촉매 및 에너지 분야에서는 다양한 기능성 소재가 요구됩니다. 우리 연구실은 불균질 촉매 반응에서 높은 활성을 발현할 수 있도록 금속 및 세라믹 기반 무기 나노입자의 비표면적을 극대화하고, 최적의 결정 구조를 갖는 소재를 개발하고 있습니다. 또한 에너지 분야 적용을 위해 유연 전극용 1D 및 2D 전도성 무기 소재와 이온 전도성 및 유연성을 갖는 유기 전해질 소재도 개발하고 있습니다. 이러한 기능성 소재는 스케일러블 공정을 활용하여 제조하고 있습니다.
촉매는 화학 반응의 속도와 선택성을 결정하는 핵심 요소로 반응 효율을 높이는 데 중요한 역할을 합니다. 귀금속(Pt, Au, Ir 등) 및 비귀금속(Ni, Co 등) 촉매의 열 및 액상 촉매 반응 전환율과 선택도 향상을 목표로 메탄 전환 반응, 광촉매 기반 수소 생산, 이산화탄소 자원화 반응을 연구하고 있습니다. 또한 촉매 표면에서의 수소 발생 반응(HER), 산소 발생 반응(OER), 산소 환원 반응(ORR)을 분석하여 고활성·고안정성 촉매 소재를 개발하고 있습니다.
에너지 소자의 전극 구조는 반응 면적, 전하 이동, 기체·이온 확산 등에 직접적인 영향을 미치기 때문에 에너지 저장과 변환 효율을 결정짓는 핵심 요소입니다. 에너지 저장 분야에서는 수전해와 금속-공기 전지를, 변환 분야에서는 고체산화물 연료전지와 고분자 전해질 연료전지를 대상으로 전극 구조 최적화 연구를 수행하고 있습니다.