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NTIS 바로가기세라미스트 = Ceramist, v.21 no.2, 2018년, pp.161 - 170
정형모 (강원대학교 공과대학 재료공학전공) , 신원호 (한국세라믹기술원 에너지환경소재본부)
Metal oxide based materials have been widely used to fields of electrochemical applications. Recently, various type of defects from microstructures of metal oxides and their nanocomposites have been raised as the important material design factors for realizing highly improved electrochemical propert...
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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결함을 활용하여 추가적인 활성을 가지는 반응면을 부여한 연구사례는? | 일반적으로 결함은 물질 내의 활성면을 표면에 노출시키는 역할을 하기 때문에 반응할 수 있는 지점의 빈도를 높일 수 있어서 단순히 소재의 크기가 작아져 늘어나는 비표면적 외에 추가적인 활성을 가지는 반응면을 부여한다. 최근에는 이를 활용하여 표면 레독스 반응(redox reaction)에 따른 에너지 저장 능력을 향상시키고, 이러한 전기화학적 표면 반응을 기반으로 하는 supercapacitors의 에너지밀도와 출력밀도를 동시에 향상시키는 연구가 진행되고있다.8, 9) 또한 단순히 결함 증대에 따른 반응성의 향상뿐만 아니라 구체적인 결함의 종류와 밀도에 따라 전기화학 반응 경로 자체가 달라져 전기화학 촉매반응의 성능을 제어할 수 있다고 알려지면서 전극 물질 내 결함 생성 및 제어는 수소생산이나 이산화탄소 환원과 같은 전기화학촉매(electrocatalysts)에 적용 가능한 핵심 소재의 새로운 설계 방법으로 주목되고 있다. | |
결함(defects)의 종류에는 어떠한 것들이 있는가? | 1-4) 특히, 결함(defects)은 소재의 표면 및 계면의 특성에 변화를 줄 수 있는 가장 널리 알려진 방법으로, 전기화학 반응에서 반응물인 전해액의 이온 또는 중간반응물(intermediate)의 결합 에너지가 결함이 있는 표면에서 제어될 수 있다고 알려져 있다.5, 6) 따라서 금속산화물 내에 인위적으로 결함을 가지는 구조를 생성하기 위한 공정이 개발되고 있으며, 공정에 따라 공공(vacancy)과 같은 0차원, 전위(dislocation)와 같은 1차원, 입계(grain boundary)와 같은 2차원 및 기공(pore)과 같은 3차원까지 다양한 모양과 특성을 가지는 결함을 금속산화물 전극에 선택적으로 생성 및 제어하여 전기화학적 에너지 변환 및 저장에 응용하는 연구가5,7) 집중적으로 이루어 지고 있다. (Fig. | |
전기화학 반응의 효율을 향상시키는 방법은? | 최근 전이금속산화물 반도체 물질의 전기화학 반응을 기반으로 한 에너지 저장 및 변환에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 전기화학 반응은 물질의 표면이나 계면의 상태에 따라 분극(polarization)에 의한 과전압(overvoltage)과 전류밀도(current density)의 변화 양상이 달라지기 때문에 전극 물질인 금속산화물의 표면 및 계면을 구조적으로 설계함으로써 반응 경로와 효율을 향상시킬 수 있다.1-4) 특히, 결함(defects)은 소재의 표면 및 계면의 특성에 변화를 줄 수 있는 가장 널리 알려진 방법으로, 전기화학 반응에서 반응물인 전해액의 이온 또는 중간반응물(intermediate)의 결합 에너지가 결함이 있는 표면에서 제어될 수 있다고 알려져 있다. |
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오픈액세스 학술지에 출판된 논문
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