KR102513963B1 - 광전기화학 물분해(Photoelectrochemical water splitting)용 P(NDI2OD-T2)광전극 제조방법 - Google Patents

광전기화학 물분해(Photoelectrochemical water splitting)용 P(NDI2OD-T2)광전극 제조방법 Download PDF

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Abstract

본발명은 광전기화학 물분해 (Photoelectrochemical water splitting)용 NDI-OD 광전극 제조방법에 관한 것으로, 투명 전도성 전극인 FTO 위에 P(NDI2OD-T2) 물질을 코팅 하여 제조되는 것으로,
본발명은 탁월한 광반응성과 함께 안정성이 좋아 광전기화학 물분해전극용 전극으로 사용되는 현저한 효과가 있다.

Description

광전기화학 물분해(Photoelectrochemical water splitting)용 P(NDI2OD-T2)광전극 제조방법{Method for manufacturing P(NDI2OD-T2)photoelectrode for photoelectrochemical water splitting}
본발명은 광전기화학 물분해 (Photoelectrochemical water splitting)용 P(NDI2OD-T2)광전극 제조방법에 관한 것으로, 모다 상세하게는 탁월한 광반응성과 함께 안정성이 좋아 광전기화학 물분해전극용 전극으로 사용되는 광전기화학 물분해 (Photoelectrochemical water splitting)용 P(NDI2OD-T2)광전극 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 광전기화학 물분해전극용으로 사용되는 전극이 개발되어 왔고, 종래 특허기술로서 등록특허공보 등록번호 10-2153734호에는 반도체 물질층;
상기 반도체 물질층 상의 적어도 일부분에 형성된 고분자 기초층; 및
상기 고분자 기초층 상에 적어도 일부분에 형성된 촉매물질층;
을 포함하고, 상기 촉매물질층은, 전자전달물질층 및 물분해 촉매층을 포함하고, 상기 촉매물질층은, 상기 고분자 기초층 상에 형성되고, (양이온성 전자전달물질층/음이온성 물분해 촉매층)이 1회 이상 적층된 다층막;을 포함하고, 상기 전자전달물질은, 그래핀, 산화그래핀 및 환원그래핀으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것인, 광전극이 공개되어 있다.
또한 등록특허공보 등록번호 10-1615925호에는 복합구조 광전극 및 그 제조 방법가 공개되어 있다. 그러나 상기 종래기술들은 전극이 광반응성이 떨어지고 안정성도 좋지 않은 문제점이 남아 있었다.
따라서 본발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본발명은 탁월한 광반응성과 함께 안정성이 좋아 광전기화학 물분해전극용 전극으로 사용되는 광전기화학 물분해 (Photoelectrochemical water splitting)용 P(NDI2OD-T2) 광전극 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본발명은 광전기화학 물분해 (Photoelectrochemical water splitting)용 P(NDI2OD-T2)광전극 제조방법에 관한 것으로, 투명 전도성 전극인 FTO 위에 P(NDI2OD-T2) 물질을 코팅 하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
따라서 본발명은 탁월한 광반응성과 함께 안정성이 좋아 광전기화학 물분해전극용 전극으로 사용되는 현저한 효과가 있다.
도 1은 본발명의 UV-Vis spectroscopy of FTO, OD/FTO and OD solution. Mott-schottky plot of FTO glass and OD/FTO glass.
도 2 (a)는 본발명의Linear sweep voltammetry graph, 도 2 (b)는 본발명의Chronoamperometry graph of OD-300, OD-500, OD-1500 and OD-3000, respectively.
본발명은 광전기화학 물분해 (Photoelectrochemical water splitting)용 P(NDI2OD-T2)광전극 제조방법에 관한 것으로, 투명 전도성 전극인 FTO 위에 P(NDI2OD-T2) 물질을 코팅 하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코팅방법은 스핀 코팅방법에 의한 것을 특징으로 한다.
본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
그림 1(a)과 같이 투명 전도성 전극인 FTO 위에 N-type 물질로 많이 활용하는 P(NDI2OD-T2) 물질을 chloroform 용매에 1mg/mL로 녹인 후 스핀코터를 이용하여 3000 rpm으로 30초로 FTO (fluorine doped tin oxide 기판에 스핀코팅을 하였고, 100oC에서 20분간 열처리 후 스핀 코팅한 기판을 이용하여 UV-Vis spectroscopy를 측정하였다.
OD-NDI는 가시광선 영역 (500 - 850 nm)에서의 빛 흡수능력을 보여주고, 이를 밴드갭으로 계산하면 약 1.45eV이 된다. 그림 b는 전기화학 분석을 토대로Mott-Schottky plot을 그린 것이다. N-type 반도체의 전압 vs 1/C2 그래프는 양의 기울기를 가지며 증가한다. 그림1(b)에서 P(NDI2OD-T2)는 양의 기울기를 가지면서 증가하기 때문에 N-type 특성을 지님을 알 수 있다.
그림 2에서 보는 바와 같이, 광원을 켰다 껐다를 반복 하면서, P(NDI2OD-T2)의 광전기화학 특성을 선형주사전위법 (Linear sweep voltammetry)를 이용하여 0.5M의 Na2SO3를 포함하는 Borate 전해질 내에서 측정하였다.
그림 2(a)와 같이 빛의 유/무에 따라 광전류를 생성하는 것을 알 수 있다. 전압을 0.8 VRHE로 고정하고, 같은 전해질 내에서 시간대전류법을 이용하여 안정성을 그림 2(b)와 같이 실험하였다. P(NDI2OD-T2)로 만들어진 전극은 명확한 광반응성과 함께 10분간의 안정성을 보였다. 광전류 값을 이용하면, 수소의 생산량을 계산 할수 있으며, 이러한 결과를 이용하여, P(NDI2OD-T2)는 광전기화학 물분해전극용 전극으로 쓰일 수 있다.
따라서 본발명은 탁월한 광반응성과 함께 안정성이 좋아 광전기화학 물분해전극용 전극으로 사용되는 현저한 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 투명 전도성 전극인 FTO 위에 P(NDI2OD-T2) 물질을 코팅 하여 제조되는 것으로, 코팅방법은 스핀 코팅방법에 의하며, 상기 스핀 코팅후 열처리 하는 광전기화학 물분해 (Photoelectrochemical water splitting)용 P(NDI2OD-T2)광전극 제조방법에 있어서,
    상기 투명 전도성 전극인 FTO 위에 P(NDI2OD-T2) 물질을 chloroform 용매에 1mg/mL로 녹인 후 스핀코터를 이용하여 3000 rpm으로 30초로 FTO (fluorine doped tin oxide) 기판에 스핀코팅을 한 후, 100℃에서 20분간 열처리 하는 것을 특징으로 하는 광전기화학 물분해 (Photoelectrochemical water splitting)용 P(NDI2OD-T2)광전극 제조방법
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