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Density functional study of the hydrogen evolution reaction activity of cobalt-embedded $C_2N$ = 코발트 삽입 2 차원 $C_2N$ 의 수소발생 반응 활성의 밀도 범함수론 연구
서명 / 저자 Density functional study of the hydrogen evolution reaction activity of cobalt-embedded $C_2N$ = 코발트 삽입 2 차원 $C_2N$ 의 수소발생 반응 활성의 밀도 범함수론 연구 / Min Jong Noh.
저자명 Noh, Min Jong ; 노민종
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2017].
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초록정보

The supported metal atomic nanostructures are strong candidates as heterogeneous catalysts in industrial processes. It has long been recognized that the size of metal in the nanoparticles is one of the most important factors that determine performance of the supported metal catalysts. Recently, a new type of 2D-material called $C_2N-h2D$, which is suitable for metal supported nanostructure, is synthesized in experiment. They also checked for its hydrogen evolution reaction (HER) performance by implementing cobalt embedded on $C_2N-h2D (Co@C_2N)$. But there is no clear answer to explain the mechanism of HER. Based on the density functional theory (DFT) calculation, we carry out to determine a probable mechanism between a single atom catalyst and quantum tunneling in HER at $Co@C_2N$. We show that a single cobalt atom leads to the HER performance rather than the quantum tunneling effect from massive cobalt. We expect that our results will be used basic knowledge for many applications in $C_2N-h2D$ materials

금속 원자를 포함하는 나노 구조는 이종 접합 촉매로서의 강력한 후보 물질로 떠오르고 있다. 나노 구조 내에서의 금속의 크기는 이종 접합 촉매의 활성을 결정짓는 가장 중요한 요소로 알려져 있다. 최근에, 새로운 2차원 물질인 $C_2N-h2D$ 가 합성된 것이 실험적으로 보고 되었다. 이 $C_2N-h2D$ 는 그 구조가 금속 원자를 포함하기에 아주 적합한 물질로서 그 구조를 나타내고 있다. 또한 코발트 원자를 도입한 $C_2N-h2D$ 물질의 경우는 좋은 수소 방출 반응을 나타낸 것이 보고되었다. 그러나 아직까지 어떤 구조에서, 어떤 원인이 작용하여 수소 방출 반응을 만들어 내는지에 대한 명확한 설명은 부재하다. 밀도 범함수 계산 방법에 기초하여, 수소 방출 반응을 촉진시킬 가능성이 있는 1) 단일 금속 원자 촉매와 2) 양자 터널링 효과 메커니즘에 대하여 코발트 $C_2N-h2D$ 물질에 대한 규명을 시도하였다. 그 결과 양자 터널링 효과 보다 단일 금속 원자 촉매 메커니즘이 수소 방출 반응 메커니즘을 설명하기에 더 적합한 것으로 나타났다. 이 결과는 앞으로의 $C_2N-h2D$ 물질 기반의 응용 및 확장 가능성에서 좋은 기초 연구가 될 것이다.

서지기타정보

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청구기호 {MEEW 17004
형태사항 vii, 39 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 노민종
지도교수의 영문표기 : Yong-Hoon Kim
지도교수의 한글표기 : 김용훈
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : EEWS대학원,
서지주기 References : p. 36-37
주제 Density functional theory
Nitrogenated holey two-dimensional structures
Hydrogen evolution reaction
nanomaterial catalysts
2D-materials
밀도 범함수 이론
C2N-h2D
수소 방출 반응
나노 구조 촉매
2D 구조
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