초록 ▼

□ 연구개요
￭ 연구목적: 본 연구의 최종 목표는 적외선/가시광 흡수 특성을 지닌 하이브리드 나노복합체를 이용한 고효율 태양광 CO₂ 전환 메탄올 합성을 위한 다전자 이중전극 개발에 있다. 이의 실현을 위해 메탄올 전환 광전기화학 다전자(≥6e^-) 전달반응, CO₂ 해리 HCO₃^-, CO₃^2- 이온의 흡착 및 활성화 기초연구, H+/H₂ 반응 억제 연구 및 CO₂

□ 연구개요
￭ 연구목적: 본 연구의 최종 목표는 적외선/가시광 흡수 특성을 지닌 하이브리드 나노복합체를 이용한 고효율 태양광 CO₂ 전환 메탄올 합성을 위한 다전자 이중전극 개발에 있다. 이의 실현을 위해 메탄올 전환 광전기화학 다전자(≥6e^-) 전달반응, CO₂ 해리 HCO₃^-, CO₃^2- 이온의 흡착 및 활성화 기초연구, H+/H₂ 반응 억제 연구 및 CO₂ 메탄올 전환 메커니즘 규명이 중요하며, 이를 통한 CO₂ 메탄올 전환 효율의 향상이 중요하다. 최종목표 달성을 위한 단계별 연구목표 및 내용은 다음과 같다.
￭ 연구내용: 광촉매 CO₂ 메탄올 전환 효율 향상을 위한 광전기화학 다전자 전극 기초연구: 프로토 타입의 하이브리드 시스템 개발 및 성능 평가; CO₂ 메탄올 전환 효율, STM (Solar to Methanol efficiency) > 1% 목표
√ 1단계: 메탄올 전환 광전기화학 다전자(≥6e^-) 전극(Nano-branch 및 Core-shell구조)의 공정 기술 확보
√ 2단계: CO₂ 해리 HCO₃^-, CO₃^2- 이온의 흡착 및 활성화 기초연구
√ 3단계: 광촉매 CO₂ 메탄올 전환 효율 STM > 1.5% 기술개발

□ 연구 목표대비 연구결과
*연구수행 성과 요약
￭ Web of Science의 SCI 저널 순위 검색 결과 본 연구결과는 국내·외 기술개발 수준의 20% 이내에 해당하는 것으로 추정되며 대표적 연구성과는 다음과 같다.
￭ Chemistry/Multidisciplinary 분야의 상위 30%인 SCI 저널인 “RSC Advances”에 1건 작성 중.
￭ Engineering Environmental 분야의 상위 10% 이내 SCI 저널인 “Applied Catalyst B Environment”에 1건 작성 중.

*연구수행 주요 내용 요약
￭ CO₂ 흡착/활성화 표면개질 특성 연구
√ 결정학적면(hkl)에 따른 CO₂ 흡착의 이방성 연구
√ 광촉매 표면 electron donor 특성 연구
√ Noble-metal co-catalysts 효과 연구
√ 표면결함(O₂ 혹은 S vacancy,　step edge) 효과 연구
√ CO₂, HCO₃^-, CO₃^2- 흡착/활성화 메커니즘 해석
￭ 다차원 하이브리드 나노구조 신소재 연구
√ 하이브리드 나노복합체 Photoanode 전극 공정 개발
√ 메탄올 전환 광전기화학 다전자(≥6e^-) 전극 공정 개발
√ 미세구조 설계 : shorter charge migration length, diffusion length, electronic structure
￭ 가시광·적외선 감응 신물질 연구
√ 금속/비금속/Self 도핑 및 Dye 혹은 QDs Sensitization 효과
√ 표면 플라즈몬 신물질(Cu, Al) 연구
￭ Charge carrier 전도성 향상 연구
√ Graphene 전극 공정 적용 연구
￭ Internal bias 특성의 이종접합 나노 복합반도체
√ pn접합 구조의 다전자 전달 메커니즘 연구
￭ 광부식 (photocorrosion) 문제 해결 연구
√ Stable 신물질 탐색, 이온 도핑 및 Self-redox potential 제어 연구

□ 연구개발결과의 중요성
■ 본 연구의 목표 달성을 위해 나노구조 복합반도체의 제작공정 확보 및 나노구조 제어를 통한 고효율 CO₂ 메탄올 전환 촉매 특성의 확보가 중요하며, 이를 위해 적정 에너지 밴드 구조를 지닌 물질의 다양한 접합구조에서 나노구조 분석 및 촉매의 광전기화학적 특성 해석과 계면반응 메커니즘의 이해가 중요하므로 본 연구의 방법과 결과는 여타 공학 분야에도 학문적인 기초자료로 활용될 가능성이 높다.
■ 또한, 본 연구는 다양한 형태의 나노구조 반도체의 개발로 광촉매 CO₂ 변환 메탄올 합성 효율을 극대화시키는 연구이므로 유사한 특성을 지닌 나노구조 물질을 사용한 수소저장장치분야나 수소감지 시스템분야, 태양전지분야 그리고 광촉매 공기나 물 정화 시스템과 같은 분야에 직접 관련된다. 따라서 본 연구 결과는 이론적, 실험적 기초 자료로 활용되어 다양한 전자부품 개발 분야에서 필요한 지식기반 역할을 할 수 있을 것으로 기대 된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 태양광 CO2 전환 메탄올 합성 기술 ... 4
• 1.2. 태양광 CO2 전환 연료 합성의 메커니즘 ... 4
• 1.3. 최종목표 및 연구범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 2.1. 메탄올 전환 광전기화학 다전자(≥6e-) 전극 연구 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 8
• 4. 참고문헌 ... 9
• 5. 연구성과 ... 10
• 끝페이지 ... 10