고분자 광촉매의 수중 친화성 제어와 광전기화학 전환 연구

Water-Affinity Controlled Polymer Photocatalysis and Photoelectrocatalytic Energy Conversion

연구 내용

수중 친화성 포토크로스링커를 도입하고, 들뜸-전하 분리와 장수명 캐리어 형성을 유도하여 수소 생성 및 CO2 환원 반응 성능을 향상시키는 연구

고분자 광촉매에서 촉매 성능은 물 침투, 들뜬 상태의 전하 분리, 그리고 재결합 억제의 균형에 의해 좌우됩니다. 연구실은 bisdiazirine 계열의 hydrophilic photocrosslinker를 폴리머 사슬에 공유결합으로 도입하여 물과의 접촉성을 조절하는 접근을 수행합니다. 포토크로스링킹 과정에서 안정화된 미세 환경을 형성하여 흥분자 분리 속도를 높이고, transient absorption 및 시간분해 발광 기반으로 장수명 전하 캐리어의 형성을 확인합니다. 또한 2D MOF 나노결정의 격자 유도 이방성 식각을 통해 fractal 다공 구조를 설계하고, 광전기화학 CO2 환원에서 촉매 노출 면적과 에지 특성을 최적화하는 전략을 병행합니다.

관련 프로젝트

1건

연구 흐름

초기 연구에서는 고분자 반도체 기반 광촉매에서 물 친화성이 반응 속도에 미치는 핵심 변수를 파악하는 데 집중하였습니다. 이후 2024년에는 hydrophilic photocrosslinker를 폴리머 사슬에 도입하여 광크로스링킹으로 물 침투와 전하 캐리어 안정화를 동시에 달성하는 설계를 확립하였습니다. 병행하여 MOF 나노결정의 결정 격자 정보를 활용한 이방성 식각으로 fractal porous 패턴을 조형하는 방향으로 확장했으며, 광전기화학 CO2 환원 성능을 중심으로 구조-반응 상관관계를 구축하였습니다. 최근에는 조촉매 화학적 결착 기반 Z-scheme 분자 광촉매 개발 과제를 통해 전하 이동 경로를 반응 설계에 직접 연결하는 연구를 수행하고 있습니다.

활용 가능성

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

수중 HER 고효율 광촉매 조성 설계
포토크로스링킹 기반 수성 친화성 제어
Z-scheme 분자 광촉매 플랫폼
광전기화학 CO2 환원 반응 공정
다공성 MOF 기반 촉매 노출 구조 설계
장수명 캐리어 안정화 소재
들뜸-전하 분리 속도 최적화
반응 환경 내 재료 열화 억제
광촉매-조촉매 결합 공정
태양광-전기화학 하이브리드 시스템 개발