- Efficient and durable iridium-doped SnO₂ anode for reactive chlorine species-mediated urine wastewater treatment

- Sukhwa Hong, Gaeun Choi, Nhi Thi Yen Phan, Hyeyoung Shin*, Jonghun Lim*

- Chemical Engineering Journal, 493, 2024, 152698. (IF: 15.1)

- https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.152698

생활 폐수 속 전체 질소 농도의 80%가 요수(Urine wastewater)에서 비롯되며, 이에 따른 질소 오염 물질 처리가 중요한 문제로 떠오르고 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 전기화학적 산화를 통해 소변 폐수 속 염소 이온으로부터 반응성 염소 화학종(Reactive chlorine species; RCS)을 생성하여 폐수 속의 질소 오염물질과 반응시켜 제거하는 방법이 주목받고 있습니다. 그러나 기존 산화극 촉매는 낮은 RCS 선택도와 불안정성, 상당한 에너지 소모 문제가 있었습니다. 본 연구에서는 Ir이 도핑된 산화주석 (Ir-SnO₂)을 새로운 산화극 촉매로 사용하여 기존 촉매 소재에 비해 높은 전류 밀도, 낮은 전하 전달 저항, 상당한 활성 표면적을 통해 우수한 전기화학적 성능과 효율을 달성할 수 있음을 확인하였습니다. 또한, DFT 계산을 통해 Ir 도핑이 SnO₂의 전자구조를 변형시켜 염소 생성 반응의 과전압을 크게 낮추고 전기화학적 반응성을 향상시킴을 확인하였습니다. 이러한 결과는 요수의 질소 오염 물질을 효과적으로 처리할 수 있는 전기화학적 산화 기술의 발전에 중요한 기여를 할 것으로 기대됩니다.