Photocatalytic hydrogen production is a promising technology for storing solar energy as hydrogen energy and therefore building a sustainable hydrogen energy society. However, the industrialization of this technology is required to overcome the current low efficiency. In this thesis, we study investigation of optimizing the semiconductor heterostructure design to enhance overall photocatalytic efficiency. Specifically, optimizing CdSe core-position inside CdS nanorod shell (CdSe/CdS dot-in-rod) increases overall photocatalytic activity. As the CdSe core-position moves toward the center inside the CdS nanorod shell, photocatalytic hydrogen generation activity of CdSe/CdS dot-in-rod increases. This heterostructure design optimization is a general and fundamental strategy that can be applied to heterogeneous photocatalysts composed of other materials, and provides a foundation for photocatalytic hydrogen production industrialization.
광촉매를 이용한 수소 생산은 빛 에너지를 수소 에너지로 저장하는 기술로, 수소 에너지 기반의 지속 가능한 사회를 구축하는 기술로써 주목받고 있다. 하지만 기술의 산업화를 위해서는 광촉매의 낮은 효율을 극복하는 것이 요구된다. 본 학위논문에서는 반도체 나노입자의 이종구조 설계를 최적화하여 광촉매의 효율을 증가시키는 연구를 수행하였다. 그중, 셀렌화 카드뮴 코어/황화 카드뮴 나노막대 이종구조에서 나노막대 내부 코어의 상대적인 위치를 조절하여 광촉매 수소 생성을 증가시켰다. 나노 막대 내부에서 셀렌화 카드뮴 코어가 가운데에 위치함에 따라 광촉매 수소 생성 반응이 증가하는 것을 관찰하였다. 이러한 이종구조 최적화 전략은 다른 물질로 구성된 광촉매에도 적용할 수 있는 근본적이고 범용적인 전략이라는 의의를 가진다.
