이산화탄소의 유용한 화합물로의 전환은 온실가스 증가로 인한 기후변화에 따른 환경문제의 해결뿐 아니라 탄소원의 재활용이라는 관점에서 매우 중요한 연구이다. 탄소화합물 중 매우 안정한 상태인 이산화탄소를 다른 화합물로 변환시키기 위해서 귀금속 촉매가 사용되며, 이를 효율적으로 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 이산화탄소의 전기화학적 환원 단위전지에서 캐소드의 촉매를 직접 제조하여 ...
이산화탄소의 유용한 화합물로의 전환은 온실가스 증가로 인한 기후변화에 따른 환경문제의 해결뿐 아니라 탄소원의 재활용이라는 관점에서 매우 중요한 연구이다. 탄소화합물 중 매우 안정한 상태인 이산화탄소를 다른 화합물로 변환시키기 위해서 귀금속 촉매가 사용되며, 이를 효율적으로 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 이산화탄소의 전기화학적 환원 단위전지에서 캐소드의 촉매를 직접 제조하여 Au 금속의 양을 효율적으로 활용하는 방법에 대한 연구를 진행하였다. 금 나노 입자를 형성하기 위해 seed to growth 합성 방법을 사용하였고, 다양한 결정 구조를 갖는 입자를 합성하기 위해 growth 용액에 첨가하게 되는 시약의 농도 조성을 바꾸었다. 제조된 촉매의 모양과 결정성 및 구성 원소 비율을 파악하기 위해 TEM, HR-TEM, XRD, TGA, SEM, EDS 분석을 통해 비교 하였다. 이산화탄소의 일산화탄소로 환원 효율이 높은 결정 구조는 (110) > (111) > (100) 순서임을 문헌을 통해 확인하였다. 이에 growth 용액에 첨가되는 CTAB, AA, seed 농도를 조절하여 CO 전환효율이 좋지 않은 (100)면의 비율을 낮추어 전기화학 평가를 실시하였다. Reference data로 사용한 TANAKA 사의 Au/C 촉매와 비교하였을 때, Au의 무게 비율은 약 10% 양임에도 불구하고 CO로 전환되는 비율은 고전압으로 갈수록 훨씬 뛰어난 성능을 보였고, 이를 CO mass activity로 변환시켰을 때, 최대 101.8배 의 성능 차이를 볼 수 있었다. 이는 합성 촉매의 표면 결정 면이 NFC Au/C에 비해 CO 전환 효율이 더 좋은 면으로 구성되어 있었기 때문이다.
이산화탄소의 유용한 화합물로의 전환은 온실가스 증가로 인한 기후변화에 따른 환경문제의 해결뿐 아니라 탄소원의 재활용이라는 관점에서 매우 중요한 연구이다. 탄소화합물 중 매우 안정한 상태인 이산화탄소를 다른 화합물로 변환시키기 위해서 귀금속 촉매가 사용되며, 이를 효율적으로 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 이산화탄소의 전기화학적 환원 단위전지에서 캐소드의 촉매를 직접 제조하여 Au 금속의 양을 효율적으로 활용하는 방법에 대한 연구를 진행하였다. 금 나노 입자를 형성하기 위해 seed to growth 합성 방법을 사용하였고, 다양한 결정 구조를 갖는 입자를 합성하기 위해 growth 용액에 첨가하게 되는 시약의 농도 조성을 바꾸었다. 제조된 촉매의 모양과 결정성 및 구성 원소 비율을 파악하기 위해 TEM, HR-TEM, XRD, TGA, SEM, EDS 분석을 통해 비교 하였다. 이산화탄소의 일산화탄소로 환원 효율이 높은 결정 구조는 (110) > (111) > (100) 순서임을 문헌을 통해 확인하였다. 이에 growth 용액에 첨가되는 CTAB, AA, seed 농도를 조절하여 CO 전환효율이 좋지 않은 (100)면의 비율을 낮추어 전기화학 평가를 실시하였다. Reference data로 사용한 TANAKA 사의 Au/C 촉매와 비교하였을 때, Au의 무게 비율은 약 10% 양임에도 불구하고 CO로 전환되는 비율은 고전압으로 갈수록 훨씬 뛰어난 성능을 보였고, 이를 CO mass activity로 변환시켰을 때, 최대 101.8배 의 성능 차이를 볼 수 있었다. 이는 합성 촉매의 표면 결정 면이 NFC Au/C에 비해 CO 전환 효율이 더 좋은 면으로 구성되어 있었기 때문이다.
The conversion of carbon dioxide to value-added compounds has been attracted to solve the environmental problems due to the climate change caused by greenhouse effect in addition to recycle the abundant and renewable carbon source. Precious metal catalysts are used to convert carbon dioxide, which i...
The conversion of carbon dioxide to value-added compounds has been attracted to solve the environmental problems due to the climate change caused by greenhouse effect in addition to recycle the abundant and renewable carbon source. Precious metal catalysts are used to convert carbon dioxide, which is a very stable state among carbon compounds, and studies are being conducted to use in efficient way. In this study, a method for efficiently utilizing the amount of Au metal by directly preparing a cathode catalyst in an electrochemical reduction unit cell of carbon dioxide was conducted. The seed to growth synthesis method was used to form gold nanoparticles, and the concentration of reagents added to the growth solution was changed to synthesize particles having various crystal structures. The TEM, HR-TEM, XRD, TGA, SEM, and EDS analyses were performed to determine the shape, crystallinity and constituent ratio of the prepared catalysts. The crystal structure with high reduction efficiency of carbon dioxide to carbon monoxide is lowered in the order of (110) > (111) > (100), which controls the concentration of CTAB, AA and seed added to the growth solution. The surface was removed and subjected to electrochemical evaluation. Compared with No Facet Controlled Au / C catalyst used as reference data, although the weight ratio of Au was lower to about 10%, the rate of conversion to CO was much better at higher voltages, which was converted to CO mass activity. At the same time, a maximum performance of 101.8 times could be seen. This is because the surface crystal side of the synthesis catalyst is composed of the side having better CO conversion efficiency than NFC Au / C.
The conversion of carbon dioxide to value-added compounds has been attracted to solve the environmental problems due to the climate change caused by greenhouse effect in addition to recycle the abundant and renewable carbon source. Precious metal catalysts are used to convert carbon dioxide, which is a very stable state among carbon compounds, and studies are being conducted to use in efficient way. In this study, a method for efficiently utilizing the amount of Au metal by directly preparing a cathode catalyst in an electrochemical reduction unit cell of carbon dioxide was conducted. The seed to growth synthesis method was used to form gold nanoparticles, and the concentration of reagents added to the growth solution was changed to synthesize particles having various crystal structures. The TEM, HR-TEM, XRD, TGA, SEM, and EDS analyses were performed to determine the shape, crystallinity and constituent ratio of the prepared catalysts. The crystal structure with high reduction efficiency of carbon dioxide to carbon monoxide is lowered in the order of (110) > (111) > (100), which controls the concentration of CTAB, AA and seed added to the growth solution. The surface was removed and subjected to electrochemical evaluation. Compared with No Facet Controlled Au / C catalyst used as reference data, although the weight ratio of Au was lower to about 10%, the rate of conversion to CO was much better at higher voltages, which was converted to CO mass activity. At the same time, a maximum performance of 101.8 times could be seen. This is because the surface crystal side of the synthesis catalyst is composed of the side having better CO conversion efficiency than NFC Au / C.
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