한병찬 연구실

본 연구는 황 공공(S_v)을 포함한 니켈 도핑 황화아연(NZS-S_v)을 산소 발생 반응(OER) 전기촉매로 조사합니다. 황 공공이 금속 용해를 완화하고 표면 재구성을 억제하여 Ni-Zn(OH)₂/ZnS 이종접합 구조를 형성하며, 약화된 Zn-O 결합이 격자 산소의 OER 참여를 유도합니다. 1.0 M KOH 전해질에서 10 mA cm⁻² 전류밀도에서 180 mV의 낮은 과전압과 48.7 mV dec⁻¹의 Tafel 기울기를 달성합니다.

본 연구는 유기용매 나노여과를 위해 유기금속 전구체 기반 증착 전략으로 다층 나노다공성 그래핀 막의 기울기 구조를 제어합니다. 열활성화 및 마이크로파 환원을 통해 제조한 그래핀 막에 알루미나층을 성장시켜 표면 기공을 좁히고 층간 거리를 조절한 결과, 분자량 차단값(MWCO)을 800에서 640 Da로 감소시키면서 에탄올 투과도 136.5 LMH bar⁻¹를 유지하여 기존 2D 소재 기반 나노여과 막의 성능을 초과합니다.

본 연구는 액상 TEM을 이용하여 나노입자 앙상블의 수백 개 성장 궤적을 추적하였으며, 나노입자 크기에 따른 다단계 성장 동역학을 발견했습니다. 이를 설명하기 위해 성장하는 나노입자 앙상블에 대한 모델과 이론을 개발하여, 다양한 나노입자 시스템에서 시간 의존적 평균 크기, 크기 변동, 크기 의존적 성장률을 정량적으로 이해할 수 있게 했습니다. 연구 결과 작은 나노입자의 화학 포텐셜이 Gibbs-Thomson 방정식에서 크게 벗어남을 보여줍니다.

본 연구는 해수 전기분해를 위해 MoO₃/Fe₂O₃/MoS₂ 이종접합체를 개발했습니다. 이 촉매는 원위치 침출된 MoO₄²⁻와 SO₄²⁻ 억제제를 통해 염소 부식을 완화하고 OH⁻ 흡착을 촉진하여 산소 발생 반응의 선택성을 향상시킵니다. 100 및 300 mA cm⁻²에서 각각 100시간 및 500시간 안정성을 유지하며, 광조사 하에서 해수 산소 발생 반응 전류밀도를 20.4% 증가시킵니다.