- 슈퍼컴퓨터를 활용한 전산모사시스템을 광촉매재료 설계에 도입하여, 태양광을 활용할 수 있는 가시광 광촉매를 설계하였고, 설계된 광촉매 표변 (2D) 반응 연구와 수소제조메카니즘을 규명 및 나노기술, 광화학기술등 신기술 융합에 의해 효율이 높은 가시광 감응성 광축매 물질을 개발코자 하는 새로운 광촉매 개발 페러다임 도입 및 이에 의한 신규 개발된 광촉매의 촉매 성능향상 연구를 수행하였음.
- 다양한 수소제조용 광촉매 합성법을 개발하였고, 이를 활용하여, 신촉매 개발 가능성이 크다고 알려진 주기율표 상의 d10<
- 슈퍼컴퓨터를 활용한 전산모사시스템을 광촉매재료 설계에 도입하여, 태양광을 활용할 수 있는 가시광 광촉매를 설계하였고, 설계된 광촉매 표변 (2D) 반응 연구와 수소제조메카니즘을 규명 및 나노기술, 광화학기술등 신기술 융합에 의해 효율이 높은 가시광 감응성 광축매 물질을 개발코자 하는 새로운 광촉매 개발 페러다임 도입 및 이에 의한 신규 개발된 광촉매의 촉매 성능향상 연구를 수행하였음.
- 다양한 수소제조용 광촉매 합성법을 개발하였고, 이를 활용하여, 신촉매 개발 가능성이 크다고 알려진 주기율표 상의 d10계 복합산화물들을 체계적으로 설계, 합성하고 그 특성과 성능을 분석함으로써 다수의 가시광 활성이 우수한 신규 광촉매를 개발할 수 있었다. 이 종합적인 가시광계 신규 광촉매 결과들은 (40종 이상) 연구 결과로 하나의 library로 구축되었으며, 더나아가 신규 가시광 광촉매 물질을 추가적으로 개발하여 library에 추가 하고 향후 연구에서도 이를 지속적으로 보완, 확대해 나갈 예정이다.
- 본 연구로 개발된 신규 가시광 촉매를 사용하여 가시광하에서 세계최고 수소 제조 광효율 달성 가시광 광효율 (quantum yield) = ~20% 또는 태 양광 광효율 (STH) = 3%@AM 1.5 달성)
- 본 연구팀은 연구목표를 달성하기 위해 연구분야를 고효율의 W03, Fe203 나노물질 합성 및 전극제조， 신 가시광 광촉매 및 감응제 개발과 이들 물질의 특성평가로 크게 분류하였다. 먼저 WO3와 Fe2O3는 각각의 나노업자를 합성하여 광전극을 제조하에 광전류를 측정하였다. 광감응 대체물질 개발에 있어서는 착화합물 리간드로 형성된 광감응제를 합성하고, 이를 TiO2에 결합하여 전환 수율이 높은 광감응/TiO2계 광촉매를 개발하는 연구, 신활성상 광촉매를 개발하고 이를 이용한 복합광촉매 개발에 관한 연구등을 수행하였다. 그리고, 합성된 광촉매들의 전자구조 규명을 통해서는 각 원소들의 에너지 구조 및 이들이 광촉매의 에너지 밴드형성에서 미치는 영향을 조사하고자 하였다. 광반응에 있어서는 광촉매 및 전해질의 계변에서의 특성 및 광촉매의 안정성을 평가하기 위해 광전기화학적특성을 조사하였다. 특히 산화물 반도체 물질을 이용하에 만든 광전극은 단계목표인 3%의 STH 효율을 달성하였다. (출처 : 초록)
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 hydroge
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.
▶ Development of highly active water splitting photocatalysts for solar hydrogen production by material design and nanometer scale 3D structural and spectroscopic measurement o Establishment of the methodology for photocatalyst design using computer simulation o Search for highly efficient photocatalytic materials with visible light sensitivity by group, I.e., such as d0, d10 o Synthesis of composite metal oxide photocatalysts such as oxy-nitride, oxy-chalcogenide, oxy-carbide by our proprietary chemical approaches o Synthesis of bulk metal oxide photocatalysts by soft chemical approaches o Development of core technology for solar-hydrogen production system
▶ Development of layered perovskite and composite photocatalysts o Development of alternative photosensitizer materials o Calculation of the electronic structure of visible light active photocatalysts o Development of new techniques to characterize the photoelectrochiemcal properties of the materials o Mechanism study of hydrogen production hydrogen evolution o Fabrication technology for integrated PEC cell (출처 : SUMMARY)
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