Research for the metal nanoparticles and nanostructures is under active discussion and development in the field of nanoscience and nanotechnology due to their promising applicable potentials. The properties of the metal nanostructures are sensitive to their size, composition, morphology (described by the shape, dimensional anisotropy, structure, and crystallinity). Most of all, thanks to their unique property, hollow nanostructures with porous framework have advantages of enhancing the catalytic activity and stability or optimizing the catalytic efficiency.
In chapter 2, the study on the multi-metallic alloy nanotubes with nanoporous framework was de-scribed. co-reduction of multiple metal precursors with sodium citrate in the presence of ZnO nanowires rapidly yielded Pt-Pd, Pt-Ag, and Pd-Ag binary alloy nanotubes, as well as Pt-Pd-Ag ternary alloy nanotubes. The pre-pared multi-metallic nanotubes possess nanoporous frameworks composed of three-dimensionally intercon-nected nanoparticles, resulting in improved catalytic activities and stabilities toward alcohol electro-oxidation as well as mechanical robustness.
In chapter 3, the study on one-pot self-templating synthesis of Pt hollow nanostructures and their cata-lytic properties for CO oxidation was described. well-defined Pt hollow nanostructures with octahedral and hexagonal frame-like morphologies were prepared by a facile one-pot self-templating route with no assistance of preformed template or shape-directing agent. The hexagonal frame-like Pt hollow structures exhibited signif-icantly enhanced catalytic activity toward CO oxidation reaction compared to the octahedral Pt hollow nanostructures due to their higher oxidation state of Pt.
금속 나노 입자는 다양한 분야에서 응용될 수 있어 활발히 연구되고 있는 물질이다. 나노 입자의 제조 방법들 중 bottom-up 방식은 나노 입자의 균일성을 높이고 성분 및 크기 조절 등이 용이하여 많이 이용되는 방법이며, 나노 입자의 크기를 조절하여 표면적을 넓히는 것을 넘어서 모양이 조절된 나노 입자도 합성할 수 있게 한다. 그 중에서도 다공성 정공 구조로 조절된 나노 입자는 구조가 주는 특이성으로 인해 반응의 효율이나 선택성을 높일 수 있는 이점이 있고, 이로 인해 촉매적 효율을 최적화 시킬 수 있기 때문에 연구의 가치가 높다.
2장에서는 나노 다공성 틀 구조의 다중 금속 나노 튜브에 관한 연구를 다룬다. 기판 위에 자란 산화아연 나노 와이어를 템플레이트로 이용하여 여러 종류의 금속 전구체들이 그 표면 위에서 환원되도록 유도하는 방법을 연구하였고, Pt-Pd, Pt-Ag, 또는 Pd-Ag로 구성된 이중 금속 나노 튜브와 Pt-Pd-Ag로 이루어진 삼중 금속 나노 튜브를 합성할 수 있었다. 합성된 다중 금속 나노 튜브는 연료 전지의 음극에서 일어나는 반응 중 하나인 에탄올 산화 반응에 대하여 높은 촉매 활성 및 안정성을 보였고, 플렉서블 기판 위에 구현된 패턴화된 금속 나노 튜브 어셈블리도 높은 기계적 강도를 나타내었다.
3장에서는 속이 빈 모양의 Pt 나노촉매의 합성과 이들의 일산화탄소 산화 반응에 대한 촉매 활성도에 관한 연구를 다룬다. One-Pot 자가주형 방법으로 Pt 전구체와 Ag 전구체로 이루어진 코디네이션 폴리머를 합성하고 이를 통해 정8면체 정공모양과 육각링 모양을 가지는 Pt 나노구조 제조기술을 개발하였다. 합성된 나노구조체는 XPS 표면 분석을 통해 각각 Pt와 Pt oxide 상태로 존재함을 확인할 수 있었고, 일산화탄소 산화반응에 대하여 백금의 산화상태가 높은 육각링 모양의 나노구조체가 산화상태가 낮은 정8면체 정공모양의 나노구조체보다 활성이 높게 나타나는 것을 확인하였다.
