전기화학·포토전기화학 물분해 및 수소과산화수소 생성 촉매 연구

Electrochemical/Photoelectrochemical Water Splitting and Hydrogen Peroxide Generation Catalysis

연구 내용

2e- 물산화 반응을 포함한 전기화학·포토전기화학 공정에서 촉매 전극을 설계하고 반응경로를 제어하여 H2O2 및 수소 생성 성능을 향상하는 연구

수계에서 2e- WOR, 산소발생반응 등 물분해 기반 전기화학 공정의 반응경로와 전극 거동을 분석하는 연구를 수행합니다. H2O2 생산을 목표로 전극 촉매의 전자구조와 활성점 형성을 유도하고, 단일원자 촉매 및 비정질 유사 NiFeS 계열 소재 등 원자 수준 분산 구조의 장점을 반영해 광생성 전하 전달을 촉진합니다. 또한 CuBi2O4 기반 박막에서 도핑과 열처리 조건을 통해 밴드갭과 광전기화학 반응성을 조절하며, 전기화학적 특성과 광반응 성능을 연동해 최적화합니다.

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연구 흐름

초기에는 2e- 물산화 반응과 경쟁 반응의 구성 요소를 정리하고, 전극 설계 관점에서 H2O2 생성 메커니즘을 체계화하는 방향으로 연구를 전개했습니다. 이후 비정질 유사 전극 및 산화물 기반 포토전극으로 적용 범위를 확장하여 해수 환경의 산소발생 특성이나 광전기화학 물분해 효율을 평가했습니다. 최근에는 단일원자 촉매를 포토전극에 접목하여 촉매 활성점 확대와 전하 수송 개선을 동시에 달성하는 전략을 정교화하고, 도핑 기반 밴드갭 제어로 광흡수 및 반응성 향상을 검증하는 연구를 수행합니다.

활용 가능성

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

수소 생산용 PEC 전극 개발
H2O2 제조용 전기화학 반응기 설계
2e- WOR 기반 촉매 스크리닝 플랫폼
해수 조건 OER 성능 최적화
단일원자 촉매 기반 광전극 구조
도핑-밴드갭 제어형 광흡수 향상
수처리용 전기화학 산화 시스템
광전기화학 구동형 분산형 에너지 장치
전극 열화 억제 설계 지표
반응경로 기반 공정 조건 도출