Due to greenhouse gas emission, problem of global warming is arising more seriously annually. Especially, use of fossil fuels which is one of the main reason for global warming is a crucial issue. For this reason, many alternative energy sources that can replace current fossil fuel is getting attention. One of the most promising next generation energy is hydrogen, and there has been many studies to efficiently produce hydrogen. Many catalysts have therefore been researched and one of the most appealing one is photoelectrochemical (PEC) catalyst. PEC catalyst works as semiconductor excites electrons by the absorbed light, and use these electrons in addition to the applied bias for catalytic reaction. Thus, it is important for the catalyst to absorb the fixed amount of light efficiently and use the excited electrons for the desired reaction without much loss. In the current work, we fabricated hemisphere nanostructure with copper oxide and efficiently absorbed light. Also, we increased surface area compared to the film structure in order to increase the catalytic reaction site. PEC test was conducted in order to confirm the effect of the nanostructure. By the hemisphere nanostructure, current density of the fabricated sample was higher compared to film sample, and we could infer that efficient catalytic reaction took place.
매년 온실가스의 배출과 그에 따른 온난화로 전세계적인 문제가 심화되고 있다. 특히나 온실가스를 배출하는 가장 큰 요인인 화석 연료의 사용이 문제가 되고 있다. 그렇기 때문에 이러한 화석 연료를 대신할 다양한 에너지원이 각광을 받고 있다. 그 중에서도 수소가 차세대 재생 에너지로 많은 기대를 받고 있으며, 이를 위해 수소를 효율적으로 전환하는 연구 역시 많이 진행되고 있다. 현재까지 다양한 촉매가 개발되었는데, 그 중에서도 특히 빛을 이용하는 광전기 촉매가 주목을 받고 있다. 광전기 촉매는 반도체가 빛을 받아 전자를 들뜨게 해서 이를 전기와 함께 촉매 반응에 이용하게 되는데, 결국 같은 빛의 양을 얼마나 효율적으로 흡수하여 전자를 들뜨게 하는지가 중요하다. 또한, 이 들뜬 전자가 반응까지 얼마나 유지되며 이를 효과적으로 사용할 수 있는지 역시 중요하다. 본 연구에서는 산화 구리로 반구형 나노 구조체를 만들어 빛을 효과적으로 흡수하였다. 또한, 필름 형태의 촉매에 비해 표면적을 넓혀 반응이 일어날 수 있는 면적을 증가시켰다. 위와 같은 나노 구조체의 효과를 확인하기 위해 광전기 촉매 테스트를 진행하였다. 위의 만든 나노 구조체로 인해 전류 밀도가 필름 형태의 촉매에 비해 증가한 것을 확인하였으며, 이를 통해 촉매 반응이 효과적으로 일어났음을 확인할 수 있었다.
