近期，随着联合国气候变化框架公约（英文缩写作UNFCCC或FCCC）的缔约国大会上公开以解决全球变暖问题为目的而发表的高强度甲烷限制计划后，如何解决温室气体减排问题的方案成为了世界的焦点。

  人们通常把甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）认定为主要影响全球变暖的温室气体，而大多数人忽视了一氧化二氮（N2O）对全球变暖的影响。事实上，虽然一氧化二氮在大气层的生成量相对较少，但其全球变暖潜能值（global warming potential, GWP）是甲烷和二氧化碳的300倍以上，而其在大自然的自然分解所需要的时间更是要花上大约100年以上，因此该温室气体也被认作是必须要被限制其可控范围内的物质。

  就是在这种国际背景下，近期由汉阳大学化学工学系的金慶鶴（31岁）教授与首尔大学的金在正教授、玄泽焕教授、以及浦项工大的韩正宇教授进行了共同合作研究，并成功地开发出了同时拥有高性能和高稳定性的氧化氮分解催化剂。如果能将此催化剂商业化，其将有望为解决全球变暖的问题做出巨大贡献。

  金慶鶴教授注意到，如果让氧化氮与钯催化剂产生反应，其混合物就会分解成氮和氧，在钯(Pd)催化剂表面施拉伸应变(tensile strain)力的话，钯的催化性能会大幅地提升。但是，如何能够有效地施加对现有的钯金催化剂的表面施加拉力而所需要消耗的力，和为了保护现有的环境的自然变化而所需建设的附加设施及其运营的资金费用问成了一个大难题。

  为了克服这些难题，金教授在实验中使用了比钯的原子半径更大的金元素（Au）。金教授制作了用金元素制造的纳米粒子，并实现了在纳米粒子表面制造钯原子层的"核-壳（core-shell）结构" 的技术发明，通过实现表面原子层厚度的最薄化,开发出了能在不消耗外部能量的情况下，对钯催化剂施加拉力，从而提高催化剂的活性及稳定性的新催化剂。

  这样设计的纳米催化剂与现有催化剂相比，其氧化氮的分解能力有大幅地提高，在1000次性能测试后再与之前的结果相比，其安全性也增加了约30%。这在催化性能的核心指标中的活性和稳定性两方面都具有相当优势。

  此次研究使用了最近备受瞩目的计算化学方法论：由量子力学、牛顿力学、统计热力学等物理化学理论为基础的计算机模拟技术，此方法论近期在工学领域被广泛应用于自然现象及材料的特性分析。在实现催化材料的剥离与催化现象的原理上，究明机制原理后，以此为基础再提出的新催化设计方案方法论因能在实际研究里大量地节约时间与费用同时也能大大地提高研究效率而具有重大的意义。

  负责设计并主导此次研究的金慶鶴教授表示:"此次研究结果可以直接适用于解决全球变暖问题，而在此次研究中应用的‘理论-实验-实证’的研究方法论也有望被应用于以金属纳米粒子为基础的多种催化设计中。”

  另外，此次研究论文是在在韩国国家研究资金会（National Research Foundation of Korea）的中坚研究者支援事业及IBS研究团的支援事业的协助下进行的 (论文英文名 : Systematic Approach to Design of Highly Efficient Core-Shell Electrocatalysts for N2O Reduction)，该论文在催化学领域的世界权威杂志《影响因子》（英文名： ‘ACS Catalys’）12月号刊上作为封面论文刊登，其研究的优秀性得到了各界的认可。

金慶鶴教授

 钯-金的·"核-壳（core-shell）结构"纳米表面模式图与研究开发过程图

 《影响因子》（英文原名： ‘ACS Catalys’） 最新期刊的封面

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