보고서 정보
주관연구기관 |
충남대학교 Chungnam National University |
연구책임자 |
최호석
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2017-05 |
과제시작연도 |
2016 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 |
TRKO201800003306 |
과제고유번호 |
1711036540 |
사업명 |
개인연구지원 |
DB 구축일자 |
2018-04-21
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키워드 |
플라즈마환원.플라즈마박리.그래핀.금속나노입자.하이브리드소재.나노스페이서.슈퍼커패시터.태양전지.에너지변환저장.plasma reduction.plasma exfoliation.graphene.metal nanoparticles.hybrid materials.nanospacer.supercapacitor.solar cell.energy conversion storage.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201800003306 |
초록
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□ 연구의 목적 및 내용
본 과제에서는 우수한 성능을 보이는 에너지 변환/저장용 그래핀-금속 나노하이브리드 소재를 개발하고자 하였다. 이를 위하여 비표면적과 전기전도도가 우수한 고품질 그래핀 나노시트 합성 및 그래핀 기반 나노하이브리드 소재합성방법에 대한 기술을 확립하며, 높은 전기전도도와 비표면적을 유지할 수 있도록 금속나노입자를 기반으로 하는 나노 스페이서 도입을 통한 그래핀 층간 거리제어에 대한 연구를 진행하였다.
□ 연구결과
1. 플라즈마 환원법을 이용한 고품질 그래핀 나노시트 합성 및 응용 연구: 저
□ 연구의 목적 및 내용
본 과제에서는 우수한 성능을 보이는 에너지 변환/저장용 그래핀-금속 나노하이브리드 소재를 개발하고자 하였다. 이를 위하여 비표면적과 전기전도도가 우수한 고품질 그래핀 나노시트 합성 및 그래핀 기반 나노하이브리드 소재합성방법에 대한 기술을 확립하며, 높은 전기전도도와 비표면적을 유지할 수 있도록 금속나노입자를 기반으로 하는 나노 스페이서 도입을 통한 그래핀 층간 거리제어에 대한 연구를 진행하였다.
□ 연구결과
1. 플라즈마 환원법을 이용한 고품질 그래핀 나노시트 합성 및 응용 연구: 저온 플라즈마 박리를 통한 고품질 그래핀 나노시트 합성: 최적 산화그래핀 선정, 산화그래핀 전처리 조건 확립, 박리/환원 조건 동시 최적화를 위한 플라즈마 반응조건 확립. 산화그래핀의 특성분석(물리화학적 구조분석, 전기화학적 특성분석) 및 에너지 변환저장 소자 응용 연구
2. 플라즈마 환원을 통한 그래핀기반 나노하이브리드 소재 합성 및 합성된 소재의 응용연구: 그래핀 표면 기능성관능기 도입을 위한 전처리 연구(분산 안정성 향상 및 금속 담지율 향상을 위한 전처리 조건 최적화) 및 플라즈마 환원을 통한 그래핀-금속 나노하이브리드 합성 및 특성분석(전구체(산화물) 선정; 플라즈마 환원 조건 최적화; 금속 나노입자의 모양 제어를 위한 다양한 첨가제의 영향 연구; 나노하이브리드의 구조분석; 나노하이브리드의 전기화학 특성분석) 연구; 염료감응형 태양전지 효율 향상, 물 분해 촉매 적용 전환율 향상, 의사 커패시터 및 배터리 전극소재 적용연구
3. 플라즈마 박리/환원/나노입자합성을 통한 그래핀의 층간거리 제어 및 합성된 소재의 응용연구: 플라즈마 환원을 통한 그래핀-다종 금속 합금 나노하이브리드 합성 및 특성분석: 전구체(산화물) 선정: 플라즈마 박리/환원/나노입자합성 조건 동시최적화; 금속 나노입자의 모양 및 구조 제어를 위한 다양한 첨가제의 영향 연구; 나노하이브리드의 구조 및 전기화학 특성분석;QDSSC 태양전지: 촉매활성/플라즈모닉; 리튬이온 커패시터 전극 및 연료전지 전극
□ 연구결과의 활용계획
학문적으로는 코팅과 건조의 결과로 표면에 형성된 금속염들을 플라즈마를 통하여 직접 환원하여 금속나노입자를 합성하는 메카니즘에 대한 최초의 규명에 활용하고자 한다. 다양한 금속염들 및 이를 용해시키는 용매들과 다양한 담체들 간의 상호작용과 코팅/건조과정에서 일어나는 부분 환원현상, 플라즈마 환원을 통한 나노하이브리드 소재의 가능성을 탐색할 수 있고, 이를 통하여 자연계에 숨겨진 비밀을 탐색하는데 활용하고자 한다. 기술산업적으로는 인쇄전자(printed electronics), 유연소자(flexible devices) 등 마이크로전자분야와 유연한 염료감응태양전지나 이차전지/슈퍼커패시터와 같은 에너지 변환/저장 분야에 활용될 수 있을 것으로 예상된다. 구체적인 응용 가능분야로는 연료전지, 전기화학센서, 가스센서, 바이오센서, 물분해반응, 슈퍼커패시터/이차전지, 염료감응형태양전지, 유기태양전지, SERS, 수소저장 등으로 관련 산업의 발전에 기여할 것으로 예상된다.
(출처 : 한글요약문 4p)
Abstract
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□ Purpose & contents
This study was for developing graphene-metal nanohybrid materials for energy conversion/storage devices with excellent performance. For this purpose, we established a new technology for synthesizing high quality graphene nanosheets with large specific surface area and high el
□ Purpose & contents
This study was for developing graphene-metal nanohybrid materials for energy conversion/storage devices with excellent performance. For this purpose, we established a new technology for synthesizing high quality graphene nanosheets with large specific surface area and high electric conductivity and for adjusting the distance between two adjacent graphene sheets through introducing nanospacers based on the metal nanoparticles.
□ Result
1. Synthesis and application of high-quality graphene nanosheet using plasma reduction method: Synthesis of high-quality graphene nanosheet by low-temperature plasma stripping: Selecting optimal graphene oxide, establishing pre-treatment condition of graphene oxide, plasma for simultaneous optimization of stripping / Reaction conditions established. Characterization of graphene oxide (physical and chemical structure analysis, electrochemical characterization) and application of energy conversion storage device.
2. Synthesis and application of graphene-based nanohybrid materials through plasma reduction: Preliminary studies for introducing functional groups on graphene surface (optimization of pretreatment conditions for improving dispersion stability and metal deposition rate); Research on the Synthesis and Characterization of Graphene-Metal Nanohybrid (Selecting Precursor (Oxide), Optimization of Plasma Reduction Conditions, Study on the Effect of Various Additives for Controlling the Shape of Metal Nanoparticles, Structural Analysis of Nanohybrid, Electrochemical Characterization of Nanohybrid); Improvement of efficiency of dye-sensitized solar cell, improvement of conversion rate of water decomposition catalyst, application of pseudocapacitor and battery electrode material.
3. Control of Interplanar Distance of Graphene by Plasma Peeling/Reduction/ Nanoparticle Synthesis and Application of Synthesized Materials; Synthesis and Characterization of Graphene-Multi-Metal Alloy Nanohybrid by Plasma Reduction; Selection of Precursor (Oxide); Plasma Peeling/reduction/simultaneous optimization of nanoparticle synthesis conditions; Study of the effect of various additives for shape and structure control of metal nanoparticles; Structural and electrochemical characterization of nanohybrid; QDSSC solar cell, catalytic activity/plasmonics, Lithium ion capacitor electrode and fuel cell electrode.
□ Expected Contribution
Academically, we intend to use this method for the first identification of the mechanism of synthesis of metal nanoparticles by directly reducing metal salts formed on the surface as a result of coating and drying through plasma. The interaction between various metal salts and solvents that dissolve them and various carriers, the partial reduction phenomenon occurring during the coating / drying process, and the possibility of the nanohybrid material through plasma reduction can be searched and the secret hidden in the natural world can be searched. The technology is expected to be used in the fields of microelectronics such as printed electronics, flexible devices, and energy conversion/storage fields such as flexible dye-sensitized solar cells and secondary batteries/supercapacitors. Specific application areas are fuel cell, electrochemical sensor, gas sensor, biosensor, water decomposition reaction, super capacitor/secondary battery, dye sensitized solar cell, organic solar cell, SERS.
(출처 : SUMMARY 5p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 2
- 연구계획 요약문 ... 3
- 연구결과 요약문 ... 4
- 한글요약문 ... 4
- SUMMARY ... 5
- 연구내용 및 결과 ... 6
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 27
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 28
- 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 29
- 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 31
- 8. 참고문헌 ... 31
- 9. 연구성과 ... 32
- 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 46
- 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 46
- 12. 기타사항 ... 47
- 별첨1. 대 표 연 구 실 적 ... 48
- 별첨2. 세부 목표 관련 증빙 ... 58
- 끝페이지 ... 60
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