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Ag/TiO2와 SCN- ion의 시너지효과를 이용한 수소생산효율의 향상

Title
Ag/TiO2와 SCN- ion의 시너지효과를 이용한 수소생산효율의 향상
Authors
최여선
Date Issued
2013
Publisher
포항공과대학교
Abstract
물로부터 얻은 H2는 산화 되어 온실가스를 만들지 않으며, 얻어내는 과정도 친환경적이여서 이상적인 신재생 에너지 원으로 여겨지고 있다. 물산화 연구에서 Pt는 매우 효율적인 조촉매로 아직까지 널리 사용되고 있으나 희귀하고 가격이 비싸다는 치명적인 단점을 가지고 있다. 본 연구는 저가 귀금속인 silver를 이용하여 H2 생산을 증가시키는 방법을 찾는 연구를 하였다. Silver가 풍부하고 가격도 저렴하며 전자를 저장하는 능력이 좋다는 장점에 불구하고, silver의 수소생산 효율이 Pt보다 훨씬 낮아 널리 이용되지 않았다. 수소환원 반응은 조촉매(Pt, Au, Pd, and Ag)에서 다량의 전자를 이용한 환원반응으로 Silver에 저장되어있는 electron을 잘 사용할 수 있는 방법을 찾는다면 Pt를 대체할 수 있는 cocatalyst로 silver를 쓸 수 있을 것이라 생각된다. 본 연구에서는 저가 금속을 사용하여 물산화 효율을 높이고자 한 연구로 Ag를 담지한 TiO2에 디오시아네이트염를 넣어 Ag 나노입자 표면에 흡착시켜 수소를 더 많이 생산하는 방법을 소개하고자 한다. Silver가 silver sulfide를 잘 형성한다는 사실과, pseudohalide 이 금속과 잘 결합 한다는 사실은 익히 알려진 것이다. 이 연구에서는 Ag/TiO2에 SCN-을 첨가하여 Ag/TiO2의 수소생산 활성을 증가(3배 이상)하는 연구를 수행하였다. 첨가된 SCN은 Ag/TiO2콜로이드의 사이즈를 줄여주고, silver에 저장된 전자와 상호작용하여 표면플라즈몬에 영향을 주었다. EDS, XPS, 그리고 Raman Spectra를 통해 첨가된 SCN-이 Ag에 흡착 된다는 것을 알 수 있었고, 일정 농도 이상의 SCN-을 첨가하면 더 이상 시너지효과를 보이지 않는다는SCN-은 Ag위에 monolayer를 형성한다는 것을 간접적으로 알 수 있다. 이렇게 흡착된 SCN-은 반응물로 쓰이지 않고 silver에 충전된 광여기 전자들이 수소생산을 더 잘 할 수 있게 돕는다. Ag/TiO2는 SCN이 흡착된 후에도 매우 안정적인 촉매 활성을 보였는데, 5회 이상 반응을 시켜도 활성이 거의 줄지 않았다. 비록 직접적인 메커니즘 - silver나노입자 위에 monolayer를 형성한 SCN-가 수소생산반응에서 직접적으로 어떻게 작용하는가 - 는 이 연구에서 밝히지 못했으나, 이 연구는 풍부하고 저가 금속인 silver를 이용하여 수소생산을 증가시킬 수 있는 간단하고 새로운 시스템을 제시했다는데 의미를 가진다.
URI
http://postech.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000001560187
http://oasis.postech.ac.kr/handle/2014.oak/1840
Article Type
Thesis
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