| 학회 | 한국화학공학회 |
| 학술대회 | 2014년 가을 (10/22 ~ 10/24, 대전 DCC) |
| 권호 | 20권 2호, p.1723 |
| 발표분야 | 에너지 |
| 제목 | 인공광합성 시스템하에서의 전하 이동 및 표면 반응 메커니즘 |
| 초록 | 지속 가능한 사회를 만들기 위해 수소를 친환경적으로 생산하고자 하는 많은 연구가 진행되어 왔다. 이와 관련된 기존 연구에서 가시광에 감응하는 두 광촉매 소재인 탄소도핑 TiO2(C-TiO2)와 CdS를 전하 이동 매개체인 Au와 결합시킴으로써 식물광합성을 모방한 Au@CdS/C-TiO2나노구조체를 합성하였다. 이를 통해 가시광 영역에서 높은 수소생산 효율을 보고하였으나, 경계면에서의 전하이동 메커니즘에 대한 이해가 부족하여 성능 향상의 원인을 명확히 할 수 없었다. 금속-반도체 결합 시스템에서 복합적으로 일어나는 전하이동 메커니즘의 속도론적 규명은 향후 고효율 인공광합성을 위한 촉매를 디자인함에 있어 필수적이다. 이 연구에서는 나노입자 내에서 여기된 전하의 이동경로를 모사하는 모델식을 제안하였다. 정류상태 형광 분석을 통해 제안한 모델식의 타당성을 검증하고, 모델식의 해와 시분해 형광의 분석 결과를 비교하여 경계면에서의 전하전달 속도상수를 도출하였다. 또한 Au@CdS/C-TiO2나노구조체 내 전하전달 매개체인 Au의 역할을 규명하기 위해 헤테로구조의 CdS/C-TiO2 와 비교하였다. 결과적으로 CdS/Au/TiO1.96C0.04 나노구조체 내에서의 전하이동 경로가 자연의 광합성 시스템 경로를 성공적으로 모방할 수 있었음을 보였고, 촉매표면을 모사하는 밀도범함수 이론(density functional theory) 계산을 통해 향상된 수소생산효율을 뒷받침하였다. |
| 저자 | 이수영1, 유성주1, 엄하늬1, 남인호1, 배성준1, 한정우2, 이종협1 |
| 소속 | 1서울대, 2서울시립대 |
| 키워드 | Au@CdS/C-TiO2; 전하이동 속도론; 반응 메커니즘; 밀도범함수이론 |
| 원문파일 | 초록 보기 |
