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이시우 연구실
인하대학교 화학공학과 이시우 교수
핫전자 촉매
금속-산화물 계면
전자전달
연구 영역
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이시우 연구실

인하대학교 화학공학과 이시우 교수

이시우 연구실은 촉매 표면에서 비열평형 전자 여기와 전하 이동이 화학 반응에 미치는 영향을 연구합니다. 금속-산화물 계면에서 핫전자 여기와 전자전달이 촉매 선택도 및 반응성에 어떻게 연결되는지 규명하고, 고체-액체 및 고체-기체 조건에서의 차이를 비교합니다. 또한 metal–semiconductor Schottky 나노다이오드 기반 chemicurrent 측정을 통해 반응 중 핫전자 신호를 실시간으로 검출하고 바이어스 제어에 따른 전자 흐름 변화와 촉매 거동의 연계를 다룹니다. CO2 수소화에서는 Ga 프로모트 전이금속 촉매의 표면 구조를 해석하고 오퍼란도 관점의 표면화학을 수행합니다.

핫전자 촉매금속-산화물 계면전자전달Schottky 나노다이오드chemicurrent
대표 연구 분야
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핫전자 이동 기반 금속-산화물 계면 촉매 반응 메커니즘 연구 thumbnail
핫전자 이동 기반 금속-산화물 계면 촉매 반응 메커니즘 연구
Hot electron-driven catalysis at metal–oxide interfaces
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표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
논문 전체보기
1
Article
|
·
인용수 3
·
2025
Electronic Switching between Hot Electrons and Hot Holes via Schottky Junctions during Chemical Reactions
Hye Young Kwon, Hyuk Choi, Yeji Yoon, Beomjoon Jeon, Mincheol Kang, Jeong Young Park, Hyun You Kim, Si Woo Lee
IF 16 (2025)
ACS Nano
기반 장치 또는 화학 센서.
https://doi.org/10.1021/acsnano.5c01261
Hot electron
Materials science
Schottky diode
Electron
Optoelectronics
Schottky barrier
Nanotechnology
Chemical physics
Chemistry
Physics
2
Review
|
인용수 2
·
2025
Real‐Time Detection of Hot Electrons During Chemical Reactions with Catalytic Nanodevices
Yeji Yoon, Si Woo Lee
IF 14.1 (2025)
Advanced Science
촉매 반응 중 비정준(비아디아배틱) 전자 여기로 생성되는 고에너지 전자(hot electrons)는 촉매 계면에서의 전하 전달 역학에 대한 새로운 통찰을 제공한다. 촉매 나노소자에 대한 최근의 발전, 특히 금속-반도체 슈트키( Schottky ) 나노다이오드의 발전은 화학전류(chemicurrent) 측정을 통해 고에너지 전자를 실시간으로 검출할 수 있게 하였다. 초기 연구는 진공 조건에서의 박막 기반 나노다이오드에 초점을 맞추었으나, 보다 발전된 연구들은 대기압 환경에서 수행되어 고에너지 전자 여기와 촉매 성능 사이의 직접적인 상관관계를 보여주었다. 또한 나노촉매를 나노다이오드에 통합함으로써 모델 시스템과 실제 촉매 사이의 간극이 좁혀졌으며, 나노입자 기반 시스템에서 고에너지 전자 여기의 가능성이 입증되었다. 본 총설은 고에너지 전자 연구에서의 핵심적인 실험적 발전을 정리하고, 검출 효율을 향상시키기 위한 전략과 촉매 분야에서의 잠재적 응용을 논의한다. 촉매 계면에서 전자 흐름을 조절할 수 있다는 점은 향후 전자적으로 조절 가능한 촉매를 위한 기회를 시사하며, 에너지 효율적이고 선택적인 반응 제어로 이어지는 경로를 제공한다.
https://doi.org/10.1002/advs.202512017
Hot electron
Catalysis
Nanomaterial-based catalyst
Materials science
Nanotechnology
Electron
Semiconductor
Adiabatic process
Excitation
Nanoparticle
3
Article
|
·
인용수 7
·
2024
Insight into the Synergistic Effect of the Oxide–Metal Interface on Hot Electron Excitation
Eunji Lee, Beomjoon Jeon, Hyuk Choi, Jihun Kim, Jong-Seok Kim, Gyuho Han, Kwangjin An, Hyun You Kim, Jeong Young Park, Si Woo Lee
IF 13.1 (2024)
ACS Catalysis
금속–산화물 계면에서 전자 전달의 범위와 촉매 성능 간의 정량적 관계를 설정하는 것은 산화물 지지 금속 촉매의 합리적 설계에 도움이 된다. 나노스케일 계면 부위에서 전자 전달을 모니터링하는 효과적인 전략은 촉매 반응이 금속–산화물 페리미터(perimeter) 부위에서 일어날 때 여기되는 뜨거운 전자를 실시간으로 검출하는 것이다. 여기서는 촉매 나노다이오드 센서를 이용해 전자 전달을 전류 신호로 추출하는 당사의 in situ 기법을 바탕으로, H2 산화 동안 CeO2/Pt 계면에서 뜨거운 전자 여기(hot electron excitation)가 발생함을 관찰하였다. 반응 중 방출되는 뜨거운 전자를 정량적으로 분석함으로써, CeO2/Pt의 촉매 성능을 최대화하는 데 최적의 CeO2/Pt 계면 농도를 규명하였다. 실험과 이론의 조합적 연구를 통해, 반응성과 전자 여기(electronic excitation)를 향상시키는 데 있어 CeO2/Pt 계면 부위의 결정적 역할을 확인하였다.
https://doi.org/10.1021/acscatal.4c00407
Catalysis
Electron transfer
Oxide
Excitation
Electron
Metal
Reactivity (psychology)
Hot electron
Chemical physics
Materials science
최신 정부 과제
4
과제 전체보기
1
2023년 3월-2027년 12월
|1,283,200,000
디지털기반 지속가능 에너지 공정혁신 융합대학원
탄소중립 실현을 위한 에너지 분야의 공정·설비 설계 핵심 역량을 갖춘 코딩·디자인 융합 인재 양성ㅇ 저탄소 설비 및 공정기술 혁신을 위한 인력 양성ㅇ 기본설계 및 시뮬레이션 코딩 능력 향상ㅇ 에너지 산학 협력 기반 구축
저탄소
설비
공정
지속가능성
융합인력양성
2
2023년 3월-2027년 12월
|1,028,400,000
디지털기반 지속가능 에너지 공정혁신 융합대학원
탄소중립 실현을 위한 에너지 분야의 공정·설비 설계 핵심 역량을 갖춘 코딩·디자인 융합 인재 양성ㅇ 저탄소 설비 및 공정기술 혁신을 위한 인력 양성ㅇ 기본설계 및 시뮬레이션 코딩 능력 향상ㅇ 에너지 산학 협력 기반 구축
저탄소
설비
공정
지속가능성
융합인력양성
3
주관|
2022년 5월-2024년 2월
|66,159,000
촉매 선택도 향상을 위한 핫전자 이동 기반의 금속-산화물 하이브리드 나노촉매 개발
▶ 금속-산화물 나노소자를 이용한 핫전자 이동의 정량적인 검출: 앞서 개발한 금속-산화물 하이브리드 촉매에서 광에너지 하에 핫전자의 이동에 의한 선택도향상을 관찰했다면, 이 핫전자의 이동이 정량적으로 얼마나 일어났는지에 대한 분석이 필요함. 이렇게 계면에서의 핫전자의 이동을 실시간으로 측정하기 위해서 금속-산화물 나노소자를 제작하여, 그 위에 나노촉매입자를 금속 필름 위에 증착시키고자 함 (그림 5a). 이렇게 제작된 나노소자를 이용하여, 광에너지 하에 계면에서 흐르는 핫전자의 이동을 전기적 신호로 실시간으로 검출하려고 함 (그림 5b). 접합에서의 쇼트키 배리어 이상의 에너지를 가지는 전자만이 이동이 가능하기 때문에 핫전자만을 선택적으로 검출할 수 있음. 즉, 이 "핫전자 기반 촉매소자"는 외부에서의 에너지(예: 광에너지, 발열촉매반응)에 의해 촉매 표면에서 순간적으로 발생한 핫전자를 소멸이 되기 전에 화학 전류로 검출할 수 있는 기술임. 이러한 핫전자 이동의 양과 촉매 반응성의 상관관계를 규명하여, 금속-산화물 계면에서의 핫전자의 이동이 촉매반응에 영향을 준다는 점을 증명하고자 함.
핫전자
금속-산화물 계면
금속-산화물 하이브리드 촉매
촉매 선택도
실시간 표면 분석