초록 ▼

- TiO₂ 표면에서 전극금속 원자(Cu, Ni, Au 및 Pt)의 최적 흡착 구조 결정 및 전자구조 변화 연구 흡착원자의 변화에 따른 물질 특성 변화 연구 결과를 성공적으로 얻음.
- 신규 광전극 소재를 이용한 기본 광전극 제조 및 이의 검증 시스템을 확립하였음.
- 광촉매 표면에서 전극금속 원자(Cu, Ni, Au 및 Pt)의 최적 흡착 구조 결정 및 광촉매표면(2D)에서의 물분해 기본 매카니즘 결과를 성공적으로 얻음
- 광전극 소재를 이용한 기본 광전극 제조를 위한 플라즈마법 및 flame법

- TiO₂ 표면에서 전극금속 원자(Cu, Ni, Au 및 Pt)의 최적 흡착 구조 결정 및 전자구조 변화 연구 흡착원자의 변화에 따른 물질 특성 변화 연구 결과를 성공적으로 얻음.
- 신규 광전극 소재를 이용한 기본 광전극 제조 및 이의 검증 시스템을 확립하였음.
- 광촉매 표면에서 전극금속 원자(Cu, Ni, Au 및 Pt)의 최적 흡착 구조 결정 및 광촉매표면(2D)에서의 물분해 기본 매카니즘 결과를 성공적으로 얻음
- 광전극 소재를 이용한 기본 광전극 제조를 위한 플라즈마법 및 flame법 등의 광전극코팅기술을 개발하였음.
- 광촉매인 이산화 티타늄의표면에 대한 전자구조를 DFT electronic structure 계산방법을 계산하고 이를 근거로 각종 doping 물질의 효과 및 band gap을 예측하는 기초 프로그램을 개발하였음.
- 광촉매로 제조된 광전극 효율향상을 위한 입자 및 광촉매 구조 조율 연구를 위해 hydrothermal법을 이용하여 입자 및 결전구조가 조율된 광전극(WO₃)을 개발하였음.
- 전산 모델링 기법에 의한 광촉매 반도체의 band gap engineering 및 표면에서의 분자 화학반응 설계 물분해 수소 제조 활성 예측 기초 프로그램을 개발함.
- 고활성 가시광 광전극 물질 5종 이상 합성과 더불어 고효율 광전극 대면적화 기술을 개발하였음.
- 태양광 수소제조 PEC 셀용 최적 광전극 물질 선별 및 이의 광전극화를 통한 단위셀당 수소제 조 효율(STH: >5%): 7%를 달성하여 3단계 최종 목표효율을 초과 달성하였음.

Abstract ▼

IV. Results of the Research
The photochemical hydrogen production technology utilizes sunlight as an energy source and the photocatalyst as a mediator to produce hydrogen from water by mimicking the natural photosynthesis. Thus, the present technology is the safest, economical, and ideal hydrogen

IV. Results of the Research
The photochemical hydrogen production technology utilizes sunlight as an energy source and the photocatalyst as a mediator to produce hydrogen from water by mimicking the natural photosynthesis. Thus, the present technology is the safest, economical, and ideal hydrogen production method theoretically once more effective photocatalysts are to be developed, which have both higher photo-conversion efficiency and photo-corrosion resistance. In practice, however, it is a rather more challenging goal. In the present R & D, new photocatalysts sensitized with visible light are to be developed by a quantum mechanical material design, the catalyst synthesis using our proprietary soft chemical methods and other special techniques, and the microscopic surface analysis on a nanometer scale. Also, various effective photo-reaction systems including the slurry type, the photoelectrochemical(PEC) type, and so on are to be constructed by positively adopting new catalytic materials developed. In the present R&D project, we develpoed following research results.
▶ Design and preparation of photoelectrode materials for PEC solar hydrogen production system: The photoelectrode efficiency(STH) : 7%
○ Design of new photocatalyst materials for photoelectrode
○ Computational calculation of structure-activity relationship between elements of photocatalyst materials for photoelectrode
○ Development of basic interfacial model of photocatalyst-photoelectrode for evaluation of physical property
○ Development of photocatalyst preparation method for highly efficient photoelectrode
○ Development of film type reactor for solar-hydrogen production system
○ Development of basic defect model of photocatalyst-photoelectrode for computational calculation of structure-activity relationship
○ Development of efficient coating method for preparation of photoelectrode
○ Preparation of highly efficient photoelectrode with selected active photocatalyst materials
○ Development of preparation method for large size PEC photoelectrode(12.5cm x 12.5cm)

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 보고서 초록 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 13
• 목 차 ... 14
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 15
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 18
• 가. 국외기술현황 ... 18
• 나. 국내기술현황 ... 21
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 23
• 제 1절 PEC용 광촉매-전극 인터페이스 모델링 ... 25
• 제 2절 수소제조용 신규 광촉매 물질 개발 ... 37
• 제 3절 박막 광전극 제조법 개발 연구 및 코팅방법 개발 ... 42
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 46
• 제 1절. 연도별 연구분야의 목표 달성도 ... 46
• 제 2절. 관련 연구분야의 기술발전에의 기여도 ... 48
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 49
• 제 1절. 추가 연구의 필요성 ... 49
• 제 2절. 타 연구에의 응용 ... 50
• 제 3절. 국내 광촉매 산업에 영향 ... 51
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 52
• 제 7 장 참고문헌 ... 57
• 끝페이지 ... 59