UOS127 - 편집 역사

21che11: /* 구성원 소개 */

2021-12-17T00:27:23Z

‎구성원 소개

21che11: /* 완료작품의 결과 */

2021-12-16T14:59:04Z

‎완료작품의 결과

21che11: /* 특허조사 */

2021-12-16T14:58:40Z

‎특허조사

21che11: /* 특허조사 */

2021-12-16T14:52:25Z

‎특허조사

21che11: /* 완료작품의 결과 */

2021-12-16T14:49:20Z

‎완료작품의 결과

21che11: /* 향후 전망 */

2021-12-16T14:48:57Z

‎향후 전망

21che11: /* Super-hydrophilicity W-BiVO₄/Co-B-H */

2021-12-16T14:44:52Z

‎Super-hydrophilicity W-BiVO₄/Co-B-H

21che11: /* 기술개발 과제 */

2021-12-16T14:42:17Z

‎기술개발 과제

21che11: /* 참고 문헌 */

2021-12-16T14:37:27Z

‎참고 문헌

2021년 12월 16일 (목) 14:36에 21che11님의 편집

2021-12-16T14:36:00Z

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 ===구성원 소개===
-서울시립대학교 화학공학과 2017340018 박채린(팀장)
+서울시립대학교 화학공학과 20173400** 박*린(팀장)
-서울시립대학교 화학공학과 2017340013 류은정
+서울시립대학교 화학공학과 20173400** 류*정
-서울시립대학교 화학공학과 2017340026 우남영
+서울시립대학교 화학공학과 20173400** 우*영
-서울시립대학교 화학공학과 2012340022 우제원
+서울시립대학교 화학공학과 20123400** 우*원
 ==서론==

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 [[파일:-UOS127- 포스터.jpg|1000픽셀|섬네일|가운데|]]
 ===완료작품의 결과===
-Xiuhua Yuan(2020)<sup>[19]</sup>의 연구에서 porous structure를 가진 nanotube는 interface 면적이 넓어 electrode /electrolyte의 활성부위를 증가시킴을 확인하였다. BiV<sub>0.97</sub>W<sub>0.03</sub>O<sub>4</sub>/Co-B nanotube의 V<sup>5+</sup> 부위에서 W<sup>6+</sup>의 doping은 host lattice의 donor density를 증가시키고, 전자의 유효질량을 감소시켜 electrode /electrolyte의 활성부위에 도달할 확률을 높일 수 있다. 또한 nanotube는 FTO substrate까지의 diffusion length를 또한 최소화할 수 있다. Co-B 보조촉매는 대량의 electron/hole recombination을 억제함으로써 효율적으로 photo-generated hole을 추출할 수 있다. 이는 Co-B 보조촉매가 Co<sup>4+</sup>의 형태로 hole을 long-lived hole로저장하기 때문이다. 결론적으로 electrode/electrolyte interface로 더 많은 hole이 이동할수록 back electron/hole의 recombination이 감소하게 된다. 이는 PEC의 performance 향상의 요인이 된다.
+ Xiuhua Yuan(2020)<sup>[19]</sup>의 연구에서 porous structure를 가진 nanotube는 interface 면적이 넓어 electrode /electrolyte의 활성부위를 증가시킴을 확인하였다. BiV<sub>0.97</sub>W<sub>0.03</sub>O<sub>4</sub>/Co-B nanotube의 V<sup>5+</sup> 부위에서 W<sup>6+</sup>의 doping은 host lattice의 donor density를 증가시키고, 전자의 유효질량을 감소시켜 electrode /electrolyte의 활성부위에 도달할 확률을 높일 수 있다. 또한 nanotube는 FTO substrate까지의 diffusion length를 또한 최소화할 수 있다. Co-B 보조촉매는 대량의 electron/hole recombination을 억제함으로써 효율적으로 photo-generated hole을 추출할 수 있다. 이는 Co-B 보조촉매가 Co<sup>4+</sup>의 형태로 hole을 long-lived hole로저장하기 때문이다. 결론적으로 electrode/electrolyte interface로 더 많은 hole이 이동할수록 back electron/hole의 recombination이 감소하게 된다. 이는 PEC의 performance 향상의 요인이 된다.
 결과의 데이터 분석은 다음을 통해 확인 가능하다.

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 * 광전기화학전지용 광전극 및 그 제조방법과 광전극을 포함하는 광전기화학전지(10-2020-0050025)<sup>[5]</sup>
-본 발명은 실리콘 광전극에서 물분해에 필요한 과전압(over potential)을 낮출 수 있는 광전기화학전지용 광전극 및 그 제조방법과 광전극을 포함하는 광전기화학전지에 관한 것으로, 실리콘 기판, 상기 실리콘 기판상에 마련된 촉매층, 상기 실리콘 기판의 하부에 마련된 불화 금속층, 상기 불화 금속층 하부에 마련된 금속층을 포함하는 구성을 마련하여, 실리콘 광전극에서 물 분해에 필요한 과전압을 낮출 수 있다.
+ 본 발명은 실리콘 광전극에서 물분해에 필요한 과전압(over potential)을 낮출 수 있는 광전기화학전지용 광전극 및 그 제조방법과 광전극을 포함하는 광전기화학전지에 관한 것으로, 실리콘 기판, 상기 실리콘 기판상에 마련된 촉매층, 상기 실리콘 기판의 하부에 마련된 불화 금속층, 상기 불화 금속층 하부에 마련된 금속층을 포함하는 구성을 마련하여, 실리콘 광전극에서 물 분해에 필요한 과전압을 낮출 수 있다.
 플루오린화(Fluroride)계 물질을 이용한 실리콘 광전극에 관한 것으로, 특히 실리콘 광전극에서 물분해에 필요한 과전압(over potential)을 낮출 수 있는 광전기화학전지용 광전극 및 그 제조방법과 광전극을 포함하는 광전기화학전지에 관한 것이다.
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 * 광전기화학전지의 작동 전극 제조 방법, 작동 전극 구조 및 그 응용 (10-2010-0020573)<sup>[6]</sup>
-본 발명은 광에너지가 전기화학에너지로 전환되게 하는 광전기화학 전지의 작동 전극 제조 방법과 이 방법에 의해 제조된 작동 전극 및 제조된 작동 전극의 광전기화학 전지로의 응용에 관한 것이다. 본 발명은 제1 투명 도전층이 형성된 투명 기판을 제공하는 단계, 상기 제1 투명 도전층상에 상기 제1 투명 도전층의 최소한 일부를 덮고 상기 제1 투명 도전층보다 큰 비표면적을 갖는 제2 투명 도전층을 형성하는 단계, 및 상기 제2 투명 도전층을 덮는 광촉매층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전기화학 전지용 전극의 제조 방법을 제공한다.
+ 본 발명은 광에너지가 전기화학에너지로 전환되게 하는 광전기화학 전지의 작동 전극 제조 방법과 이 방법에 의해 제조된 작동 전극 및 제조된 작동 전극의 광전기화학 전지로의 응용에 관한 것이다. 본 발명은 제1 투명 도전층이 형성된 투명 기판을 제공하는 단계, 상기 제1 투명 도전층상에 상기 제1 투명 도전층의 최소한 일부를 덮고 상기 제1 투명 도전층보다 큰 비표면적을 갖는 제2 투명 도전층을 형성하는 단계, 및 상기 제2 투명 도전층을 덮는 광촉매층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전기화학 전지용 전극의 제조 방법을 제공한다.
 본 발명은, 광전기화학 전지의 에너지 변환 효율을 향상시킬 수 있는 작동 전극 제조 방법 및 작동 전극 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 작동 전극을 포함하는 유기 오염물질 분해 장치 및 광촉매를 이용한 물 분해 수소발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
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 * 금속 산화 수산화물의 나노입자 및 그래핀의 캡핑층을 포함하는 광전기화학전지용 광전극 및 이를 포함하는 하이브리드 유기 광전기화학전지 (10-2017-0051575)<sup>[7]</sup>
-본 발명은 금속 산화 수산화물의 나노입자 및 그래핀의 캡핑층을 포함하는 광전기화학전지용 광전극 및 이를 포함하는 하이브리드 유기 광전기화학전지에 관한 것으로, 상세하게는 광활성층; 및 상기 광활성층을 캡핑하는, 금속 산화 수산화물의 나노입자 코팅층 및 그래핀 코팅층이 순차적으로 적층된 캡핑층을 포함하는 광전기화학전지용 광전극을 제공한다. 광전기화학전지의 표면 구조의 변형은 물에 대한 습윤성을 증진시키고 전극의 정공 추출(hole-extracting) 및 촉매 특성을 향상시킨다. 특히, 환원된 그래핀 옥사이드(RGO)는 정공 추출/수송을 조정하기 위한 전하 수송 매개체의 역할을 하는 동시에, 분해에 대한 광전극으로써 하이브리드 유기 광전기화학 전지를 보호하는, 우수한 표면 보호막의 역할도 수행할 수 있다.
+ 본 발명은 금속 산화 수산화물의 나노입자 및 그래핀의 캡핑층을 포함하는 광전기화학전지용 광전극 및 이를 포함하는 하이브리드 유기 광전기화학전지에 관한 것으로, 상세하게는 광활성층; 및 상기 광활성층을 캡핑하는, 금속 산화 수산화물의 나노입자 코팅층 및 그래핀 코팅층이 순차적으로 적층된 캡핑층을 포함하는 광전기화학전지용 광전극을 제공한다. 광전기화학전지의 표면 구조의 변형은 물에 대한 습윤성을 증진시키고 전극의 정공 추출(hole-extracting) 및 촉매 특성을 향상시킨다. 특히, 환원된 그래핀 옥사이드(RGO)는 정공 추출/수송을 조정하기 위한 전하 수송 매개체의 역할을 하는 동시에, 분해에 대한 광전극으로써 하이브리드 유기 광전기화학 전지를 보호하는, 우수한 표면 보호막의 역할도 수행할 수 있다.
 최근에, 단일 재료의 한계를 극복하기 위하여, 양자점(quantum dots), CIGS(Cu, In, Ga, Se), 실리콘, 페로브스카이트 및 유기 기반의 광전지와 같은 집광성 구성요소로 구성된 층간(WO&#8323;/BiVO&#8324;, WO&#8323;/Fe&#8322;O&#8323; 등) 및 탠덤형(tandem) 구조의 광전기화학전지(PEC cells)가 기대되는 구조로 연구되어 왔다. 또한, 실리콘(Si) 및 산화구리(Cu&#8322;O)에 증착된 이산화티타늄(TiO&#8322;), 탄탈륨 옥사이드(Ta&#8322;O&#8325;) 및 산화아연(ZnO)과 같은 원자층 증착(ALD)의 막은 광전기화학 전지의 안정성뿐만 아니라 효율성 또한 효과적으로 향상시킬 수 있다고 연구되었다.
@@ 111번째 줄: / 111번째 줄: @@
 * Alkali metal doped bismuth vanadate photoanode for hydrogen production by photoelectrochemical water splitting. (20200354844)<sup>[8]</sup>
-Fabricating a doped bismuth vanadate electrode includes spray coating a substrate with an aqueous solution with vanadium-containing anions and bismuth-containing cations to yield a coated substrate, heating the coated substrate to form crystalline bismuth vanadate on the substrate, and doping the crystalline bismuth vanadate with lithium ions to yield a doped bismuth vanadate electrode.
+ Fabricating a doped bismuth vanadate electrode includes spray coating a substrate with an aqueous solution with vanadium-containing anions and bismuth-containing cations to yield a coated substrate, heating the coated substrate to form crystalline bismuth vanadate on the substrate, and doping the crystalline bismuth vanadate with lithium ions to yield a doped bismuth vanadate electrode.
 Bismuth vanadate는 photoelectrochemical water splitting에서 각광받고 있는 물질 중 하나이다. 그러나 Bismuth vanadate의 광전기화학 특성은 전극으로부터 상대적으로 전하 분리가 잘 일어나지 않는 한계점이 있다.
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 * 게르마늄으로 도핑된 헤마타이트를 포함하는 포토에노드, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 물분해 장치 (10-2021-0112790)<sup>[9]</sup>
-본 발명의 일 구현예에 따른 포토에노드는 255 nm 내지 500 nm의 평균 길이와 8 nm 내지 55 nm의 평균 직경을 갖는, 구조적으로 안정화된 로드 형상의 게르마늄(Ge)으로 도핑된 헤마타이트를 복수개 포함함으로써, 낮은 턴-온 전압뿐만 아니라 우수한 전기 전도도, 광전류 밀도 및 광전기화학(photoelectrochemical; PEC) 성능을 제공할 수 있다. 따라서, 상기 포토에노드는 물분해 장치에 유용하게 적용될 수 있다.
+ 본 발명의 일 구현예에 따른 포토에노드는 255 nm 내지 500 nm의 평균 길이와 8 nm 내지 55 nm의 평균 직경을 갖는, 구조적으로 안정화된 로드 형상의 게르마늄(Ge)으로 도핑된 헤마타이트를 복수개 포함함으로써, 낮은 턴-온 전압뿐만 아니라 우수한 전기 전도도, 광전류 밀도 및 광전기화학(photoelectrochemical; PEC) 성능을 제공할 수 있다. 따라서, 상기 포토에노드는 물분해 장치에 유용하게 적용될 수 있다.
 광촉매로서 헤마타이트는 약 15.3%의 이론적 태양광-수소 전환 효율(STH)을 갖고, 수계에서 안정성이 우수하고, 풍부한 자원이라는 점에서 PEC 물분해에 적합한 물질로 많은 관심을 받고 있다. 그러나, 실질적으로 헤마타이트는 짧은 정공 확산길이(hole-diffusion-length), 낮은 전기 전도도, 및 낮은 흡수 계수(absorption coefficient)를 나타내는 문제가 있다. 이는 Si, Ge, 및 Ti 등의 금속 및/또는 준금속 원소로 도핑된 헤마타이트를 포함하는 포토에노드를 연구함으로써 극복하려 했지만 종래의 포토에노드를 구성하는 헤마타이트는 포토에노드 제조과정 중 고온의 어닐링 공정에 의해 그 구조가 쉽게 무너질 수 있다는 문제가 있다. 또한, 열 확산에의해 기판으로부터 다른 금속 원소가 함께 도핑되어 포토에노드의 광전류 밀도가 저하되고, 나아가 PEC 성능이 낮아지는 문제점이 있다.
@@ 130번째 줄: / 130번째 줄: @@
 * 광전극, 그의 제조방법 및 그를 이용한 수소의 제조방법 (10-1733014)<sup>[10]</sup>
-발명은 금속시드층 및 금속시드층 상에 형성되고 일방향으로 정렬된 나노와이어를 포함하는 광전극에 관한 것이다. 본 발명의 광전극은 일방향으로 정렬된 나노와이어를 포함함으로써 계면 저항이 거의 없고 안정성이 우수하며, 빛의 반사 및 굴절률이 증가하여 빛의 흡수율이 향상될 수 있다. 또한, 수열합성 시간에 따라 일방향으로 정렬된 나노와이어의 두께 및 길이를 조절하여 광전극의 광전류 및 빛 흡수율을 최적화할 수 있는 광전극의 제조방법을 제공할 수 있다. 또한, 이와 같은 광전극을 적용하여 우수한 효율로 수소를 생산할 수 있는 수소의 제조방법을 제공할 수 있다.
+ 발명은 금속시드층 및 금속시드층 상에 형성되고 일방향으로 정렬된 나노와이어를 포함하는 광전극에 관한 것이다. 본 발명의 광전극은 일방향으로 정렬된 나노와이어를 포함함으로써 계면 저항이 거의 없고 안정성이 우수하며, 빛의 반사 및 굴절률이 증가하여 빛의 흡수율이 향상될 수 있다. 또한, 수열합성 시간에 따라 일방향으로 정렬된 나노와이어의 두께 및 길이를 조절하여 광전극의 광전류 및 빛 흡수율을 최적화할 수 있는 광전극의 제조방법을 제공할 수 있다. 또한, 이와 같은 광전극을 적용하여 우수한 효율로 수소를 생산할 수 있는 수소의 제조방법을 제공할 수 있다.
 황화카드뮴(Cadmium Sulfide, CdS)은 물을 분해하여 수소를 발생시키는 데에 이상적인 밴드갭 구조를 가지고 있어 수소 발생용 광촉매의 소재로 각광 받고 있다. 그러나, CdS는 광안정성이 좋지 않아 장시간 빛을 받으면 구조가 무너지는 문제점이 있었다. 또한 종래의 CdS 광촉매는 주로 입자 형태이거나 박막 형태가 대부분으로, 계면 저항이 크고 빛의 흡수에도 제한이 있는 문제점이 있었다.

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 ====특허조사====
 * 광전기화학전지용 광전극 및 그 제조방법과 광전극을 포함하는 광전기화학전지(10-2020-0050025)<sup>[5]</sup>
-<pre>본 발명은 실리콘 광전극에서 물분해에 필요한 과전압(over potential)을 낮출 수 있는 광전기화학전지용 광전극 및 그 제조방법과 광전극을 포함하는 광전기화학전지에 관한 것으로, 실리콘 기판, 상기 실리콘 기판상에 마련된 촉매층, 상기 실리콘 기판의 하부에 마련된 불화 금속층, 상기 불화 금속층 하부에 마련된 금속층을 포함하는 구성을 마련하여, 실리콘 광전극에서 물 분해에 필요한 과전압을 낮출 수 있다.</pre>
 플루오린화(Fluroride)계 물질을 이용한 실리콘 광전극에 관한 것으로, 특히 실리콘 광전극에서 물분해에 필요한 과전압(over potential)을 낮출 수 있는 광전기화학전지용 광전극 및 그 제조방법과 광전극을 포함하는 광전기화학전지에 관한 것이다.
@@ 88번째 줄: / 90번째 줄: @@
 * 광전기화학전지의 작동 전극 제조 방법, 작동 전극 구조 및 그 응용 (10-2010-0020573)<sup>[6]</sup>
-<pre>본 발명은 광에너지가 전기화학에너지로 전환되게 하는 광전기화학 전지의 작동 전극 제조 방법과 이 방법에 의해 제조된 작동 전극 및 제조된 작동 전극의 광전기화학 전지로의 응용에 관한 것이다. 본 발명은 제1 투명 도전층이 형성된 투명 기판을 제공하는 단계, 상기 제1 투명 도전층상에 상기 제1 투명 도전층의 최소한 일부를 덮고 상기 제1 투명 도전층보다 큰 비표면적을 갖는 제2 투명 도전층을 형성하는 단계, 및 상기 제2 투명 도전층을 덮는 광촉매층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전기화학 전지용 전극의 제조 방법을 제공한다.</pre>
 본 발명은, 광전기화학 전지의 에너지 변환 효율을 향상시킬 수 있는 작동 전극 제조 방법 및 작동 전극 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 작동 전극을 포함하는 유기 오염물질 분해 장치 및 광촉매를 이용한 물 분해 수소발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
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 * 금속 산화 수산화물의 나노입자 및 그래핀의 캡핑층을 포함하는 광전기화학전지용 광전극 및 이를 포함하는 하이브리드 유기 광전기화학전지 (10-2017-0051575)<sup>[7]</sup>
-<pre>본 발명은 금속 산화 수산화물의 나노입자 및 그래핀의 캡핑층을 포함하는 광전기화학전지용 광전극 및 이를 포함하는 하이브리드 유기 광전기화학전지에 관한 것으로, 상세하게는 광활성층; 및 상기 광활성층을 캡핑하는, 금속 산화 수산화물의 나노입자 코팅층 및 그래핀 코팅층이 순차적으로 적층된 캡핑층을 포함하는 광전기화학전지용 광전극을 제공한다. 광전기화학전지의 표면 구조의 변형은 물에 대한 습윤성을 증진시키고 전극의 정공 추출(hole-extracting) 및 촉매 특성을 향상시킨다. 특히, 환원된 그래핀 옥사이드(RGO)는 정공 추출/수송을 조정하기 위한 전하 수송 매개체의 역할을 하는 동시에, 분해에 대한 광전극으로써 하이브리드 유기 광전기화학 전지를 보호하는, 우수한 표면 보호막의 역할도 수행할 수 있다.</pre>
 최근에, 단일 재료의 한계를 극복하기 위하여, 양자점(quantum dots), CIGS(Cu, In, Ga, Se), 실리콘, 페로브스카이트 및 유기 기반의 광전지와 같은 집광성 구성요소로 구성된 층간(WO&#8323;/BiVO&#8324;, WO&#8323;/Fe&#8322;O&#8323; 등) 및 탠덤형(tandem) 구조의 광전기화학전지(PEC cells)가 기대되는 구조로 연구되어 왔다. 또한, 실리콘(Si) 및 산화구리(Cu&#8322;O)에 증착된 이산화티타늄(TiO&#8322;), 탄탈륨 옥사이드(Ta&#8322;O&#8325;) 및 산화아연(ZnO)과 같은 원자층 증착(ALD)의 막은 광전기화학 전지의 안정성뿐만 아니라 효율성 또한 효과적으로 향상시킬 수 있다고 연구되었다.
@@ 104번째 줄: / 110번째 줄: @@
 * Alkali metal doped bismuth vanadate photoanode for hydrogen production by photoelectrochemical water splitting. (20200354844)<sup>[8]</sup>
-<pre>Fabricating a doped bismuth vanadate electrode includes spray coating a substrate with an aqueous solution with vanadium-containing anions and bismuth-containing cations to yield a coated substrate, heating the coated substrate to form crystalline bismuth vanadate on the substrate, and doping the crystalline bismuth vanadate with lithium ions to yield a doped bismuth vanadate electrode.</pre>
 Bismuth vanadate는 photoelectrochemical water splitting에서 각광받고 있는 물질 중 하나이다. 그러나 Bismuth vanadate의 광전기화학 특성은 전극으로부터 상대적으로 전하 분리가 잘 일어나지 않는 한계점이 있다.
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 * 게르마늄으로 도핑된 헤마타이트를 포함하는 포토에노드, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 물분해 장치 (10-2021-0112790)<sup>[9]</sup>
-<pre>본 발명의 일 구현예에 따른 포토에노드는 255 nm 내지 500 nm의 평균 길이와 8 nm 내지 55 nm의 평균 직경을 갖는, 구조적으로 안정화된 로드 형상의 게르마늄(Ge)으로 도핑된 헤마타이트를 복수개 포함함으로써, 낮은 턴-온 전압뿐만 아니라 우수한 전기 전도도, 광전류 밀도 및 광전기화학(photoelectrochemical; PEC) 성능을 제공할 수 있다. 따라서, 상기 포토에노드는 물분해 장치에 유용하게 적용될 수 있다.</pre>
 광촉매로서 헤마타이트는 약 15.3%의 이론적 태양광-수소 전환 효율(STH)을 갖고, 수계에서 안정성이 우수하고, 풍부한 자원이라는 점에서 PEC 물분해에 적합한 물질로 많은 관심을 받고 있다. 그러나, 실질적으로 헤마타이트는 짧은 정공 확산길이(hole-diffusion-length), 낮은 전기 전도도, 및 낮은 흡수 계수(absorption coefficient)를 나타내는 문제가 있다. 이는 Si, Ge, 및 Ti 등의 금속 및/또는 준금속 원소로 도핑된 헤마타이트를 포함하는 포토에노드를 연구함으로써 극복하려 했지만 종래의 포토에노드를 구성하는 헤마타이트는 포토에노드 제조과정 중 고온의 어닐링 공정에 의해 그 구조가 쉽게 무너질 수 있다는 문제가 있다. 또한, 열 확산에의해 기판으로부터 다른 금속 원소가 함께 도핑되어 포토에노드의 광전류 밀도가 저하되고, 나아가 PEC 성능이 낮아지는 문제점이 있다.
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 * 광전극, 그의 제조방법 및 그를 이용한 수소의 제조방법 (10-1733014)<sup>[10]</sup>
-<pre>발명은 금속시드층 및 금속시드층 상에 형성되고 일방향으로 정렬된 나노와이어를 포함하는 광전극에 관한 것이다. 본 발명의 광전극은 일방향으로 정렬된 나노와이어를 포함함으로써 계면 저항이 거의 없고 안정성이 우수하며, 빛의 반사 및 굴절률이 증가하여 빛의 흡수율이 향상될 수 있다. 또한, 수열합성 시간에 따라 일방향으로 정렬된 나노와이어의 두께 및 길이를 조절하여 광전극의 광전류 및 빛 흡수율을 최적화할 수 있는 광전극의 제조방법을 제공할 수 있다. 또한, 이와 같은 광전극을 적용하여 우수한 효율로 수소를 생산할 수 있는 수소의 제조방법을 제공할 수 있다.</pre>
 황화카드뮴(Cadmium Sulfide, CdS)은 물을 분해하여 수소를 발생시키는 데에 이상적인 밴드갭 구조를 가지고 있어 수소 발생용 광촉매의 소재로 각광 받고 있다. 그러나, CdS는 광안정성이 좋지 않아 장시간 빛을 받으면 구조가 무너지는 문제점이 있었다. 또한 종래의 CdS 광촉매는 주로 입자 형태이거나 박막 형태가 대부분으로, 계면 저항이 크고 빛의 흡수에도 제한이 있는 문제점이 있었다.

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 [[파일:-UOS127- 포스터.jpg|1000픽셀|섬네일|가운데|]]
 ===완료작품의 결과===
- Xiuhua Yuan(2020)<sup>[19]</sup>의 연구에서 porous structure를 가진 nanotube는 interface 면적이 넓어 electrode /electrolyte의 활성부위를 증가시킴을 확인하였다. BiV<sub>0.97</sub>W<sub>0.03</sub>O<sub>4</sub>/Co-B nanotube의 V<sup>5+</sup> 부위에서 W<sup>6+</sup>의 doping은 host lattice의 donor density를 증가시키고, 전자의 유효질량을 감소시켜 electrode /electrolyte의 활성부위에 도달할 확률을 높일 수 있다. 또한 nanotube는 FTO substrate까지의 diffusion length를 또한 최소화할 수 있다. Co-B 보조촉매는 대량의 electron/hole recombination을 억제함으로써 효율적으로 photo-generated hole을 추출할 수 있다. 이는 Co-B 보조촉매가 Co<sup>4+</sup>의 형태로 hole을 long-lived hole로저장하기 때문이다. 결론적으로 electrode/electrolyte interface로 더 많은 hole이 이동할수록 back electron/hole의 recombination이 감소하게 된다. 이는 PEC의 performance 향상의 요인이 된다.
+Xiuhua Yuan(2020)<sup>[19]</sup>의 연구에서 porous structure를 가진 nanotube는 interface 면적이 넓어 electrode /electrolyte의 활성부위를 증가시킴을 확인하였다. BiV<sub>0.97</sub>W<sub>0.03</sub>O<sub>4</sub>/Co-B nanotube의 V<sup>5+</sup> 부위에서 W<sup>6+</sup>의 doping은 host lattice의 donor density를 증가시키고, 전자의 유효질량을 감소시켜 electrode /electrolyte의 활성부위에 도달할 확률을 높일 수 있다. 또한 nanotube는 FTO substrate까지의 diffusion length를 또한 최소화할 수 있다. Co-B 보조촉매는 대량의 electron/hole recombination을 억제함으로써 효율적으로 photo-generated hole을 추출할 수 있다. 이는 Co-B 보조촉매가 Co<sup>4+</sup>의 형태로 hole을 long-lived hole로저장하기 때문이다. 결론적으로 electrode/electrolyte interface로 더 많은 hole이 이동할수록 back electron/hole의 recombination이 감소하게 된다. 이는 PEC의 performance 향상의 요인이 된다.
 결과의 데이터 분석은 다음을 통해 확인 가능하다.

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 BiVO&#8324;는 지구상 풍부한 물질로 PEC의 재료로 이용되어왔으나 광전환 효율이 낮은 단점이 있다. 이 물질의 효율을 최대한 끌어내고자 새로운 물질과 합성 방법을 도입하여 PEC 성능을 향상시키고자 하였다. 최근까지 연구되고 있는 PEC는 두 광촉매의 상호보완작용을 통하여 단점을 보완하는 동시에 광전환 효율을 이끌어내는 hetorojunction과 같은 소재적 측면에서의 개발을 주로 이뤄왔다. 최근 LSV treatment method을 이용한 표면산소결손을 형성하는 합성 방법<sup>[19]</sup>, cation과 anion의 공동 doping 이용법<sup>[26]</sup>, BiVO&#8324; photoanode (040) 면에 있는 단일 원자 Co 보조촉매<sup>[27]</sup> 등 BiVO&#8324;의 단점을 보완하여 PEC 효율을 높이는 연구 또한 진행되고 있다. 이와 같은 기술 동향을 바탕으로 진행된 본 연구는 충분히 개선 된 BiVO&#8324; 단층 photoanode 합성법에 대하여 제시하고 있다. 전례없는 이러한 합성법에 관한 기술 연구는 향후 PEC performance 최적화에 대한 또 다른 연구로 이어질 것이며, 연구의 새로운 기반을 마련해 줄 것으로 기대된다. 이로 인해 광전기화학 시스템 기반의 에너지 전환 효율이 점차 증가되고 활용 분야가 확대될 것으로 전망된다.
-환경오염이 주목받고 있는 현재, 우리나라는 화석연료를 대체할 신재생 에너지를 연구, 개발하고 있다. 신재생에너지에는 태양, 바이오, 풍력, 수력, 수소에너지 등이 있으며, 광촉매를 이용한 PEC는 그 중 수소에너지를 청정하게 생산할 수 있는 방법으로 각광받고 있다. 수소는 청정하고 생산, 저장, 운반이 안전하기 때문에 연료로 각광받고 있다. 특히 엄청난 에너지 저장 용량을 가지고 있는데, 다만 다른 원소와 결합된 상태로 지구상에 존재하기 때문에 수소만을 이용하기 위해서 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히 물의 전기분해로 가장 쉽게 제조할 수 있으나 전기에너지에 비해 경제성이 너무 낮기 때문에 대체 전원 또는 촉매를 이용한 제조 기술이 연구되고 있다. 따라서 PEC performance 향상에 관한 연구는 태양에너지로부터의 수소 생산 효율을 높여 수소에너지 생산에 기여할 것이다.<sup>[29]</sup>
+환경오염이 주목받고 있는 현재, 우리나라는 화석연료를 대체할 신재생 에너지를 연구, 개발하고 있다. 신재생에너지에는 태양, 바이오, 풍력, 수력, 수소에너지 등이 있으며, 광촉매를 이용한 PEC는 그 중 수소에너지를 청정하게 생산할 수 있는 방법으로 각광받고 있다. 수소는 청정하고 생산, 저장, 운반이 안전하기 때문에 연료로 각광받고 있다. 특히 엄청난 에너지 저장 용량을 가지고 있는데, 다만 다른 원소와 결합된 상태로 지구상에 존재하기 때문에 수소만을 이용하기 위해서 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히 물의 전기분해로 가장 쉽게 제조할 수 있으나 전기에너지에 비해 경제성이 너무 낮기 때문에 대체 전원 또는 촉매를 이용한 제조 기술이 연구되고 있다. 따라서 PEC performance 향상에 관한 연구는 태양에너지로부터의 수소 생산 효율을 높여 수소에너지 생산에 기여할 것이다.<sup>[28]</sup>
 기본적으로 PEC를 이용한 고효율 수소생산 기술은 다음과 같은 효과를 불러일으킨다.
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 이러한 이점을 보유하는 PEC 수소생산 기술은 현재의 만연한 에너지 문제와 지구 온난화에 대한 핵심 솔루션이 될 것으로 기대된다.
-[[파일:UOS127 (33).jpg|430픽셀|섬네일|가운데|Table. 2. Comparison of some selected energy contents of fuels<sup>[29]</sup> ]]
+[[파일:UOS127 (33).jpg|430픽셀|섬네일|가운데|Table. 2. Comparison of some selected energy contents of fuels<sup>[28]</sup> ]]
 ===참고 문헌===

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 UV-vis 측정 결과, Mo: BiVO&#8324;/Co-Ci, Mo: BiVO&#8324; 및 BiVO&#8324;의 흡수경계는 거의 동일하고 absorbance는 작은 범위에서 변화가 나타나지만, plasma treatment 후 Mo: BiVO&#8324;/Co-Ci-H photoanode의 absorbance는 뚜렷하게 향상됨을 확인하였다.
-LSV 결과, Mo: BiVO&#8324;/Co-Ci-H photoanode의 photocurrent density는 3.95mA/cm^2로 Mo: BiVO&#8324;/Co-Ci와 비교하여 photocurrent density가 24% 증가하였다.
+LSV 결과, Mo: BiVO&#8324;/Co-Ci-H photoanode의 photocurrent density는 3.95mA/cm<sup>2</sup>로 Mo: BiVO&#8324;/Co-Ci와 비교하여 photocurrent density가 24% 증가하였다.
 EIS 분석에서 Mo: BiVO&#8324;/Co-Ci-H는 반원 반경이 가장 작으며, 이는 charge transfer abillity가 크게 향상되어 더 빠른 surface reaction rate를 가지게 됨을 의미한다. Plasma etching에 의해 super-hydrophilicity로 변형된 Mo: BiVO&#8324;/Co-Ci-H photoanode는 Mo: BiVO&#8324;/Co-Ci에 비해  photogeneration charge carrier의 tansfer rate가 크게 향상되고 charge recombination은 억제된다.

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 ==프로젝트 개요==
 === 기술개발 과제 ===
-''' 국문 : ''' 00000000..
+''' 국문 : ''' BiVO&#8324; 광전극의 효율 증진 방안 연구
-''' 영문 : ''' 00000000..
+''' 영문 : ''' A Review : Improvement of BiVO&#8324; Photoanode's Performance
 ===과제 팀명===

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 [12] 이지혜. (2019). STH 10% 이상 고효율 태양광 수소생산 대면적 시스템화 핵심기술 개발 최종보고서 (보고서 번호: 2019M3E6A1065710). 대전: 한국기계연구원.
-[13] Hwang, S. W., Kim, J. U., Baek, J. H., Kalanur, S. S., Jung, H. S., Seo, H., &amp; Cho, I. S. (2019). Solution-processed Tio&#8322;/Bivo&#8324;/SnO&#8322; triple-layer photoanode with enhanced photoelectrochemical performance. Journal of Alloys and Compounds, 785, 1245-1252. doi:10.1016/j.jallcom.2019.01.251
+[13] Hwang, S. W., Kim, J. U., Baek, J. H., Kalanur, S. S., Jung, H. S., Seo, H., &amp; Cho, I. S. (2019). Solution-processed TiO&#8322;/BiVO&#8324;/SnO&#8322; triple-layer photoanode with enhanced photoelectrochemical performance. Journal of Alloys and Compounds, 785, 1245-1252. doi:10.1016/j.jallcom.2019.01.251
 [14] 김진운(2018), 태양광-수소 생산 소자용 TiO&#8322; 및 BiVO&#8324; 소재의 나노구조 광전극 제조 및 광전기화학적 특성 향상 연구. 석사학위논문, 에너지시스템학과, 아주대학교대학원, 대한민국.
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 [20] Park, Y., McDonald, K.J., Choi, K.S. (2013). Progress in bismuth vanadate photoanodes for use in solar water oxidation. Chem. Soc. Rev. 42 (6), 2321–2337. doi: 10.1039/c2cs35260e
-[21] Akihide Iwase, Shunsuke Nozawac, Shin-ichi Adachi, Akihiko Kudo. (2018). Preparation of Mo- and W-doped BiVO&#8324; fine particles prepared by an aqueous route for photocatalytic and photoelectrochemical O2 evolution. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 353, 284–291. doi: 10.1016/j.jphotochem.2017.11.025
+[21] Akihide Iwase, Shunsuke Nozawac, Shin-ichi Adachi, Akihiko Kudo. (2018). Preparation of Mo- and W-doped BiVO&#8324; fine particles prepared by an aqueous route for photocatalytic and photoelectrochemical O&#8322; evolution. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 353, 284–291. doi: 10.1016/j.jphotochem.2017.11.025
 [22] Lei Zhao1, Jindong Wei, Yanting Li, Chun Han, Lin Pan, Zhifeng Liu. (2019). Photoelectrochemical performance of W‑doped BiVO&#8324; photoanode. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 30, 21425–21434. doi: 10.1007/s10854-019-02521-4

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	이러한 이점을 보유하는 PEC 수소생산 기술은 현재의 만연한 에너지 문제와 지구 온난화에 대한 핵심 솔루션이 될 것으로 기대된다.		이러한 이점을 보유하는 PEC 수소생산 기술은 현재의 만연한 에너지 문제와 지구 온난화에 대한 핵심 솔루션이 될 것으로 기대된다.
	[[파일:UOS127 (33).jpg\|430픽셀\|섬네일\|가운데\|Table. 2. Comparison of some selected energy contents of fuels<sup>[29]</sup> ]]		[[파일:UOS127 (33).jpg\|430픽셀\|섬네일\|가운데\|Table. 2. Comparison of some selected energy contents of fuels<sup>[29]</sup> ]]
		+
		+	===참고 문헌===
		+	[1] 김정현. (2013). 태양광을 활용한 물분해 수소생산용 광촉매재료. 청정기술, 19(3), 191-198
		+
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		+
		+	[7] 한국기계연구원. 금속 산화 수산화물의 나노입자 및 그래핀의 캡핑층을 포함하는 광전기화학전지용 광전극 및 이를 포함하는 하이브리드 유기 광전기화학전지. 10-2017-0051575.1510229. 170512.
		+
		+	[8] Umesh Prasad, Mesa, AZ (US), Jyoti Prakash, Mesa, AZ (US), Arunachala Kannan, Gilbert, AZ (US). Alkali metal doped bismuth vanadate photoanode for hydrogen production by photoelectrochemical water splitting. 20200354844. 200508. 201112.
		+
		+	[9] 울산과학기술원. 게르마늄으로 도핑된 헤마타이트를 포함하는 포토에노드, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 물분해 장치. 10-2021-0112790. 200306. 210915.
		+
		+	[10] 포항공과대학교 산학협력단. 광전극, 그의 제조방법 및 그를 이용한 수소의 제조방법. 10-1733014. 160517. 170427.
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		+	[11] 강경석, 한혜정, 백진욱, 김종욱, 문상진. (2007). 특허분석에 의한 광화학적 수소제조 기술동향. 한국수소 및 신에너지학회 논문집, 18(2), 197-206
		+
		+	[12] 이지혜. (2019). STH 10% 이상 고효율 태양광 수소생산 대면적 시스템화 핵심기술 개발 최종보고서 (보고서 번호: 2019M3E6A1065710). 대전: 한국기계연구원.
		+
		+	[13] Hwang, S. W., Kim, J. U., Baek, J. H., Kalanur, S. S., Jung, H. S., Seo, H., & Cho, I. S. (2019). Solution-processed Tio₂/Bivo₄/SnO₂ triple-layer photoanode with enhanced photoelectrochemical performance. Journal of Alloys and Compounds, 785, 1245-1252. doi:10.1016/j.jallcom.2019.01.251
		+
		+	[14] 김진운(2018), 태양광-수소 생산 소자용 TiO₂ 및 BiVO₄ 소재의 나노구조 광전극 제조 및 광전기화학적 특성 향상 연구. 석사학위논문, 에너지시스템학과, 아주대학교대학원, 대한민국.
		+
		+	[15] Zhebo Chen, Thomas F. Jaramillo, Todd G. Deutsch, Alan Kleiman-Shwarsctein, Arnold J. Forman, Nicolas Gaillard, Roxanne Garland, Kazuhiro Takanabe, Clemens Heske, Mahendra Sunkara, Eric W. McFarland, Kazunari Domen, Eric L. Miller, John A. Turner & Huyen N. Dinh (2010). Accelerating materials development for photoelectrochemical hydrogen production: Standards for methods, definitions, and reporting protocols. Journal of Materials Research, 25(1), 3-16. doi:10.1557/jmr.2010.0020
		+
		+	[16] Mahesh P. Suryawanshi, Seonghyeop Kim, Uma V. Ghorpade, Umesh P. Suryawanshi, Jun Sung Jang, Myeng Gil Gang, Jin Hyeok Kim, Jong Ha Moon (2017). Solution Processed Porous Fe₂O₃Thin Films for Solar-Driven Water Splitting. Materials Research Society of Korea, 27(11), 631-635. doi: 10.3740/MRSK.2017.27.11.631
		+
		+	[17] Qi Cao, Jun Yu, Kaiping Yuan, Miao Zhong, JeanJacques Delaunay (2017). Facile and Large-Area Preparation of Porous Ag₃PO₄ Photoanodes for Enhanced Photoelectrochemical Water Oxidation. ACS Appl. Mater. Interfaces, 19507−19512. doi: 10.1021/acsami.7b03098
		+
		+	[18] Gopichand Talasila, Sunil Sachdev, Umish Srivastva, Deepak Saxena, S.S.V. Ramakumar. (2020). Modified synthesis of BiVO₄ and effect of doping (Mo or W) on its photoelectrochemical performance for water splitting. Energy Reports, 6, 1963–1972. doi: 10.1016/j.egyr.2020.07.024
		+
		+	[19] Xiuhua Yuan, Xia Sun, Huawei Zhou, Suyuan Zeng, Bingxin Liu, Xia Li and Dong Liu. (2020). Free-Standing Electrospun. W-Doped BiVO₄ Porous Nanotubes for the Efficient Photoelectrochemical Water Oxidation. Frontiers in chemistry, 8, 1-10. doi: 10.3389/fchem.2020.00311
		+
		+	[20] Park, Y., McDonald, K.J., Choi, K.S. (2013). Progress in bismuth vanadate photoanodes for use in solar water oxidation. Chem. Soc. Rev. 42 (6), 2321–2337. doi: 10.1039/c2cs35260e
		+
		+	[21] Akihide Iwase, Shunsuke Nozawac, Shin-ichi Adachi, Akihiko Kudo. (2018). Preparation of Mo- and W-doped BiVO₄ fine particles prepared by an aqueous route for photocatalytic and photoelectrochemical O2 evolution. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 353, 284–291. doi: 10.1016/j.jphotochem.2017.11.025
		+
		+	[22] Lei Zhao1, Jindong Wei, Yanting Li, Chun Han, Lin Pan, Zhifeng Liu. (2019). Photoelectrochemical performance of W‑doped BiVO₄ photoanode. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 30, 21425–21434. doi: 10.1007/s10854-019-02521-4
		+
		+	[23] B. Liu, X. Yan, H. Yan, Y. Yao, Y. Cai, J. Wei, S. Chen, X. Xu, L. Li. (2017). Preparation and characterization of Mo doped in BiVO₄ with enhanced photocatalytic properties,Materials 10, 976. doi: 10.3390/ma10080976
		+
		+	[24] Meysam Tayebi, Ahmad Tayyebi, Byeong-Kyu Lee. (2019). Improved photoelectrochemical performance of molybdenum (Mo)-dopedmonoclinic bismuth vanadate with increasing donor concentration. Catalysis Today 328 (15). 35-42. doi: 10.1016/j.cattod.2018.10.014
		+
		+	[25] Xingsheng Hu, Qizhao Wang, Yan Li, Yan Meng, Lei Wang, Houde She, Jingwei Huang. (2022). The hydrophilic treatment of a novel co-catalyst for greatly improving the solar water splitting performance over Mo-doped bismuth vanadate. Journal of Colloid and Interface Science 607, 219–228. doi: 10.1016/j.jcis.2021.08.195
		+
		+	[26] Rohloff, M., Anke, B., Wiedemann, D., Ulpe, A., Kasian, O., Zhang, S., Scheu, C., Bredow, T., Lerch, M. & Fischer, A. (2020). Synthesis and Doping Strategies to Improve the Photoelectrochemical Water Oxidation Activity of BiVO₄ Photoanodes. Zeitschrift für Physikalische Chemie, 234 (4), 655-682. doi: 10.1515/zpch 2019 1476
		+
		+	[27] ucong Miao, Jingchao Liu, Lixun Chen, He Sun, Ruikang Zhang, Jian Guo, Mingfei Shao. (2022). Single-atomic-Co cocatalyst on (040) facet of BiVO₄ toward efficient photoelectrochemical water splitting. Chemical Engineering Journal, 427. doi: 10.1016/j.cej.2021.131011
		+
		+	[28] J.O. Abe, A.P.I. Popoola, E. Ajenifuja, O.M. Popoola. (2019). Hydrogen energy, economy and storage: Review and recommendation. International journal of hydrogen energy, 44.