Recently, the environmental problems including global warming have emerged as a major issue in the human. The atmospheric concentration of carbon dioxide ($CO_2$) have increased from 180 ppm in pre-industrial era to 400 ppm on 2017 by large consumption of fossil fuel. Also, the utilization of renewable energy source is attractive to solve the energy crisis and environmental problems instead of fossil fuel consumption. Thus, the conversion of carbon dioxide using renewable energy have attracted much interest to store the energy into valuable chemical and fuels. However, until now, the conversion efficiency using clean and sustainable energy source such as solar energy and electrical energy is insufficient due to extreme inertness of $CO_2$. In this thesis, we developed the heterogeneous catalyst by nanostructure control and hybrid of nanomaterials to improve the conversion rate and selectivity of photocatalytic and electrocatalytic reduction of $CO_2$. This study for nanomaterial design and catalytic conversion of $CO_2$ is expected to give an insight into the solar energy harvesting and $CO_2$ problem.
최근 급격한 기후변화 및 환경문제의 관심이 늘어나고 있다. 에너지 수요 및 화석연료 사용량의 증가로 인하여, 대기 중 이산화탄소 농도는 산업화 이전에 180 ppm에서 2017년 현재 400 ppm까지 급증하였다. 한편, 환경친화적이고 지속가능한 재생에너지의 사용은 화석연료를 대체하여 에너지 문제 및 환경문제를 해결 할 수 있는 방법으로 제시되고 있다. 따라서, 재생에너지를 이용한 이산화탄소의 고부가가치 화합물, 연료로의 전환은 재생에너지를 저장하고 이산화탄소를 저감하는 효과를 동시에 얻을 수 있다. 그러나, 현재 기술로는 태양에너지 및 재생전기에너지를 이용하여 이산화탄소를 전환하는 것은 이산화탄소의 높은 안정성 때문에 매우 낮은 효율을 보인다. 본 학위논문에서는, 나노구조 조절 및 나노물질복합체 개발을 통하여 이산화탄소의 전환효율 및 선택성을 증가시키고자 한다. 본 연구들을 통하여 태양 에너지의 안정적 저장, 활용 및 이산화탄소의 환경적 문제를 해결할 수 있을 것이라고 예상한다.
