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끊임없이 증가하는 인구증가와 더불어 증가하는 에너지 수요를 감당함과 동시에 지구온난화라는 전 세계적인 환경문제를 해결하기 위해 화석연료를 대체할 수 있는 에너지원에 대한 개발이 필요하다. 현재 신재생 에너지가 해결책으로 제시되었지만, 이들은 환경적 요인으로 인해 지속적인 에너지의 발생 및 공급에 한계가 있다. 이를 해결하기 위해 보다 효율적이며 친환경적인 에너지의 저장 및 변환에 대한 연구가 필요하다. 따라서 에너지 저장 장치인 전지와 차세대 에너지원인 수소에너지와 관련된 전극 물질과 촉매 물질의 합성과 적용에 대한 연구를 진행하였다.
본 연구에서는 열적/화학적 안정성을 지닌 금속인 ...

끊임없이 증가하는 인구증가와 더불어 증가하는 에너지 수요를 감당함과 동시에 지구온난화라는 전 세계적인 환경문제를 해결하기 위해 화석연료를 대체할 수 있는 에너지원에 대한 개발이 필요하다. 현재 신재생 에너지가 해결책으로 제시되었지만, 이들은 환경적 요인으로 인해 지속적인 에너지의 발생 및 공급에 한계가 있다. 이를 해결하기 위해 보다 효율적이며 친환경적인 에너지의 저장 및 변환에 대한 연구가 필요하다. 따라서 에너지 저장 장치인 전지와 차세대 에너지원인 수소에너지와 관련된 전극 물질과 촉매 물질의 합성과 적용에 대한 연구를 진행하였다.
본 연구에서는 열적/화학적 안정성을 지닌 금속인 텅스텐과 전기폭발이라는 top-down 나노입자 합성법을 사용하여 텅스텐 기반의 칼코제나이드와 카바이드를 합성하여 각각 이차전지용 음극재와 수소 발생 전기 촉매로 사용하였다.
그 결과, 리튬 이차전지의 음극재로 개발된 독특한 형태의 C@WS2@Gs를 합성해, WS2 자체의 특이한 양파 모양의 결정구조와 그래핀과의 나노복합화, 탄소 코팅이 시너지효과를 이루어 372 mA h g-1의 첫 가역 용량이 1,000 mA g-1의 고전류밀도에서 500사이클 후 62 %의 retention을 보이며, 전극 물질의 뛰어난 안정성과 합리적인 용량의 개선을 이루었음을 확인했다. 소듐 이차전지의 음극재로 딥 코팅을 통해 바인더 없이 flexible 한 특징을 갖는 WSe2@PCC를 제작해 용량 및 retention이 개선됨을 확인했다. 마지막으로 oleic acid 용매 내에서 전기폭발을 일으켜 탄소로 코팅된 WC1-x 단일상을 one-pot으로 합성하였으며, 이어진 열처리 과정을 통해 탄소로 코팅된 나노크기의 텅스텐 카바이드 복합체인 W2C@WC1-x@C를 합성해 236 mV의 낮은 과전압이 100 h 넘게 거의 증가하지 않고 유지되면서 뛰어난 안정성을 지님을 확인하였다.

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