이온 주입 기반 무기 촉매의 알칼라인 수소 생성 및 광전기화학 수분해 연구

Ion-Implanted Inorganic Catalysts for Alkaline HER and Photoelectrochemical Water Splitting

연구 내용

이온 주입과 나노구조 설계를 통해 수소 발생 반응(HER)과 광전기화학 수분해 성능을 향상시키는 무기 촉매 연구

수소 발생 반응(HER)에서는 기체 버블 거동과 전극 표면 형상이 성능을 좌우하므로, 다공성 나노구조에서 superaerophobic 특성을 구현하여 수소 버블 방출을 촉진합니다. 또한 Ni 나노로드 배열 및 NiO 지지체에 이온 주입을 적용해 활성 부위 형성과 결함을 유도하고, 단일원자 촉매(SAC) 형태로 고정화할 수 있는 공정 전략을 검증합니다. 광전기화학 수분해에서는 BiVO4를 나노구조화하고, 빛 산란과 흡수를 극대화하는 합성·열처리 조합을 사용합니다. 이와 같은 전기·광 촉매 경로를 함께 비교하며 성능-구조 상관을 정리합니다.

관련 프로젝트

0건

연구 흐름

초기에는 전극 표면 형태가 수소 버블 방출과 HER 효율에 미치는 영향을 확인하고, Ni 나노배열 기반의 superaerophobic 촉매로 성능 개선 메커니즘을 정리했습니다. 이후 같은 계열에서 이온 주입을 통해 NiO의 조성과 결함을 조절하여 반응 활성과 안정성을 동시에 향상시키는 방향으로 확장했습니다. 최근에는 이온 주입으로 Co 단일원자를 NiO 결함 지지체에 고정화하는 SAC 합성 전략을 제시하고, 장시간 구동에서의 저감 성능을 검증하는 단계로 발전했습니다. 병행해서 BiVO4 나노구조를 합성해 PEC 수분해의 광학적 손실을 낮추는 연구도 수행했습니다.

활용 가능성

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

알칼라인 HER 전극 소재
수소 버블 방출 제어 촉매
이온 주입 기반 결함 제어 플랫폼
단일원자 촉매 기반 수소 생산
NiO 지지체 결함 설계
다공성 나노배열 전극
광전기화학 수분해 광흡수체
나노구조 기반 PEC 성능 향상
장기 구동 안정성 평가 체계
전극-소재 구조 성능 상관모델