초록 ▼

□ 연구개요
○ 전이금속이칼코겐 소재는 층상 구조로서 자연계에 풍부, 다양한 에너지 갭과 나노미터 크기, 안정적인 물리적 특성으로 에너지 변환 및 저장 기술에 매우 유용한 소재. 최근 그래핀 및 2차원 전이금속칼코겐 소재가 에너지 재료로 많은 관심을 받고 있음.
○ 에너지, 센서, 배리어 코팅 등의 응용을 위해서는 저비용, 고성능을 가진 2차원 나노소재의 대용량 제조 공정 확보가 필요. 기존의 보고된 제조 방법들은 고가의 진공장비 이용, 제조 소용시간이 길며 제조 효율이 10%이하로 매우 낮음.
○ 고가의 진공장비를

□ 연구개요
○ 전이금속이칼코겐 소재는 층상 구조로서 자연계에 풍부, 다양한 에너지 갭과 나노미터 크기, 안정적인 물리적 특성으로 에너지 변환 및 저장 기술에 매우 유용한 소재. 최근 그래핀 및 2차원 전이금속칼코겐 소재가 에너지 재료로 많은 관심을 받고 있음.
○ 에너지, 센서, 배리어 코팅 등의 응용을 위해서는 저비용, 고성능을 가진 2차원 나노소재의 대용량 제조 공정 확보가 필요. 기존의 보고된 제조 방법들은 고가의 진공장비 이용, 제조 소용시간이 길며 제조 효율이 10%이하로 매우 낮음.
○ 고가의 진공장비를 이용하지 않고 나노소재 대량생산이 가능한 화학적 용액박리 공정을 이용하여 높은 제조 효율의 2차원 전이금속칼코겐 나노 소재 개발, 에너지 소재 타당성 및 응용 연구.

□ 연구 목표대비 연구결과
연구 목표 - 용액공정을 통한 신규 전이금속칼코겐 나노소재의 대용량 제조기술 개발
연구목표대비 연구결과
• 높은 제조 효율을 갖는 용액공정 제조법 확립
• 직접 박리법: 60%-90% 제조 효율, 초기 물성 유지, 재조립 제어, 고분산 효율
• 알칼리 금속 삽입을 이용한 박리법: 90%이상의 제조 효율, 낮은 면저항 (도체특성), 고분산 효율

연구 목표 - 신규 전이금속칼코겐
연구목표대비 연구결과나노소재의 특성 분석 및 계면 연구
• 반도체, 도체 특성, 염기조건에서 MoSe₂ > MoS₂ >WS₂ 순으로 산화반응 용이
• basal 부분과 edge 부분의 물성이 차이, 광반응에 전류밀도 증가. 낮은 빛의 세기에서는 도체 사이트가 반도체 사이트보다 우세, 빛의 세기가 증가할수록 반도체 소재의 전자와 홀 형성 증가로 반응활성 자리가 증가

연구 목표 - 신규 전이금속칼코겐 나노소재의 에너지 소재로서 타당성 및 응용 연구
연구목표대비 연구결과
• 에너지 소재로서 타탕성 연구: 리튬이온 배터리 음극 소재 (~97% 충방전 효율), 연료전지 HER/ORR 촉매소재 (상용Pt/C에 근접, 80 mV 차이), 광전극 소재 (MoS₂ = 1.9 eV)에 적용 및 슈퍼캐패시터 (MX₂ 도체 특성 활용, MoO₂ 필름)에 적용
• 항균 배리어 나노코팅: 2차원 전이금속갈코겐, GO-MoS₂를 이용한 박막 배리어 코팅, GO-MoS₂ 박박 필름의 효과적인 항균 특성 (~99% 항균능력)

□ 연구개발결과의 중요성
○ 높은 60-90% 제조 효율의 용액공정 제조법 원천기술 확보
○ 2차원 구조로 화학적으로 안정한 필름제조 용이
○ basal 부분과 edge 부분의 물성이 차이, 광반응에 전류밀도 증가. 낮은 빛의 세기에서는 도체 사이트가 반도체 사이트보다 우세, 빛의 세기가 증가할수록 반도체 소재의 전자와 홀 형성 증가로 반응활성 자리가 증가
○ 에너지 저장 및 변환 등 신규 전이금속칼코겐 나노소재의 응용 가능, 항균 배리어 코팅 응용 가능
○ 고감도 나노기술 기반 에너지 소자, 의료기기 및 모바일 소자의 항균코팅, 쉽게 휘어지며 매우 얇아 고성능 화학분자 센서 및 바이오 소자로 까지 확장 가능

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구개발의 필요성 ... 4
• 1.2 연구개발의 목표 및 범위 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 2.1 용액공정을 통한 신규 2차원 전이금속칼코겐 나노소재 대용량 제조 및 물성 분석 ... 5
• 2.2 신규 전이금속칼코겐 나노소재의 에너지 소재로서 전극 특성 분석 및 계면 연구 ... 9
• 2.3 에너지 저장 및 변환 등 신규 전이금속칼코겐 나노소재 응용 연구 ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 14
• 4. 참고문헌 ... 15
• 5. 연구성과 ... 16
• 대표적 연구실적 ... 17
• 끝페이지 ... 26