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세라미스트 = Ceramist, v.18 no.2, 2015년, pp.86 - 93
박준모 (울산과학기술대학교 신소재공학과) , 백정민 (울산과학기술대학교 신소재공학과)
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| 핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
|---|---|---|
| 광촉매를 이용한 인공광합성 물분해를 위한 조건은 어떠한 것들이 있는가? | 여기서 인공광합성 물분해가 되기 위해서는 몇 가지 조건이 필요하다. 광촉매의 종류에 따라 표면에서 수소 혹은 산소발생 둘 중 하나의 반응이 일어나는 촉매특성을 가지거나 두 반응 모두 촉매특성을 가져야 한다. 또한 물분해에 필요한 에너지는 최소 1.23 eV가 필요하지만 실제로는 1.8 eV 이상이 필요하기 때문에 밴드갭의 크기 또한 중요하다. 또한 밴드갭의 가전자대와 전도대 사이에 수소와 산소발생반응에 해당하는 산화반응 레벨과 환원반응 레벨이 존재해야 한다. 앞서 언급한 까다로운 조건을 모두 통과하였을 때 인공광합성 광촉매로 사용이 가능하며, 이러한 까다로운 조건을 통과한 광촉매로는 대표적으로 TiO2, Fe2O3, BiVO4, ZnO2, WO3 등이 있다. | |
| 화석연료가 갖고있는 한계는? | 화석연료는 인류가 사용하는 전 세계 에너지의 80% 이상을 차지할 뿐만 아니라 화학공업의 원료로 사용되며 화석연료로 생산되는 대표적인 제품으로 플라스틱과 비료가 있다. 하지만 화석연료는 매장량에 한계가 있으며 환경오염의 문제가 있어 언젠가 더 이상 사용할 수 없는 비재생에너지이며 전 세계적으로 이를 해결하기 위해 태양광, 풍력, 수력 등 재생에너지의 비중을 올리기 위해 노력하고 있다. 하지만 대부분의 재생에너지의 경우 전력발전에 치중되어 있으며 기존 화석연료를 사용하는 교통수단에 해당하는 자동차 및 항공기의 에너지원 및 화학공업의 원료로 이용하기에는 부족한 면을 가진다. | |
| 기존 화석연료를 대체하기 위한 대표적인 시도는? | 하지만 대부분의 재생에너지의 경우 전력발전에 치중되어 있으며 기존 화석연료를 사용하는 교통수단에 해당하는 자동차 및 항공기의 에너지원 및 화학공업의 원료로 이용하기에는 부족한 면을 가진다. 기존 화석연료를 대체하기 위해서는 화학물질형태의 에너지가 필요하며, 이를 해결하기 위해 다양한 시도가 있으며 대표적으로 바이오연료와 인공광합성이 있다. 바이오연료는 생물체를 이용하여 연료를 생산하며, 생명체를 생산할 수 있는 넓은 영역의 공간과 적합한 기후가 필요로 하여 미국, 브라질 등 제한된 국가에서만 현실성이 있으며, 넓은 영역에 분포된 생명체의 수집 및 성장에 필요한 관리 및 비료와 같은 원료를 필요로 한다. |
C. X. Kronawitter, et al., "A Perspective on Solardriven Water Splitting with All-Oxide Hetero-nanostructures," Energy. Environ. Sci., 4 3889-99 (2011).
X Feng, et al., "Rapid Charge Transport in Dye-sensitized Solar Cells Made from Vertically Aligned Singlecrystal Rutile $TiO_2$ Nanowires," Angew. Chem. Int. Ed., 51 2727-30 (2012).
S. Hoang, et al., "Visible Light Driven Photoelectrochem ical Water Oxidation on Nitrogen-modified $TiO_2$ Nanowires," Nano Lett., 12 26-32 (2011).
I. S. Cho, et al., "Branched $TiO_2$ Nanorods for Photoe lectrochemical Hydrogen Production," Nano Lett., 11 4978-84 (2011).
K. Shankar, et al., "Recent Advances in the Use of $TiO_2$ Nanotube and Nanowire Arrays for Oxidative Photo electrochemistry," J. Phys. Chem. C, 113 6327-59 (2009).
S. Licht, et al., "Efficient Solar Water Splitting, Exemplified by $RuO_2$ -catalyzed AlGaAs/Si Photoel ectrolysis," J. Phys. Chem. B, 104 8920-24 (2000).
M. J. Kenney, et al., "High-performance Silicon Photoanodes Passivated with Ultrathin Nickel Films for Water Oxidation," Science, 342 836-40 (2013).
D. K. Zhong and D. R. Gamelin, "Photoelectrochemical Water Oxidation by Cobalt Catalyst ("Co-Pi")/ ${\alpha}-Fe_2O_3$ Composite Photoanodes: Oxygen Evolution and Resolution of a Kinetic Bottleneck," J. Am. Chem. Soc., 132 4202-07 (2010).
S. C. Warren, et al., "Plasmonic Solar Water Splitting," Energy. Environ. Sci., 5 5133-46 (2012).
Z. Chen, et al., "Inverse Opal Structured Ag/ $TiO_2$ Plasmonic Photocatalyst Prepared by Pulsed Current Deposition and Its Enhanced Visible Light Photoc atalytic Activity," J. Mater. Chem. A, 2 824-32 (2014).
H. Gao, et al., "Plasmon-enhanced Photocatalytic Activity of Iron Oxide on Gold Nanopillars," ACS Nano, 6 234-40 (2011).
J. Li, et al., "Plasmon-induced Photonic and Energytransfer Enhancement of Solar Water Splitting by a Hematite Nanorod Array," Nat. Commun., 4 2651-58(2013).
Liu, Zuwei, et al., "Plasmon Resonant Enhancement of Photocatalytic Water Splitting Under Visible Illumination," Nano Lett., 11 1111-16 (2011).
Y. C. Pu, et al., "Au Nanostructure-decorated $TiO_2$ Nanowires Exhibiting Photoactivity across Entire UV-visible Region for Photoelectrochemical Water Splitting," Nano Lett., 13 3817-23 (2013).
X. Zhang, et al., "3D Branched ZnO Nanowire Arrays Decorated with Plasmonic Au Nanoparticles for High-Performance Photoelectrochemical Water Splitting," ACS Appl. Mater. Interfaces, 6 4480-89 (2014).
S. Mubeen, et al., "An Autonomous Photosynthetic Device in which All Charge Carriers Derive from Surface Plasmons," Nat. Nanotechnology, 8 247-51 (2013).
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