded by India's Department of Science & Technology. The research was published in Applied Materials & Interfaces (doi: 10.1021/am505677x).
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