초록 ▼

□ 연구개요
본 연구과제의 최종 목표는 “플라즈모닉 금속/반도체 헤테로 나노입자의 광촉매 반응 활성 증진 및 광촉매 반응 메커니즘 확립”으로 다음과 같은 세부목표를 가짐.
(1) 표면 구조 및 모양이 정의된 플라즈모닉 금속 나노입자와 반도체 결합방법 개발
(2) 플라즈모닉 금속/반도체 헤테로 나노입자의 물 분해 수소생성 특성 고찰
(3) 플라즈모닉 효과에 의한 광촉매 반응 메커니즘 규명

□ 연구 목표대비 연구결과
- 본 연구 과제는 플라즈모닉 금속과 반도체 물질 사이의 결합 성향에 대한 심층적

□ 연구개요
본 연구과제의 최종 목표는 “플라즈모닉 금속/반도체 헤테로 나노입자의 광촉매 반응 활성 증진 및 광촉매 반응 메커니즘 확립”으로 다음과 같은 세부목표를 가짐.
(1) 표면 구조 및 모양이 정의된 플라즈모닉 금속 나노입자와 반도체 결합방법 개발
(2) 플라즈모닉 금속/반도체 헤테로 나노입자의 물 분해 수소생성 특성 고찰
(3) 플라즈모닉 효과에 의한 광촉매 반응 메커니즘 규명

□ 연구 목표대비 연구결과
- 본 연구 과제는 플라즈모닉 금속과 반도체 물질 사이의 결합 성향에 대한 심층적인 연구를 통해 광화학적 물 분해 수소생성 반응에 뛰어난 성능을 나타내는 플라즈모닉 금속/반도체 헤테로 나노구조체 합성법을 개발하여 광촉매반응 특성 및 메커니즘을 연구하는 것을 목표로 하였다.
- 본 연구과제의 1,2차년도 세부목표인 “모양이 제어된 플라즈모닉 금속 나노입자의 제조기술 확보 및 수용액 상에서 반도체와 선택적 결합 제어 방법 개발 및 광촉매 반응 특성 연구(1차년도)”, “비등방성 플라즈모닉 금속/반도체 헤테로 나노입자 합성 및 광촉매반응 특성 연구(2차년도)”, “비등방성 플라즈모닉 금속/이종반도체 헤테로 나노입자의 광촉매 특성 고찰 및 반응 메커니즘 규명 연구(3차년도)”는 표면구조, 모양 및 크기가 제어된 다양한 플라즈모닉 나노입자의 합성기술 확보 및 반도체 결합 제어 기술 개발이 원활하게 진행되어 100% 연구목표를 달성한 것으로 판단된다. 본 연구과제의 대해 보다 추가적인 심층적인 연구를 수행하기 위해서 현재 정팔면체 구조의 octahedral Au 나노입자 표면에 우선적으로 SiO₂를 위치선택적으로 성장시킨 나노구조체를 활용하여, TiO₂, PdS, CdS, Cu₂O 등의 여러 가지 반도체를 위치선택적으로 성장시켜 다양한 조성의 비등방성 플라즈모닉 금속/이종반도체 나노구조체의 합성법 개발에 성공했다(그림1a). 또한 플라즈모닉 금속과 다양한 반도체의 결합이 가능한 다성분 계층적 hollow 나노구조체 합성에 성공하였다. 뿐만 아니라 표면이 각각 {111} 및 {100} 결정면으로 구성된 Cu₂O octahedron과 Cu₂O nanocubes를 모양을 유지하면서 MoS₂ nanosheet 표면에 직접적으로 성장시키는 합성법을 확보하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
- 기존 광촉매 연구의 한계를 돌파하고 광촉매 활성을 획기적으로 증대시키기 위해서는 앞선 언급된 문제점을 동시에 효과적으로 보완할 수 있는 플라즈모닉 금속/반도체 헤테로 구조 광촉매의 제조기술을 확보하는 것이 관건이다. 이를 위해 다음과 같은 연구가 필수적이다.
1) 플라즈모닉 금속 나노입자 모양에 따른 표면구조의 정교한 컨트롤 및 최적화된 플라즈모닉 금속 나노입자와 반도체의 결합 제어방법 개발이 필수적이다.
2) 플라즈모닉 금속과 반도체 간의 전자 이동 메커니즘의 규명이 필수적이다.
3) 광촉매의 가장 대표적인 물 분해 반응을 통한 수소생성을 위해서는 제조된 광촉매가 물에 용해될 수 있어야 한다.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 10
• 4. 참고문헌 ... 10
• 5. 연구성과 ... 10
• 대표적 연구실적 ... 11
• 끝페이지 ... 16