결함·도핑·MOF 조절을 통한 광촉매 활성 제어 및 수소 생성 효율 향상

Defect/doping and MOF-assisted tuning for photocatalyst activity control and hydrogen evolution efficiency

연구 내용

결함과 도핑 농도, MOF 보조를 이용해 반응 전하의 생성·이동·재결합을 조절함으로써 광촉매 수소 생성 효율을 높이는 연구

광촉매의 활성점과 전하 전달 특성을 결함·도핑·이종구조로 조절하는 연구를 수행합니다. ZnS에서는 Cd-Cu 공동 도핑과 Zn vacancy 엔지니어링을 적용해 band gap 및 전하 캐리어 거동을 유도하며, CuxS와의 이종구조 형성을 통해 광생성 전하의 이동 효율을 개선합니다. 또한 Zn-BiVO4 기반 전극에 trithiocyanuric-Co 계열 MOF를 도입해 결함 제어(n-p type-II heterojunction)와 계면 화학을 결합한 photoelectrochemical 활성 향상을 구현합니다. 결과적으로 광수확 및 전하 분리의 상관 관계를 중심으로 최적 조건을 도출합니다.

관련 프로젝트

2건

연구 흐름

연구는 ZnS 입자 기반 광촉매에서 공동 도핑을 통해 광반응 성능을 끌어올리는 방향으로 시작되었습니다. 이후 Zn vacancy와 Cu+-도핑을 결합한 ZnS@CuxS 이종구조로 결함-계면 조합이 전하 이동과 수소 생성에 미치는 영향을 확장해 확인했습니다. 2025년에는 Zn-BiVO4의 vacancy 제어에 metal-organic framework 보조를 적용하여 n-p type-II heterojunction 관점에서 광전기화학적 활성 변화를 분석했습니다. 동시에 전하 분리 효율화 광촉매 개발 및 광전기화학적 에너지 저장 과제를 통해 공정 변수 최적화로 이어졌습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

ZnS 기반 도핑/결함 설계
Cu 계열 이종구조 활성화
MOF 보조 광촉매 공정
vacancy 제어형 전극 제작
전하 분리-재결합 상관 분석
광수확 성능 평가 체계
광촉매 수소 생성 반응 최적화
결함 기반 밴드구조 조정
활성점 중심 반응 경로 모델링
광전기화학 에너지 저장용 조성 최적화