초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 무기물 광촉매의 활성이 촉매 내 활성 site의 표면상태의 변화에 의한 것이라는 가설를 바탕으로 촉매의 활성 저하의 근본적인 원인 및 활성저하를 막는 방법을 찾기 위하여, Au, TiO₂ 나노촉매의 합성과 광촉매 반응을 통한 촉매활성 평가, TOF-MEIS, Graphene liquid cell을 이용한 용액상 분석법, 비선형광학 분광학적 방법을 활용하여 촉매활성에 직접관련이 있는 엑시톤의 수명을 측정하는 방법으로 촉매활성 변화와의 상관관계를 연구하고자 하였다.

□ 연구

□ 연구개요
본 연구는 무기물 광촉매의 활성이 촉매 내 활성 site의 표면상태의 변화에 의한 것이라는 가설를 바탕으로 촉매의 활성 저하의 근본적인 원인 및 활성저하를 막는 방법을 찾기 위하여, Au, TiO₂ 나노촉매의 합성과 광촉매 반응을 통한 촉매활성 평가, TOF-MEIS, Graphene liquid cell을 이용한 용액상 분석법, 비선형광학 분광학적 방법을 활용하여 촉매활성에 직접관련이 있는 엑시톤의 수명을 측정하는 방법으로 촉매활성 변화와의 상관관계를 연구하고자 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 본 연구과제는 나노광촉매의 합성과 촉매반응, 촉매 표면 구조 분석법(TOF-MEIS, Graphene liquid cell), 촉매활성 분석법 (비선형 분광법)등의 기술을 고도화 하고, 이를 활용하여 촉매활성 저하의 원인을 찾고 나아가 촉매 활성 저하를 막는 방안을 제시하는 연구를 목표로 함.
-나노광촉매 물질로 Au, Au-graphene-Pt, b-TiO₂, r-GO-b-TiO₂등 다양한 나노촉매구조를 합성하였으며, 촉매활성 실험을 완료하였음.
-촉매표면 구조의 초미세 분석 기법으로 TOF-MEIS 분석법을 고도화하여 PbS나노입자의 초기 결정성장과정의 관찰이 가능함을 증명함.
-Graphene liquid cell과 SIMS 분석기법을 활용하여, liquid cell내부에 존재하는 물질의 액체상태에서의 분석법을 고도화 하였으며, 이를 바탕으로 기존의 고진공 분석법이 가지는 한계를 극복하고, 용액상태의 촉매 미세 표면구조의 분석이 가능한 새로운 방법론을 제안하였음.
-시간분해능 운반자 동력학 현미경 기술을 활용하여 촉매활성에 중요한 역할을 하는 엑시톤의 수명을 측정할수 있는 기술을 확립하였으며, 이를 활용하여 나노광촉매의 촉매 활성이 저하되는 것은 막을수 조건 및 촉매구조를 탐색하였으며, 활성 저하를 막는 방안을 도출하였음.
-특히 TiO₂, b-TiO₂, rGO-TiO₂ rGO-b-TiO₂ 촉매활성 비교, TSHG 분석 실험을 통해, rGO-b-TiO₂ 가 가장 우수한 CO₂ 전환 촉매활성을 나타내며, 촉매활성의 저하가 방지되는 것을 확립된 비선형 분광법(TSHG)으로도 결과를 확인하여 당초 중요한 과제목표중에 하나인 촉매활성 저하의 방안을 제시하는 결과를 도출하였음.(논문작성중 후속 결과로 발표 예정)
-과제 수행기간 동안 SCI 논문 15편을 발표하여, 당초 계획을 초과하는 논문 발표 성과를 도출하여, 광촉매 활성연구를 위한 기초기술을 확보함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
-본 연구과제 수행을 통해 발표된 논문들은 나노 광촉매 분야의 촉매효율을 높이고, 효율저하를 막은 방안에 대한 이해를 넓히는 데 높은 기여를 함.
-확립된 TOF-MEIS 분석법은 나노결정의 성장과정을 관찰할 수 있을 정도로 우수한 분해능을 나타냄을 증명하였으며, 이는 추후 초미세분석을 통한 구조분석 분야의 원천기술로 활용이 가능함.
-Graphene liquid cell을 이용한 분석기법을 고도화 하였으며, 이를 바탕으로 기존 고진공 분석법이 가지는 한계를 극복하고, 용액상태의 촉매 미세 표면구조의 분석이라는 새로운 연구분야의 탄생과 발전에도 기여가 가능함.
-시간분해능 운반자 동력학 현미경 기술을 차세대 촉매 관련 이미징 분야에 접목하여 국가 경쟁력 확보할 것으로 파악된다.
-본 연구 수행을 통해 광촉매 합성, 광화학 반응, 미세구조 분석등의 중요한 기초연구 분야의 전문 연구 인력 양성에 기여가 가능하다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 연구의 목표 ... 4
• 1-2. 연구의 필요성 ... 5
• 1-3. 가설 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 2-1. 1차년도 (2018) 연구 목표 ... 7
• 2-2. 1차년도 연구 결과 ... 8
• 2-4. 2차년도(2019) 연구 목표 ... 11
• 2-5. 2차년도 연구 내용 ... 12
• 2-7. 3-4차년도 연구 목표 ... 14
• 2-8. 3-4차년도 연구 내용 ... 15
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 17
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 17
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 18
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 18
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 19
• 붙임1 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• 붙임2 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 25
• 끝페이지 ... 40