주요 에너지원으로 사용하는 화석 연료의 고갈은 심각한 문제이며 세계적인 관심사로 떠오르고 있다. 광촉매를 이용하여 태양 에너지를 화학 에너지로 변환하는 것은 향후 신재생 에너지로써의 가능성이 높기 때문에 큰 주목을 받고 있다. 또한 태양광은 무한한 천연 자원이며 시간당 발생하는 총 에너지가 연간 세계 에너지 소비량보다 크다. 태양광을 이용한 신재생 에너지 중에서도 ...
주요 에너지원으로 사용하는 화석 연료의 고갈은 심각한 문제이며 세계적인 관심사로 떠오르고 있다. 광촉매를 이용하여 태양 에너지를 화학 에너지로 변환하는 것은 향후 신재생 에너지로써의 가능성이 높기 때문에 큰 주목을 받고 있다. 또한 태양광은 무한한 천연 자원이며 시간당 발생하는 총 에너지가 연간 세계 에너지 소비량보다 크다. 태양광을 이용한 신재생 에너지 중에서도 물 분해 수소 생산용 광촉매는 화석 연료를 대체할 수 있는 유망한 기술 중 하나이다. 전자-정공의 재결합 현상 및 밴드 특성에 따라 광촉매의 광 변환 효율이 결정될 수 있다. 높은 재결합 속도와 밴드 구조의 한계는 광촉매가 상용화되기 위해 극복해야 할 큰 단점이다. 따라서 이러한 단점들을 극복하기 위해 다성분 나노 복합 광촉매가 널리 연구되고 있다. 본 연구에서는 용매열합성법과 침전법을 이용해 ZnS(en)0.5−CdS 광촉매를 합성하였다. ZnS(en)0.5은 전자-정공 쌍의 분리가 빠르고 전도대가 충분히 음준위에 위치해 있다. CdS는 가시광 영역에서 높은 흡수율을 보이고 저렴하게 생산할 수 있다는 장점이 있다. 표준 조건 (1000 W/m2)에서 조사하였을 때, CdS의 함량이 80 wt%인 복합 광촉매의 수소 생산량이 559 μmol g−1 h−1로 가장 많았다. ZnS(en)0.5−CdS 광촉매의 수소 생산 효율은 전자-정공 분리, 결정성, 환원력, 빛 흡수율의 영향을 많이 받는다. 두 가지 다른 방법으로 합성한 복합 광촉매를 비교해보면 용매열합성법으로 제조한 물질이 더 높은 광촉매 특성을 보였다.
주요 에너지원으로 사용하는 화석 연료의 고갈은 심각한 문제이며 세계적인 관심사로 떠오르고 있다. 광촉매를 이용하여 태양 에너지를 화학 에너지로 변환하는 것은 향후 신재생 에너지로써의 가능성이 높기 때문에 큰 주목을 받고 있다. 또한 태양광은 무한한 천연 자원이며 시간당 발생하는 총 에너지가 연간 세계 에너지 소비량보다 크다. 태양광을 이용한 신재생 에너지 중에서도 물 분해 수소 생산용 광촉매는 화석 연료를 대체할 수 있는 유망한 기술 중 하나이다. 전자-정공의 재결합 현상 및 밴드 특성에 따라 광촉매의 광 변환 효율이 결정될 수 있다. 높은 재결합 속도와 밴드 구조의 한계는 광촉매가 상용화되기 위해 극복해야 할 큰 단점이다. 따라서 이러한 단점들을 극복하기 위해 다성분 나노 복합 광촉매가 널리 연구되고 있다. 본 연구에서는 용매열합성법과 침전법을 이용해 ZnS(en)0.5−CdS 광촉매를 합성하였다. ZnS(en)0.5은 전자-정공 쌍의 분리가 빠르고 전도대가 충분히 음준위에 위치해 있다. CdS는 가시광 영역에서 높은 흡수율을 보이고 저렴하게 생산할 수 있다는 장점이 있다. 표준 조건 (1000 W/m2)에서 조사하였을 때, CdS의 함량이 80 wt%인 복합 광촉매의 수소 생산량이 559 μmol g−1 h−1로 가장 많았다. ZnS(en)0.5−CdS 광촉매의 수소 생산 효율은 전자-정공 분리, 결정성, 환원력, 빛 흡수율의 영향을 많이 받는다. 두 가지 다른 방법으로 합성한 복합 광촉매를 비교해보면 용매열합성법으로 제조한 물질이 더 높은 광촉매 특성을 보였다.
The depletion of fossil fuels is the worldwide interest in years. Photocatalytic solar energy conversion to chemical energy attracts great attention due to its high potential in harvesting renewable energy for the future. Furthermore, solar irradiation is an unlimited natural resource and its total ...
The depletion of fossil fuels is the worldwide interest in years. Photocatalytic solar energy conversion to chemical energy attracts great attention due to its high potential in harvesting renewable energy for the future. Furthermore, solar irradiation is an unlimited natural resource and its total energy per hour is larger than the annual global energy consumption. Especially, photocatalyst for hydrogen production by water splitting is considered as one of promising technique to substitute fossil energy. Light conversion efficiency of photocatalytic materials is generally dependent on the electron-hole recombination phenomena and the electronic band characteristics. High recombination rate and band gap limitation are significant disadvantages for photocatalyst to commercialize. Thus, multicomponent nanocomposite photocatalyst is widely studied in order to overcome those drawbacks. A ZnS(en)0.5 photocatalyst hybridized with a CdS component was synthesized by solvothermal and precipitation methods. The organic-inorganic hybrid ZnS(en)0.5 has rapid charge separation of electron-hole pairs and the position of conduction band is sufficiently negative. On the other hand, The CdS is a promising photocatalyst because of its high visible light absorption and low cost. The highest hydrogen production rate (559 μmol g−1 h−1) was achieved from a solvothermally synthesized ZnS(en)0.5−CdS composite at 80 wt% of CdS content under standard 1-sun-irradiation condition (1000 W/m2). Photocatalytic hydrogen production rates from ZnS(en)0.5−CdS photocatalysts were highly associated with degrees of charge separation, crystallinity, reduction power, and light absorption. By comparing two different routes for the synthesis of ZnS(en)0.5−CdS photocatalysts, solvothermally-fabricated material was shown to have a higher photocatalytic activity compared with material fabricated by a precipitation method. This improvement may be due to its excellent crystalline and charge-separation characteristics.
The depletion of fossil fuels is the worldwide interest in years. Photocatalytic solar energy conversion to chemical energy attracts great attention due to its high potential in harvesting renewable energy for the future. Furthermore, solar irradiation is an unlimited natural resource and its total energy per hour is larger than the annual global energy consumption. Especially, photocatalyst for hydrogen production by water splitting is considered as one of promising technique to substitute fossil energy. Light conversion efficiency of photocatalytic materials is generally dependent on the electron-hole recombination phenomena and the electronic band characteristics. High recombination rate and band gap limitation are significant disadvantages for photocatalyst to commercialize. Thus, multicomponent nanocomposite photocatalyst is widely studied in order to overcome those drawbacks. A ZnS(en)0.5 photocatalyst hybridized with a CdS component was synthesized by solvothermal and precipitation methods. The organic-inorganic hybrid ZnS(en)0.5 has rapid charge separation of electron-hole pairs and the position of conduction band is sufficiently negative. On the other hand, The CdS is a promising photocatalyst because of its high visible light absorption and low cost. The highest hydrogen production rate (559 μmol g−1 h−1) was achieved from a solvothermally synthesized ZnS(en)0.5−CdS composite at 80 wt% of CdS content under standard 1-sun-irradiation condition (1000 W/m2). Photocatalytic hydrogen production rates from ZnS(en)0.5−CdS photocatalysts were highly associated with degrees of charge separation, crystallinity, reduction power, and light absorption. By comparing two different routes for the synthesis of ZnS(en)0.5−CdS photocatalysts, solvothermally-fabricated material was shown to have a higher photocatalytic activity compared with material fabricated by a precipitation method. This improvement may be due to its excellent crystalline and charge-separation characteristics.
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