수소화 붕소나트륨 (NaBH₄) 탈수소화를 위한 MoO₃에 의해 촉진된 롤업 니켈 촉매
Rolled-up Nickel catalyst promoted by MoO₃ for sodium borohydride (NaBH₄) dehydrogenation.
- 주제(키워드) Rolled-up method , 니켈 촉매 , 수소화 붕소나트륨(NaBH4) , 수소 생산
- 주제(DDC) 621.042
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 류학기
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000032480
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 연구에서는 NaBH4의 탈수소화를 위한 촉매로 roll-up 구조를 가지는 3D 관형 형태의 Ni 촉매를 제안한다. 전체 345 nm 두께의 Ni 필름과 100 nm 두께의 희생층이 e-beam 증착에 의해 연마된 Si 웨이퍼 상에 증착 되었다. 희생층이 탈이온수에 식각 될 때, 물리적 기상증착 과정 중 발생한 박막 내부의 응력 혹은, 추가적인 가열에 의해 발생한 열응력으로 인하여 Ni 박막은 자연스럽게 3D roll-up 구조를 갖게 된다. 촉매 성능을 평가하기 위해 수상 치환법을 이용하였다. 비정질 MoO3를 희생층으로 사용한 3층 적층 구조에서 최대 촉매 성능을 보였으며, 반복 사용 후에도 안정성이 유지됨을 확인하였다. X-선 광전자 분광법에 의한 표면 연구를 통하여 MoO3 성분이 촉매 성능을 향상시키는 점을 확인하였다. 제타 전위 측정과 KPFM 분석으로 MoO3로 인하여 표면 전자 밀도가 증가함을 확인하여 촉매의 표면 전기화학적 특성을 확인하였다. 끝으로 roll-up Ni 촉매 및 촉매 제조 공정 중 사용하는 기판은 재사용이 가능하며, Ni 촉매 층의 두께가 얇아지더라도 촉매 효율이 유지됨을 확인하여 경제적 이점이 있음을 확인하였다.
more목차
1. 서론 및 이론적 배경 1
A. 수소 (Hydrogen, H2) 에너지 1
B. 수소화 붕소나트륨 4
C. 촉매 8
가) 촉매의 종류. 8
나) 전이금속 촉매 메커니즘 11
다) 기존 연구된 금속 촉매의 형태 및 그 장단점. 13
D. Roll-up method 15
가) Roll-up method의 정의 및 예시 15
나) Roll-up method의 장단점 및 응용방안 제시 19
2. 실험 방법 20
A. 희생층 및 Ni 박막 증착. 20
B. 추가 열처리 20
C. 분석방법. 22
가) X-ray diffraction (XRD) 분석 22
나) 수상치환법 (Water substitution) 22
다) X선 광전자 분광법 (X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS) 23
라) 제타 전위(Zeta potential) 측정 24
마) 켈빈 프로브 힘 현미경 (KPFM) 분석 24
3. 결과 및 고찰 30
A. 추가 열처리에 따른 박리 및 표면 산화 결과 30
B. 희생층 종류에 따른 촉매 효율 변화. 34
C. 희생층 변화에 따른 표면 전기화학적 특성 변화. 37
가) 제타 전위 측정 결과. 37
나) KPFM 측정 결과. 37
D. 촉매 구조에 따른 촉매효율 변화 및 재사용성 42
E. 저 농도에서의 촉매 성능 및 두께에 따른 성능 변화 확인 44
4. 결론 46
참고 문헌 47
