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Synthesis of structure and composition controlled metal nanostructures and their application as catalyst for electroreduction of carbon dioxide = 구조와 조성이 조절된 금속 나노구조체의 합성과 이산화탄소 전기환원 촉매로써의 응용
서명 / 저자 Synthesis of structure and composition controlled metal nanostructures and their application as catalyst for electroreduction of carbon dioxide = 구조와 조성이 조절된 금속 나노구조체의 합성과 이산화탄소 전기환원 촉매로써의 응용 / Hyunwoo Yang.
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2020].
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초록정보

Electrochemical $CO_2$ reduction reaction (CO2RR) has been actively investigated because it enables to decrease the $CO_2$ existing in atmosphere and to produce valuable chemicals such as hydrocarbon or alcohols. However, there are many obstacles still remains that originated from individual characteristics of catalyst materials. The numerous attempts have been reported to achieve efficient CO2RR from changing catalyst elements to modifying size, surface structure, lattice structure, and composition of catalyst. In this dissertation, we study the synthesis of structure and composition controlled metal nanostructures and their enhanced properties in applications as catalysts of CO2RR. In chapter 2, the study on the lattice structure modified heteroatom-doped Pd nanosheets (Pd NSs) was described. Solvothermal treatment of synthesized Pd NSs with DMF, $NaH_2PO_2$·x$H_2O$, and borane THF yielded H, P, and B doped Pd NSs, respectively. The prepared doped Pd NSs possess 2D Pd structures composed of modified lattice structure, resulting in enhanced CO2RR catalytic activity as well as suppressing hydrogen evolution reaction (HER), the competing reaction. Moreover, the B doped Pd NSs exhibited unique selectivity toward ethanol due to their enlarged fcc/hcp intermediate lattice structure. In chapter 3, the study on the carbon monoxide (CO) assisted synthesis of Au nanoparticles (NPs) and their applications toward CO2RR was described. Hydrothermal treatment of CO gas bubbled CTAC solutions with $HAuCl_4$ and ascorbic acid yielded Au NP synthesized with CO (Au-CO NPs). The surface structure synthesized by CO as blocking agent and the low coordination atoms on Au-CO NPs exhibited significantly desirable selectivity, selectivity toward ethanol due to their enhanced binding strength of key intermediate CO in CO2RR.

이산화탄소의 전기화학적 환원 반응은 대기중 이산화탄소의 양을 감소시키면서 가치 있는 물질을 생성하기에 최근 매우 활발하게 연구되어 왔다. 하지만 아직 각 촉매 물질의 단점을 극복하지는 못한 상태이다. 효과적인 이산화탄소 전기화학 환원반응을 위해 촉매 원소의 종류, 크기, 구조와 조성을 조절하는 등 많은 시도들이 있었다. 본 학위 논문에서는 구조와 조성이 조절된 금속 나노구조체의 합성과 전기화학적 이산화탄소 환원반응에의 응용을 연구하고자 한다. 제 2장에서는 이종 원소를 함유하는 결정 구조가 조절된 여러 가지 팔라듐 나노 시트에 대해 다루었다. 수소, 인, 붕소가 도핑된 팔라듐 나노 시트는 조절된 결정 구조로 인해 경쟁 반응인 수소 발생 반응을 억제함과 동시에 증강된 반응 활성을 보여주었다. 또한, 붕소가 도핑된 팔라듐 나노 시트는 확장된 결정구조인 fcc/hcp 중간구조의 결정 구조로 인해 에탄올로의 특별한 선택성을 보여주었다. 제 3장에서는 일산화탄소가 보조된 금 나노 입자의 합성법과 이산화탄소 전기 환원 반응에의 응용을 다루었다. 합성된 금 나노 입자는 일산화탄소를 차단제로 사용하여 합성된 표면 구조와 낮은 배위 원자로 인해 에탄올로의 선택성을 보여주었다. 이러한 선택성은 반응 중간체인 일산화탄소의 결합 세기가 증강된 것으로 인해 발생하였다.

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청구기호 {DCH 20002
형태사항 iii, 40 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 양현우
지도교수의 영문표기 : Sang Woo Han
지도교수의 한글표기 : 한상우
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 화학과,
서지주기 Including references.
주제 carbon dioxide
nanocatalyst
metal catalyst
electrochemical reduction
catalyst
palladium
gold
이산화탄소
나노 촉매
금속 촉매
전기화학환원
촉매
팔라듐
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