물 분해

물 분해

물 분해

물 분할 기술은 화학 반응을 사용하여 물(H2O)을 산소와 수소로 분리하는 과정을 특징으로 합니다. 효과적인 물 분할은 전해질, 광합성, 광전기화학, 광촉매, 방사성 용해, 광생물학 및 열분해를 비롯한 다양한 기법을 사용하여 수행할 수 있습니다. 최근의 성과가 낮은 반응 온도에서 물 분할을 위한 나노입자 및 박막 촉매의 사용에 중점을 둔 바 고도의 컨퍼멀 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)은 셀 효율을 최적화하는 데 매우 중요한 것으로 입증되었습니다. 경제적이고 효율적인 물 분할은 대체 에너지원으로서 수소 생성을 위한 중요한 요소입니다. 이 분야의 연구는 수소 경제로의 전환 가능성을 조사하고 테스트합니다.

물의 광산화

원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 기술을 사용하여 웨이퍼 분할 응용 작업을 위한 높은 표면적 구조를 생성할 수 있습니다. 물 광산화(물 분할)를 위해 고표면적 전도 및 투명 프레임워크의 제조가 개발되었습니다.

Savannah® S200을 사용하는 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 필름을 역 오팔 구조물에서 ITO(in.Tin. Oxide) 및 Fe2O3에 대한 노출 모드 기술을 사용하여 증착하여, 높은 표면적 나노구조를 생성하였습니다.

물 분할에 대한 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)의 혜택

  • 3D 나노구조에 대한 탁월한 컨퍼멀 특성
  • 고품질 pinhole-free films
  • 나노라미네이트 및 도핑된 필름 사용 가능
  • TCO, 산화철, 절연체를 포함한 광범위한 기능성 물질

 


물의 광산화를 위한 높은 특정 표면적 투명 및 전도 프레임워크. 산화철 Fe2O3, ITO(in.Tin. Oxide) 및 SiO2는 역 스캐폴드 구조에서 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)에 의해 증착됩니다. 참조: Riha, S. C, 외. Acs Appl Mater Inter 5, 360–367 (2013).

필름

  • InCp, TDMASn 및 O3를 이용한 ITO(in.Tin. Oxide)
  • 페로센(Fe2O3), FeCp2 및 O3 사용

결과

  • 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 기술을 이용한 물 분할을 위해 고도로 투명하고 큰 표면적의 나노라미네이트 스택이 생성되었습니다.
  • 물 산화의 시작은 -200 mV 및 1.53 V의 광전류에 의해 시프트된 반면에 가역 수소 전극은 3배가 되었습니다(일정한 광-애노드와 비교했을 때).

 

Fe2O3에서 Ti 치환을 통한 그린라이트 물 산화

Ti 합금은 초박(6nm 두께) 적철석 변환 효율, 특히 녹색 광자에 의해 생성된 홀 수집 효율(500 – 600nm)을 개선하기 위해 사용되었습니다. Savannah® S200은 이 연구에서 TiO2 및 Fe2O3의 막을 증착하는 데 사용되었습니다.

 


Fe2O3의 티타늄 합금은 물의 광전기화학적 산화에 대한 촉매 활용도를 개선하기 위해 사용됩니다. 참조: Kim, D. W. et al. Greenlighting Photoelectrochemical Oxidation of Water by Iron Oxide. ACS Nano 141203161851003 (2014).

결과

  1. 초박 Fe2O3의 Ti 치환은 표면-국소 홀의 수명을 증가시킵니다.
  2. Ti-치환된 필름에서 향상된 광전류 성능이 관찰되었습니다.
  3. 특히 500 – 600 nm 범위에서 흡수된 광자대 전류 효율(APCE)의 개선이 관찰되었습니다.
  4. 광흡수에서 변화는 관찰되지 않았습니다.

 

참고 자료 – Veeco CNT 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 플랫폼에서 최근 발표된 출판물

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