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  • 이지훈 교수(전자공학과과) 연구팀, 고전류 밀도 수소 생산 위한 NiBP 구체 고유 전기촉매 활성 개선 위한 Xtrinsic 헤테로 텅스텐 도핑법 개발

    조회수 462 | 작성일 2024.11.12 | 수정일 2024.11.12 | 홍보팀

  • 이지훈 교수(전자공학과과) 연구팀, 고전류 밀도 수소 생산 위한 

    NiBP 구체 고유 전기촉매 활성 개선 위한 Xtrinsic 헤테로 텅스텐 도핑법 개발 

    - 국제 저명학술지 Elsevier 출판 ‘Materials Today Energy (IF:9.0)’ 논문 게재 -

     

    본교 전자공학과 이지훈 교수 연구팀은 나노소자 연구소 임술삼 연구원(1저자)과 함께 높은 전류 밀도 수소 생산을 위한

    NiBP 구체의 고유 전기촉매 활성을 개선하기 위한 외부 Xtrinsic 헤테로 텅스텐 원자 도핑법 구현을 세계 최초로 성공했다.

     

    이지훈 교수(전자공학과과) 연구팀, 고전류 밀도 수소 생산 위한 

NiBP 구체 고유 전기촉매 활성 개선 위한 Xtrinsic 헤테로 텅스텐 도핑법 개발
    본 연구에서는 전반적인 물 분해 응용을 위해 열수 합성 및 담금 도핑 접근법을 사용하여 W가 도핑된 NiBP 전기촉매를 설계하였다. Xtrinsic 헤테로원자 도핑은 새로운 활성 부위의 생성, 향상된 전도성 및 흡착/탈착 에너지의 최적화를 통해 전기촉매의 전기화학적 성능을 향상시키는 효과적인 접근 방식이다. W가 도핑된 NiBP 구체는 HER (수소 발생 반응) OER (산소 발생 반응)에 대해 각각 1M KOH500mA/cm2에서 260mV 380mV의 과전위를 나타내었다. 이중 기능성 W 도핑 NiBP 전극은 우수한 2-E 물 분해 효율을 보여 2,000mA/cm2의 고전류 밀도 (High Current Density, HCD)에서 단 2.66V의 낮은 셀 전압만 필요하며 벤치마크 Pt/C||RuO2 시스템을 크게 능가하였다. 또한, 120시간 연속 물 분해 작업으로 눈에 띄는 열화 없이 우수한 안정성을 나타내었다. 하이브리드 Pt/C|| W/NiBP2,000mA/cm2에서 2.54 V의 추가 감소된 전압을 보여주었다. 실질적인 성능 향상은 텅스텐을 통한 중간체의 증가된 활성 사이트, 향상된 전도성 및 최적화된 흡착/탈착 에너지에 기인할 수 있다.

    사진 설명: 높은 전류 밀도 작동에서 전반적인 물 분해를 위해 NiBP 구체의 고유 전기촉매 활성을 개선하기 위한 외부 텅스텐 도핑 접근법 개략도 (Materials Today Energy, 2024) 

    사진 설명: 높은 전류 밀도 작동에서 전반적인 물 분해를 위해 NiBP 구체의 고유 전기촉매 활성을 개선하기 위한 외부 텅스텐 도핑 접근법 개략도 (Materials Today Energy, 2024)

    연구진은 Shusen Lin(연구원, 광운대 1저자), Rutuja Mandavkar(박사과정, 광운대), Md Ahasan Habib (박사과정, 광운대), Mehedi Hasan Joni (박사과정, 광운대), Sumiya Akter Dristy (박사과정, 광운대), Jae-Hun Jeong(연구교수, 광운대-교신저자), Jihoon Lee(교수, 광운대 - 교신저자)이며, 광운대 단독연구로 진행되었다. 임술삼 (Shusen Lin) 연구원은 2019년 광운대 전자과 석박통합과정으로 입학하여, 현재 광운대 나노소자 중점연구소 박사후 연구원으로, 현재까지 다양한 분야의 연구에 참여하여, 다수의 논문을 출판하였다. 임술삼 연구원은 연구원 기간중, 우수한 연구 성과를 추가적으로 발표하여, 본국 우수 대학에서 후학 양성 및 연구를 이어가고 싶다는 포부를 밝혔다.

    이번 연구는 한국연구재단과 교육부가 추진하는 Brain Korea 21 Plus (BK-21 ), 중점연구소 사업 및 광운대학교의 지원으로 수행되었고 연구결과는 과학전문지 Materials Today Energy (JCR IF: 9.0) 202411월에 “Extrinsic tungsten doping to improve the intrinsic electrocatalytic activity of NiBP spheres for overall water splitting under high current density operation”의 제목으로 게재 되었다. * Publication Web link: https://doi.org/10.1016/j.mtener.2024.101737

    한편, 이지훈 교수 연구팀은 효율성이 높으며 성능이 우수한 나노소재 및 메타표면 기반의 다양한 광전자 디바이스, 에너지 디바이스 및 시스템 기술 연구 등을 진행 중에 있으며 현재까지 180여 편의 JCR 상위 SCI 논문을 출판하고 있다. 이지훈 교수는 세계 저명 출판사의 SCI 저널지 Assistant Editor Editorial Board 직을 비롯해 다양한 SCI급 국제저널의 Guest Editor직과 국제 컨퍼런스의 다양한 커미티 및 오거나이즈 직도 맡고 있다. 또한 Nano-Micro Letters (IF 31.6), Advanced Materials (IF 27.4)지외 30SCI 저널지의 리뷰어로도 활동 중이다.

     

담당부서 : 홍보팀 / 연락처 : 02-940-5504