[보고서]유도 자기조립을 이용한 계층형 이종나노구조의 고효율 광전변환 소재 기술 개발

김동하

보고서 정보

주관연구기관

이화여자대학교
Ewha Womans University

연구책임자

김동하

보고서유형

최종보고서

발행국가

대한민국

언어

한국어

발행년월

2018-11

과제시작연도

2017

주관부처

과학기술정보통신부
Ministry of Science and ICT

등록번호

TRKO201900025482

과제고유번호

1711059054

사업명

나노·소재기술개발

DB 구축일자

2020-08-29

키워드

계층적 구조.블록공중합체.광전변환.복합화.표면 플라즈몬.hierarchical structure.block copolymer.photovoltaics.hybridization.surface plasmon.

표 ABO3 페로브스카이트의 결정 구조 모식도
표 하이브리드 탄소-이산화티타늄 광촉매 코팅의 제조 원리 및 기법
표 하이브리드 탄소-이산화티타늄 광촉매의 광촉매 활성 작동 메카니즘
표 기공성 페로브스카이트 SrTiO3 광촉매 제작 모식도와 그 물질의 rhodamine B 분해도
표 페로브스카이트 다공성 소재 제작 모식도
표 mABO3 역오팔 구조 제조 모식도
표 블록공중합체의 직접 탄소화 기법, 탄소가 도핑된 메조기공성 ABO3 페로브스카이트 산화물 역오팔 구조 제조 모식도, (m:메조기공, C:탄소)
표 플라즈모닉 나노구조체 도입 효과 모식도
표 페로브스카이트 ABO3 광 전기화학 전지 및 물분해 응용 연구개발 추진체계
표 플라즈모닉 현상을 이용한 그래핀/TiO2 역오팔 나노구조의 제작과정 모식도와 광전극 기반 물분해에 따른 수소/산소 생산 모식도
표 그래핀/TiO2 역오팔 나노구조와 금 나노입자가 도입된 그래핀/TiO2 역오팔 나노구조의 FESEM 사진
표 금입자 용액에 담금 시간에 따른 금 나노입자가 도입된 그래핀/TiO2 역오팔 나노구조의 반사율 스펙트럼(왼쪽), 각각의 샘플의 반사율 스펙트럼(오른쪽)
표 광반응에 작용하는 각각의 샘플에 따른 Linear sweep voltammetry (LSV) 측정 그래프와 금 용액에 담금시간에 따른 그래핀/TiO2 역오팔 나노구조의 LSV 그래프(위), 각각 샘플의 임피던스 측정 그래프와 Mott−Schottky 그래프(아래)
표 입사된 광자를 전류로 바꾸는 효율 (Applied bias photon to current efficiency, ABPE) 측정 그래프와 샘플의 전압에 따른 전류안정성 그래프(위), 광전극의 샘플의 광유무에 따른 전류측정 그래프와 흡수된 광자가 전류로 바뀌는 효율 (incident photon to current efficiency, IPCE)측정 그래프
표 금 입자와 UCN입자가 도입된 TiO2 역오팔 구조 모식도
표 입사된 광자를 전류로 바꾸는 효율 (Applied bias photon to current efficiency, ABPE) 측정 그래프와 샘플의 전압에 따른 전류안정성 그래프
표 메조기공성 TiO2 표면의 탄소도핑과 UCN입자 도핑 제조 모식도
표 하이브리드 메조기공성 TiO2 구조체의 SEM 및 TEM 사진 (a,d) 메조기공성 TiO2, (b,e) 탄소가 도핑된 메조기공성 TiO2 (c,f) 탄소와 UCN이 함께 도핑된 메조기공성 TiO2 (g) 카본이 도핑된 메조기공성 TiO2 의 원소분석, (h) 카본과 UCN이 함께 도핑된 메조기공성 TiO2의 원소분석 inset 이미지는 필름 디지털 사진
표 (a) XPS 스펙트럼, (b) Raman 스펙트럼, (c) UV-vis absorbance
표 가시광, 근적외선 혹은 One-sun (UV+vis+NIR) 각각 조사시 세가지 구조체의 광촉매 효율변화 그래프
표 Fe가 도핑된 C3N4/WO3 하이브리드 시스템 모식도
표 DMPO에 의해 포획된 하이드록실 라디컬의 전자 상자성 공명 (EPR) 스펙트럼. 가시광 빛 조사에서 (a) C3N4/WO3, (b) Fe(II)-C3N4/WO3 and (c) Fe(III)-C3N4/WO3 의 EPR 결과
표 자외선 및 가시광 빛의 조사 아래에서 g-C3N4-based catalysts가 첨가된 PNP의 광촉매 변환 효과
표 레이저 간섭 리소그라피 기법에 의한 규칙적인 플라즈모닉 은 나노점 배열의 제작과정 모식도
표 레이저 간섭 리소그래피를 통해 제작된 규칙적인 은 나노점 배열의 SEM사진. (a) 레이저의 입사각에 따른 은 나노점의 주기와 크기 그래프. 레이저 입사각에 따라 제작된 은나노점 배열의 SEM 사진. 각각 (b) 5°, (c) 10°, (d) 20° 그리고 (e) 40°의 조건에서 제작됨
표 (a) 은 나노점이 도입된 플라즈모닉 유기태양전지 소자의 구조. (b) 여러 종류의 은나노점을 도입한 플라즈모닉 유기태양전지의 전류-전압 그래프
표 시뮬레이션으로 검증된 플라즈모닉 은 나노점의 효과 관찰
표 a) Au@GO core-shell 나노구조체의 a) 형성 모식도 및 b) TEM 사진
표 자외선-가시광 흡광 그래프: Au 나노입자 (검정); Au@GO core-shell 나노구조체 (빨강)
표 a) Au@GO core-shell 구조체가 도입된 TiO2 광전극의 제조 모식도. b) Au 나노입자 (왼쪽) 및 Au@GO core-shell 나노구조체가 (오른쪽) 도입된 TiO2 광전극의 표면 SEM 이미지
표 a) TiO2, TiO2/Au 나노입자, 및 TiO2/Au@GO core-shell 나노구조체의 광전극을 포함하는 염료감응형 태양전지의 전류밀도 전압 그래프. b) TiO2 광전극을 포함하는 태양전지의 광전류 대비 플라즈모닉 광전극의 광전류 향상도를 나타낸 그래프
표 a) TiO2, TiO2/Au 나노입자, 및 TiO2/Au@GO core-shell 나노구조체의 광전극을 포함하는 염료감응형 태양전지의 입사광자의 전류변환효율 (incident photon-to-current efficiency, IPCE) 그래프. b) TiO2 광전극을 포함하는 태양전지의 입사광자의 전류변환효율 대비 플라즈모닉 광전극의 입사광자의 전류변환효율 향상도를 나타낸 그래프
표 TiO2, TiO2/Au 나노입자, 및 TiO2/Au@GO core-shell 나노구조체의 광전극을 포함하는 염료감응형 태양전지의 전기화학적 임피던스 분광법 측정: a) Nyquist 및 (b) Bode phase 그래프
표 TiO2, TiO2/Au 나노입자, 및 TiO2/Au@GO core-shell 나노구조체의 광전극을 포함하는 염료감응형 태양전지의 Intensity-modulated photocurrent/photovoltage spectroscopy (IMPS/IMVS) 분석: a) 전자 확산 거리, b) 전자 수집 효율
표 플라즈모닉 현상에 의해 발생하는 다양한 메커니즘에 대한 모식도
표 다양한 페로브스카이트의 모양, 구조 및 이에 대한 광검출기 모형
표 2전극 혹은 3전극 기반 페로브스카이트 광검출기의 모형 및 장단점
표 4가지의 다양한 ETL이 사용된 태양전지의 모식도
표 4가지의 다양한 ETL의 대표적인 SEM 이미지
표 4 종류의 ETL에 따른 태양전지의 J-V 결과 및 EQE 및 태양전지 효율 결과
표 4 종류 ETL의 AFM 결과
표 Titanate nanosheet 하이브리드 전기촉매 모식도
표 전기촉매의 전류밀도 측정 결과 (왼쪽)과 금 나노입자 도입양의 따른 일산화탄소의 촉매의 일산화탄소 선택성 결과 (오른쪽)
표 금 나노입자 양의 따른 일산화탄소 생성 전류밀도 (왼쪽)과 수소 생성 전류밀도(오른쪽)
표 메조세공성 Carbon-SrTiO3/AuNP 광촉매 제작과정 모식도
표 neat SrTiO2, 메조기공성 SrTiO2, 탄소-SrTiO2 구조체 각각의 UV-vis absorbance 와 diffuse reflectance spectra
표 neat SrTiO2, 메조기공성 SrTiO2, 탄소-SrTiO2 구조체 각각의 밴드갭
표 SrTiO2 sol-gel 전구체의 XRD 스펙트럼
표 (a) PS오팔 구조 (b) SrTiO2 역오팔 나노구조의 FESEM 사진
표 메조기공성 탄소-TiO2 bead 구조체의 제조 모식도
표 메조기공성 TiO2 bead SEM 사진 (왼쪽), 메조기공성 탄소-TiO2 bead SEM 사진 (오른쪽)
표 메조기공성 TiO2, 탄소-TiO2 bead 구조체 각각의 BET 흡착등온선
표 TiO2 NPs, 0.5 wt % 메조기공성 TiO2 bead 와 탄소-TiO2 bead가 각각 담지된 염료감응형 태양전지의 성능
표 하이브리드 탄소-이산화티타늄 광촉매 코팅의 제조 원리 및 기법 및 연료감응전지에 적용 방법
표 서로 다른 크기의 실리카 입자 및 메조기공성 탄소-TiO2 bead 구조체의 SEM 및 TEM 사진
표 50 nm (왼쪽) 및 200 nm (오른쪽) 크기의 메조기공성 탄소-TiO2 bead가 담지된 염료감응형 태양전지의 단락전류-전압 곡선 그래프
표 귀금속 나노입자 표면에 2-귀금속을 도입함에 따라 제조된 귀금속@귀금속 코어@쉘 나노입자 또는 나노큐브 합성 및 1-귀금속 나노막대 표면에 2-귀금속을 도입함에 따라 제조된 귀금속@귀금속 코어@쉘 나노막대 합성 개념도 (귀금속: Au 또는 Ag)
표 A) 15 nm 크기의 Au 나노입자 및 Au@Ag 코어-쉘 나노입자의 SEM 사진, B) 55 nm 크기의 Au 나노입자 및 Au@Ag 코어-쉘 나노입자의 SEM 사진, C) Au 나노막대 및 Au@Ag 코어-쉘 나노막대의 SEM 사진
표 플라즈모닉 코어-쉘 나노구조체가 도입된 염료감응형 태양전지 광전극 제조 모식도
표 유도 자기조립에 의한 탄소나노튜브-금속산화물 (산화철) 역오팔 구조 제조 모식도 (폴리스티렌 입자의 제거는 소성 공정을 통하여 가능함)
표 RuO2 역오팔 구조체 (왼쪽) 및 탄소나노튜브-RuO2 하이브리드 역오팔 구조체 (오른쪽)의 SEM 이미지
표 탄소나노튜브-금속산화물 역오팔 구조 제조 모식도
표 하이브리드 탄소나노튜브의 제조 모식도
표 제조된 하이브리드 탄소나노튜브의 TEM 사진
표 제조된 백금 (위) 또는 금 (아래)이 담지된 하이브리드 탄소나노튜브의 라만 스펙트럼
표 Cyclic voltammetry (CV)를 이용한 하이브리드 탄소노튜브의 전기전도성 측정 결과
표 탄소-이산화티타늄 하이브리드 박막을 포함하는 염료감응형 태양전지의 제조 모식도
표 탄소-이산화티타늄 하이브리드 박막의 SEM (왼쪽)과 AFM (오른쪽) 사진
표 탄소-이산화티타늄 하이브리드 박막의 라만분광 스펙트럼과 XRD 스펙트럼
표 탄소-이산화티타늄 하이브리드 박막을 포함한 태양전지의 전류-전압 곡선
표 코어-쉘 플라즈모닉 나노구조체의 제조 모식도
표 제조된 코어-쉘 플라즈모닉 나노구조체의 TEM 사진
표 코어-쉘 플라즈모닉 나노입자의 흡광 스펙트럼
표 코어-쉘 플라즈모닉 나노입자를 이용한 굴절률 변화 센싱 결과
표 코어-쉘 플라즈모닉 나노입자의 메탄올 산화 거동 결과
표 (왼쪽) 탄소/ZnO 구조체의 제조 모식도 (오른쪽) 탄소/ZnO 구조체의 각 제조단계 AFM 사진
표 UV-vis absorbance (위) 과 diffuse reflectance (아래) 스펙트럼
표 XPS 스펙트럼
표 탄소/ZnO 구조체의 가시광선 조사 하에서의 p-nitrophenol 의 분해능
표 광화학전지를 이용한 물분해 수소생성으로 인한 전류 변화
표 탄소-백금 하이브리드 박막 제조 모식도
표 탄소-백금 하이브리드 박막의 SEM (위) 및 AFM (아래) 사진
표 탄소-백금 하이브리드 박막 및 스퍼터링 기법으로 제조된 백금의 cyclic voltammograms
표 탄소-백금 하이브리드 박막 및 스퍼터링 기법으로 제조된 백금의 전류-전압 곡선 (왼쪽) 및 임피던스 스펙트럼 (오른쪽)
표 (오른쪽) 글루코오스 기반 탄소 도입 광전극 제조 모식도. (왼쪽) 글루코오스 기반 탄소의 라만 스펙트럼
표 글루코오스 기반 탄소 도입된 광전극 및 일반 광전극이 포함된 염료감응형 태양전지의 전류-전압 곡선
표 IPCE 스펙트럼
표 임피던스 스펙트럼
표 안정성 테스트 결과
표 SiO2@TiO2@Au 및 SiO2@Au@TiO2 구조체 제조 모식도
표 SiO2@TiO2@Au 및 SiO2@Au@TiO2 구조체의 SEM 및 TEM 사진
표 SiO2@TiO2@Au 및 SiO2@Au@TiO2 구조체의 흡광 스펙트럼
표 (왼쪽) SiO2@TiO2@Au 및 SiO2@Au@TiO2 구조체가 도입된 염료감응형 태양전지의 전류-전압 곡선. (오른쪽) 메커니즘 모식도
표 광결정 층상 나노구조체 제조 모식도
표 광결정 층상 나노구조체의 AFM 및 SEM 사진
표 광결정 층상 나노구조체의 투과 스펙트럼 및 염료의 흡광 스펙트럼
표 광결정 층상 나노구조체가 도입된 상대전극이 포함된 염료감응형 태양전지 및 일반 상대전극이 포함된 염료감응형 태양전지의 전류-전압 곡선
표 TiO2 inverse opal 구조체의 제조 모식도 (위) 및 SEM 사진 (아래)
표 (위) UV-vis absorbance (왼쪽) 과 diffuse reflectance (오른쪽) 스펙트럼 (아래) XPS 스펙트럼 E) neat TiO2, 메조기공성 TiO2, 탄소-TiO2 inverse opal 구조체 각각의 BET 흡착등온선
표 neat TiO2, 메조기공성 TiO2, 탄소-TiO2 inverse opal 구조체 각각의 BET 흡착등온선
표 neat TiO2, 메조기공성 TiO2, 탄소-TiO2 inverse opal 구조체의 자외선 (왼쪽) 및 가시광선(오른쪽) 조사하에서의 p-nitrophenol 의 분해능
표 광화학전지를 이용한 물분해 수소생성으로 인한 전류 변화
표 메조기공성 탄소-TiO2 bead 구조체의 제조 모식도
표 메조기공성 TiO2 bead SEM 사진 (왼쪽), 메조기공성 탄소-TiO2 bead SEM 사진 (오른쪽)
표 메조기공성 TiO2, 탄소-TiO2 bead 구조체 각각의 BET 흡착등온선

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