[보고서]Zn 나노입자 삽입을 통한 뛰어난 염기성 전해질 수소생성 촉매 활성의 strained 1T-MoS2 나노시트의 개발 및 촉매 메커니즘 규명

주현

Zn 나노입자 삽입을 통한 뛰어난 염기성 전해질 수소생성 촉매 활성의 strained 1T-MoS2 나노시트의 개발 및 촉매 메커니즘 규명
Excellent alkaline hydrogen evolution activity of strained 1T-MoS2 with intercalated Zn nanoparticles and their catalytic mechanism 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	중앙대학교 Chung Ang University
연구책임자	주현
보고서유형	최종보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2022-06
과제시작연도	2021
주관부처	교육부 Ministry of Education
등록번호	TRKO202200016997
과제고유번호	1345333842
사업명	이공학학술연구기반구축(R&D)
DB 구축일자	2022-11-23
키워드	수소발생반응.이황화몰리브덴.아연.리튬금속 합금.Hydrogen evolution reaction.Molybdenum disulfide.Zinc.Lithium metal alloy.

초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
Zn 나노입자 삽입을 통한 뛰어난 염기성 전해질 수소생성 촉매 활성의 strained 1T-MoS₂ 나노시트의 개발.
전체 내용
리튬(Li)-아연(Zn) 합금을 이용하여 Zn 나노입자를 MoS₂ 층상 구조 사이에 삽입하여 strain을 가하는 동시에 2H-MoS₂를 금속성 1T-MoS₂로 변환시키고, 다양한 활성 site들을 복합적으로 포함하면서 최고 수준의 촉매 특성과 안정성을 가지는 alkaline HER 촉매물질을 개발하고자 함.

1단계(해당 시 작성)
목표
전이금속 Zn과 Li을 결합한 LiZn 합금을 합성하고, Zn 나노입자 삽입된 strained 1T-MoS₂ 나노시트를 개발.
내용
LiZn 합금과 2H-MoS₂를 사용하여 Zn/strained 1T-MoS₂ 나노시트를 개발 완료하고, 생성물의 반응 메커니즘을 규명함.

2단계(해당 시 작성)
목표
Zn/strained 1T-MoS₂ 나노시트의 annealing 조건 변화에 따른 샘플 제작 및 촉매 활성 요소 분석.
내용
Annealing 과정을 통해 Zn/strained 1T-MoS₂ 나노시트의 촉매활성 site들을 추가적으로 도입하고, 조건 변화에 따른 활성 요소들을 분석함.

3단계 (해당 시 작성)
목표
염기성 전해질 조건에서 Zn/strained 1T-MoS₂ 나노시트의 HER 촉매특성 평가 및 촉매 기작 규명
내용
염기성 전해질 (1M KOH)에서 HER 특성을 평가하여 최고 성능의 촉매 조건을 확립하고, Density functional theory (DFT) 계산을 통해 최고 수준의 촉매 물질들 대비 뛰어난 촉매활성의 메커니즘을 이론적으로 규명함.

연구개발성과
Zn 나노입자 삽입을 통한 뛰어난 염기성 전해질 수소생성 촉매 활성의 strained 1T-MoS₂ 나노시트를 성공적으로 개발함.

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
-. 본 연구개발의 성과물은 높은 HER 촉매특성을 기반으로 값비싼 귀금속 촉매를 성공적으로 대체할 수 있으며, 다양한 활성 site들은 다른 촉매 연구에서도 적용이 가능함.
-. 최고 수준의 HER 촉매특성의 달성으로 촉매연구의 돌파구를 제시하는 동시에, 학문적 원천 지식의 확보를 기반으로 국내 에너지 변환 촉매연구의 세계적 선도가 가능할 것으로 예상됨.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

표지 ... 1
요약문 ... 2
목차 ... 4
1. 연구개발과제의 개요 ... 5
(1) 고효율 수소발생 촉매 개발 연구의 필요성 ... 5
(2) 기존 연구의 동향 및 문제점 ... 5
(3) 본 연구의 목적과 필요성 ... 5
(4) 연구개발과제의 최종 목표 ... 5
2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
(1) 전이금속 Zn과 Li을 결합한 LiZn 합금을 합성하고, Zn 나노입자 삽입된 strained 1T-MoS₂ 나노시트의 개발 ... 6
(2) Zn/strained 1T-MoS₂ 나노시트의 annealing 조건 변화에 따른 샘플 제작 및 촉매 활성요소 분석 ... 6
(3) 염기성 전해질 조건에서 Zn/strained 1T-MoS₂ 나노시트의 HER 촉매특성 평가 및 촉매 기작 규명 ... 7
3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 8
1) 연구수행 결과 ... 8
2) 목표 달성 수준 ... 8
4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 9
5. 연구개발성과 및 활용 계획 ... 9
1) 연구성과 ... 9
2) 연구성과 활용계획 ... 9
6. 참고문헌 ... 9
끝페이지 ... 10

표/그림 (4)

표 고성능 수소생성 촉매 개발 연구의 목표 및 개요
표 (a) Zn 나노입자 삽입된 Zn/strained 1T-MoS2 나노시트 제작 과정. (b) 2H-MoS2의 TEM 이미지와 Zn/strained 1T-MoS2 나노시트의 (c) FE-TEM 및 (d) EDS 분석 결과
표 (a) Annealing 조건 변경에 따른 Zn/strained 1T-MoS2 나노시트의 (a) Raman, (b) S 2p XPS, (c) Zn 2p XPS 분석 결과들과 (d) S vacancy 값. Annealing 조건은 150, 200, 250, 300°C로 설정함
표 염기성 전해질에서 HER 촉매 특성 (a) LSV curve, (b) Tafel plot. 2H-MoS2와 Zn/1T-MoS2의 density of states 계산 데이터 및 (e) Gibbs free energy 계산 결과

과제명(ProjectTitle) :	-
연구책임자(Manager) :	-
과제기간(DetailSeriesProject) :	-
총연구비 (DetailSeriesProject) :	-
키워드(keyword) :	-
과제수행기간(LeadAgency) :	-
연구목표(Goal) :	-
연구내용(Abstract) :	-
기대효과(Effect) :	-

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