밀도범함수 이론 기반 M2O(111) 표면에서의 이산화탄소 흡착향상을 위한 연구 (M=Li, Na)

Abstract

이 논문에서는 밀도범함수 이론을 기반으로 알칼리 금속 산화물, M2O 중 리튬과 소듐 산화물의 (111) 표면에 이산화탄소의 흡착을 향상시키기 위하여 두 가지의 방법을 사용하였다. 알칼리 금속 산화물은 이산화탄소 흡착이 우수하며 낮은 이산화탄소 압력에서도 효과적으로 이산화탄소를 흡착할 수 있다는 장점이 있으나, 반응 후의 안정함이 크므로 탈착을 통한 재활용이 힘들고 그로 인한 이산화탄소 흡착 사이클의 가격 대비 효율이 낮다는 이유로 이산화탄소 흡착제로서의 단점이 존재한다. DFT 계산을 활용하여 소듐 산화물에서의 이산화탄소 흡착이 리튬 산화물에서보다 안정하다는 것을 알았다. 소듐 산화물 위에서의 이산화탄소 흡착에너지의 변화를 알아보기 위해 표면 위의 소듐 원자 하나를 리튬, 포타슘, 루비듐으로 doping 시킨 후 흡착 에너지를 비교하였으며, dopant의 크기가 표면의 주 물질인 소듐보다 클수록 음수적으로 증가함을 알아냈다. 루비듐이 doping된 소듐 산화물 (111) 표면에 대하여 전하의 변화를 알아보기 위해 Bader charge 분석을 실시하였다. 또한, 가장 안정한 시스템인 루비듐이 doping된 소듐 산화물(111) 표면에 대해 -3%에서 +3% 까지의 strain을 적용하여 strain이 확장될수록 흡착 에너지가 음수적으로 증가함을 알 수 있었다.