전자 매개체 rGO 브리지를 통해 Z-scheme으로 설계된 헤테로 접합 촉매의 고효율 수소 생성
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학술지명
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발행연도
2021
작성언어
Korean
주제어
자료형태
학술저널
수록면
89-89(1쪽)
제공처
높은 유가와 기후 변화 문제에 대한 해결책의 한 부분으로 수소에너지가 각광받고있다. 그 중에서도 물을 분해하여 수소와 산소를 얻을 수 있는 광촉매 물분해를 통한 수소 제조는 친환경적이면서도 지속가능한 기술이지만 에너지 변환 효율은 전기 분해보다 낮다. 그렇기 때문에 높은 활성을 나타낼 수 있는 촉매의 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 촉매로 산화에 대한 탁월한 화학적 안정성을 가진 ZnS와 촉매의 전체적인 가시광 감응을 향상시키기 위해 가시광 영역 흡수에 유리한 Bi₂S₃를 선택하였다. 또한 ZnS와 Bi₂S₃ 사이에 전자 전달 매체 역할을 하는 rGO를 첨가하여 산화 환원 영역을 분리하여 역반응 억제를 통해 광활성이 향상된 촉매를 합성하고자 하였다. 합성 된 촉매는 TRPL과 광전류에서 광 흡수면적이 넓고, 전하 전달율이 높으며, 낮은 재결합 정도를 보였다. 그리고 가시광 하에서 10시간 동안의 수소 발생 반응을 수행한 결과 복합 촉매의 경우 114.6 micro mol g<SUP>-1</SUP>로 단일 촉매에 비해서 약 25배 정도 높은 광활성을 나타내었다. 또한 sulfide 계열을 촉매를 사용하였기 때문에 Na₂SO₄/Na₂S를 hole scavenger로 선택하여 수소 발생 성능을 확인한 결과 약 2523.4 micro mol g<SUP>-1</SUP> 로 scavenger를 사용하지 않은 경우에 비해서 20배 정도 높은 활성을 나타내었다. 마지막으로 전체 촉매의 ESR 데이터를 통해 반응이 Z-scheme 형태로 일어남을 확인하였다.
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