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강성구 연구실
울산대학교
강성구 교수
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강성구 연구실

울산대학교 강성구 교수

강성구 연구실은 계산화학과 촉매화학공학을 기반으로 에너지·환경 재료 및 촉매를 설계하며, 전기화학·광촉매를 이용한 수소 생산과 물 분해, 수소 저장 및 동위원소 분리 소재, LOHC 및 연료전지 핵심소재의 반응 메커니즘 규명과 성능 최적화 연구를 수행하는 에너지 화학공학 연구실이다.

대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
계산화학 기반 촉매 및 반응 메커니즘 설계 thumbnail
계산화학 기반 촉매 및 반응 메커니즘 설계
주요 논문
5
논문 전체보기
1
article
|
hybrid
·
인용수 8
·
2024
Contact Geometry-Dependent Excitonic Emission in Mixed-Dimensional van der Waals Heterostructures
Hyukjin Song, Sumin Ji, Sung Gu Kang, Naechul Shin
IF 16
ACS Nano
Manipulation of excitonic emission in two-dimensional (2D) materials via the assembly of van der Waals (vdW) heterostructures unlocks numerous opportunities for engineering their photonic and optoelectronic properties. In this work, we introduce a category of mixed-dimensional vdW heterostructures, integrating 2D materials with one-dimensional (1D) semiconductor nanowires composed of vdW layers. This configuration induces spatially distinct localized excitonic emissions through a tailored interfacial heterolayer atomic arrangement. By precisely adjusting both the axial and sidewall facet orientations of bottom-up grown PbI<sub>2</sub> vdW nanowires and by transferring them onto 1L WSe<sub>2</sub> flakes, we establish vdW heterointerfaces with either perpendicular or parallel interatomic arrangements. The edge-standing heterojunction, featuring perpendicular PbI<sub>2</sub> layers atop WSe<sub>2</sub>, promotes efficient charge transfer through the edges and coupled localized states, leading to an enhanced redshifted excitonic emission. Conversely, the layer-by-layer heterointerface, where PbI<sub>2</sub> layers are in parallel contact with WSe<sub>2</sub>, exhibits substantial quenching due to deep midgap states in a type-II alignment, as evidenced by power-dependent measurements and first-principle calculations. Our results introduce a method for actively manipulating excitonic emissions in 2D transition metal dichalcogenides (TMDs) through edge engineering, highlighting their potential in the development of various quantum devices.
https://doi.org/10.1021/acsnano.4c04770
Heterojunction
van der Waals force
Nanowire
Materials science
Semiconductor
Exciton
Condensed matter physics
Perpendicular
Optoelectronics
Nanotechnology
2
article
|
인용수 47
·
2023
Coordinatively unsaturated atomically dispersed Pt+2-N4 sites on hexagonal nanosheet structure of g-C3N4 for high-performance photocatalytic H2 production
Tahereh Mahvelati-Shamsabadi, K.C. Bhamu, Seong‐Hun Lee, Thanh Truong Dang, Vu Hoang Khoi, Seung Hyun Hur, Won Mook Choi, Sung Gu Kang, Tae Joo Shin, Jin Suk Chung
IF 21.1
Applied Catalysis B: Environmental
https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122959
Nanosheet
Catalysis
Photocatalysis
Materials science
Dissociation (chemistry)
Metal
Electronic structure
Hexagonal crystal system
Adsorption
Photocatalytic water splitting
3
article
|
인용수 63
·
2021
Exploiting the Specific Isotope-Selective Adsorption of Metal–Organic Framework for Hydrogen Isotope Separation
Raeesh Muhammad, Seohyeon Jee, Minji Jung, Jae‐Woo Park, Sung Gu Kang, Kyung Min Choi, Hyunchul Oh
IF 15.6
Journal of the American Chemical Society
Adsorptive separation using narrow-micropore adsorbents has demonstrated the potential to separate hydrogen isotopes. In this work, we employed an isotope-responsive separation using cobalt formate. A D<sub>2</sub>-responsive third sorption step was revealed, and consequently, a noticeable difference was observed in the uptakes of D<sub>2</sub> and H<sub>2</sub>. This may have resulted from the additional space created for D<sub>2</sub> due to its dense packing, as DFT calculations revealed that cobalt formate possesses 2.26 kJ/mol higher binding strength for D<sub>2</sub> than for H<sub>2</sub>. The exploitation of this D<sub>2</sub>-responsive third sorption step renders a promising separation performance, with a D<sub>2</sub>/H<sub>2</sub> selectivity of up to 44 at 25 K/1 bar. Lastly, cobalt formate was synthesized on a gram scale here, which makes it a prospect for commercialization.
https://doi.org/10.1021/jacs.1c01694
Chemistry
Cobalt
Sorption
Formate
Selectivity
Microporous material
Adsorption
Hydrogen
Metal-organic framework
Inorganic chemistry
정부 과제
7
과제 전체보기
1
2025년 2월-2030년 2월
|207,825,000
PCFC 핵심 소재의 혁신적 설계와 성능 최적화를 위한 연구
■ 본 연구는 높은 잠재성을 가지는 프로톤 세라믹 연료전지(PCFC: Proton Ceramic Fuel Cell)의 상용화에 필요한 원천기술 확보를 목표로 하고 있다. 구체적으로 PCFC 핵심 구성요소의 효율성과 내구성을 최적화하는 것을 최종 목표로 하며, 이를 위해 설정한 주요 내용은 다음과 같다.(1) H2S 및 CO 고내구성 연료극(anode) 물질...
프로토닉 세라믹 연료전지
연료극
전해질
공기극
멀티스케일 시뮬레이션
2
주관|
2020년 6월-2023년 2월
|400,000,000
수소 모빌리티 산업기반 확충을 위한 한계 요소기술 연구실
- 울산 전·후방주력산업(화학/자동차 모빌리티) 및 미래전략산업(수소산업)의 발전을 위해 환경 친화적이고 경제적인 수소 공급을 원할하게 하는 저가의 소형 온사이트(on-site) 수소 충전소는 수소 모빌리티 산업의 핵심 요소이며, 수소 충전소의 개질반응시스템(수소생산)-수전해시스템(수소생산)-수소충전시스템(수소저장)은 수소 산업의 핵심 시스템임. - 수소 충전소의 안정적이고 경제적인 수소 공급을 위해서는 가격경쟁력 있는 고효율 에너지 저감형 수소생산 개질반응 시스템 개발이 필요하며 이를 위해 저가형 니켈 촉매 시스템에서 조촉매 첨가 및 금속-담체 상호작용을 활용하여 산화반응 및 저온 개질반응 활성점 극대화, DFT 모사를 통하여 조촉매 첨가 및 금속-담체 상호작용에 의한 촉매 결정 구조 변환과 개질반응 활성점 변화를 예측하고 최적 저온 개질반응용 촉매 활성점 설계할 계획임. - 중/장기적으로는 가격경쟁력이 높은 고분자전해질 수전해수소생산시스템의 개발이 필요하며, 이를 위해 촉매재료와 산소 간의 화학적 흡착 에너지를 고려하여 낮은 과전압을 갖는 최적 전이금속촉매/조촉매 재료선정, nanoporous형 촉매구조등의 도입을 통한 촉매 활성점 최대화, 고표면적/고전도성 탄소나노재료, Carbide계 담체 도입을 통한 고내구성 촉매 개발등을 진행할 예정임 - 이와 함께 고성능·저비용의 액상수소저장소재(LOHC) 및 탈수소화용 재료 및 촉매의 개발이 필요하며, 본 연구실은 울산 석유화학·정유 공장에서 생산되는 화합물 및 부산물을 중심으로 DFT 모사 연구를 진행하고자 함. 이를 통해 고성능 LOHC 소재와 LOHC의 탈수소화용 고성능 촉매를 합성하며, 지역 촉매 생산기업과의 협업을 통한 비귀금속 기반 LOHC 탈수소화용 촉매 개발할 계획임.
수소 모빌리티
온사이트 충전소
개질반응시스템
수전해
액상유기물수소운반체
촉매
밀도범함수
나노소재
3
주관|
2020년 6월-2023년 2월
|300,000,000
수소 모빌리티 산업기반 확충을 위한 한계 요소기술 연구실
- 울산 전·후방주력산업(화학/자동차 모빌리티) 및 미래전략산업(수소산업)의 발전을 위해 환경 친화적이고 경제적인 수소 공급을 원할하게 하는 저가의 소형 온사이트(on-site) 수소 충전소는 수소 모빌리티 산업의 핵심 요소이며, 수소 충전소의 개질반응시스템(수소생산)-수전해시스템(수소생산)-수소충전시스템(수소저장)은 수소 산업의 핵심 시스템임. - 수소 충전소의 안정적이고 경제적인 수소 공급을 위해서는 가격경쟁력 있는 고효율 에너지 저감형 수소생산 개질반응 시스템 개발이 필요하며 이를 위해 저가형 니켈 촉매 시스템에서 조촉매 첨가 및 금속-담체 상호작용을 활용하여 산화반응 및 저온 개질반응 활성점 극대화, DFT 모사를 통하여 조촉매 첨가 및 금속-담체 상호작용에 의한 촉매 결정 구조 변환과 개질반응 활성점 변화를 예측하고 최적 저온 개질반응용 촉매 활성점 설계할 계획임. - 중/장기적으로는 가격경쟁력이 높은 고분자전해질 수전해수소생산시스템의 개발이 필요하며, 이를 위해 촉매재료와 산소 간의 화학적 흡착 에너지를 고려하여 낮은 과전압을 갖는 최적 전이금속촉매/조촉매 재료선정, nanoporous형 촉매구조등의 도입을 통한 촉매 활성점 최대화, 고표면적/고전도성 탄소나노재료, Carbide계 담체 도입을 통한 고내구성 촉매 개발등을 진행할 예정임 - 이와 함께 고성능·저비용의 액상수소저장소재(LOHC) 및 탈수소화용 재료 및 촉매의 개발이 필요하며, 본 연구실은 울산 석유화학·정유 공장에서 생산되는 화합물 및 부산물을 중심으로 DFT 모사 연구를 진행하고자 함. 이를 통해 고성능 LOHC 소재와 LOHC의 탈수소화용 고성능 촉매를 합성하며, 지역 촉매 생산기업과의 협업을 통한 비귀금속 기반 LOHC 탈수소화용 촉매 개발할 계획임.
수소 모빌리티
온사이트 충전소
개질반응시스템
수전해
액상유기물수소운반체
촉매
밀도범함수
나노소재
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
공개2023세포 표면 디스플레이를 이용한 나노 입자 합성 및 이의 용도1020230122295
등록2021용매열 방법을 이용한 흑연질화탄소 및 그래핀 복합체의 제조 방법1020210184481
전체 특허

세포 표면 디스플레이를 이용한 나노 입자 합성 및 이의 용도

상태
공개
출원연도
2023
출원번호
1020230122295

용매열 방법을 이용한 흑연질화탄소 및 그래핀 복합체의 제조 방법

상태
등록
출원연도
2021
출원번호
1020210184481