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Single Layers of WS2 Nanoplates Anchored to Hollow N-doped Carbon Nanofibers as Efficient Electrocatalysts for Hydrogen Evolution
No full textSince hydrogen is considered as one of the most promising energy carriers, alternative to finite fossil fuels, intensive research efforts have been devoted to developing noble metal-free electrocatalysts for hydrogen evolution reaction (HER). In particular, transition metal dichalcogenides (TMDs) such as MoS2 and WS2 have drawn tremendous attention due to their fascinating electrocatalytic activities for HER when they are single-layered or few-layered with numerous catalytically active sites. Unfortunately, their poor intrinsic conductivities hamper their use as electrocatalysts for HER. In this regard, it is an efficient strategy to make a composite, combining single-layered TMDs with highly conductive materials. Herein, single-layered WS2 nanoplates are randomly oriented and uniformly anchored to hollow N-doped carbon nanofibers (WS2@HNCNFs) via coaxial electrospinning and a subsequent two-step thermal treatment. For the coaxial electrospinning, styrene-acrylonitrile (SAN) was used for the core as a sacrificial template while polyacrylonitrile (PAN) and (NH4)2WS4 for the sheath as a robust carbon matrix and single layers of WS2, respectively. The two-step thermal treatment was conducted for the crystallization of WS2 nanoplates, and for the carbonization of the PAN with in situ N-doping. The growth of WS2 nanoplates along the c-axis direction was hindered by the surrounding amorphous carbon matrix, preventing stacking of the WS2 nanoplates. In situ N-doping in the hollow carbon nanofibers was achieved by generated ammonia gas (NH3) as by-product gas during the thermal decomposition of (NH4)2WS4. For comparison, bulk WS2 powder and single layers of WS2 embedded in nitrogen-doped carbon nanofibers were synthesized and electrochemically tested. The distinctive design of the WS2@HNCNFs enables remarkable electrochemical performances. The catalyst electrode exhibited superior electrocatalytic performance with a low overpotential with reduced charge transfer resistance to obtain significant hydrogen evolution, a small Tafel slope of approximately 45 mV/dec, a high exchange current density, and excellent durability. The extraordinary catalytic performance can be attributable to numerous exposed edges of single-layered WS2 and facile electron path ways provided by the hollow N-doped carbon network. In addition, the hollow structure showed increased the Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area, offering easy accessibility for electrolyte to catalytically active sites
광전기화학적 물분해 반응을 위한 고효율 반부식성 실리콘 광음극 구조 설계
No full text학위논문(석사) - 한국과학기술원 : EEWS대학원, 2015.8
,[Vi, 39 :]실리콘 (Si)은 지구상에 풍부한 물질로서 값이 저렴하며, 태양 스펙트럼의 대부분을 흡수할 수 있는 알맞은 밴드갭 에너지를 갖고 있기 때문에 광전기화학적 물분해 반응을 위한 매우 훌륭한 재료라고 할 수 있다. 하지만 실리콘을 물 산화 반응을 위한 광음극으로 사용할 경우 실리콘의 표면이 매우 쉽게 산화 될 뿐만 아니라 심지어 부식 되어 사리질 수도 있기 때문에, 실리콘을 고효율 물분해 광전기화학셀(PEC) 로써 이용하기 위해서는 산화 및 부식 방지 구조가 필수적이다.
이에 본 논문에서는, 수용액 안에서 비교적 안정한 두꺼운 유전체 필름 (i.q. SiO2 ~110nm)과 포토리소그라피 (photolithogoraphy) 식각 공정을 통해 형성된 마이크로 미터 크기의 촉매 패턴 구조를 실리콘 표면에 형성함으로써 고효율 반부식성 실리콘 광음극 구조를 설계하였다. 해당 광전극 구조는 실리콘 표면이 유전체 필름과 패턴 형태의 촉매 구조로 인해 전해질로부터 완전히 격리 되기 때문에 장시간 물 산화 반응 동작에도 매우 안정하며, 이 두 부분이 독립적으로 분리 되어 있기 때문에 각각의 부분을 독자적으로 개선이 가능한 고효율 장수명 광전극 구조라고 할 수 있다.
먼저 본 연구진은 SiO2 필름과 패턴 형태로 증착 된 Pt 촉매 층으로 보호된 실리콘 광전극을 이용하여 본 구조의 광전기화학적 특성을 확인하였으며, 촉매 영역과 광흡수체 영역을 조절함으로써 촉매영역의 증가에 따른 광전기화학적 성능의 변화를 통해 해당 광전극 구조의 최적화 설계가 어떻게 이루어져야 하는지 확인할 수 있었다.
또한 Ni 촉매를 이용한 해당 광전극 구조에서 물산화 전위에서 (1.23V vs RHE) 약 17mA/cm2 의 광전류를 생성하는 고효율 실리콘 광음극을 제작하였으며, 해당 광전극은 24시간 동작 후에도 전류 밀도의 감소나 전극의 손상 없이 동작이 지속적으로 동작이 됨을 확인하였다.
또한, 해당 광전극 구조는 물산화 반응뿐만 아니라 물 환원 반응, 이산화 탄소 환원 반응을 위한 광양극 등의 다양한 광전기화학 셀에 적용이 가능한 기술로 안정성과 효율성을 모두 만족시킬 수 있는 구조이기 때문에, 향후 광전기화학셀 분야를 이끌어 갈 수 있는 기술이라고 생각된다.한국과학기술원 :EEWS대학원
단결정 박막 태양전지 형성을 위한 Si 및 Ge 박막 전이 기술 개발
No full text학위논문(석사) - 한국과학기술원 : EEWS대학원, 2015.2
,[vi, 47 p. :]태양에너지는 환경오염을 야기하는 이산화탄소의 배출없이 전기에너지를 생산할 수 있는 풍족하면서도 궁 극적인 재생에너지이다. 하지만 태양전지의 높은 가격과 낮은 기계적 물성은 태양전지 산업의 활성화에 제약을 주고 있으며, 현재 전체 에너지 생산량의 단 0.04% 의 비중을 차지하고 있다. 따라서 태양전지의 가격을 낮추는 것은 태양전지의 활용범위를 넓히는데 매우 중요하다고 할 수 있다. 최근에 활발히 연구되고 있는 단결정 박막층 생성 기술은 저렴한 생산 비용과 더불어 뛰어난 기계적·전기적 성질을 갖고 있어 이러한 태양전지의 문제점을 해결할 수 있는 유망한 기술로 주목받고 있다. Empty Space in Silicon (ESS) 기술은 1 마이크로 미터 두께의 단결정 박막층을 형성할 수 있는 기술로, 규칙적으로 배열된 다공 구조를 고온에서 열처리하여 얇은 실리콘 박막과 그 아래에 분리층 역할을 하게되는 구 혹은 평판 형태의 기공을 형성하는 기 술이다. 이러한 다공구조의 재조직화는 표면에너지를 최소화하려는 움직임으로 인해 발생하게 되며, 박막의 두께는 다공구조의 지름, 간격, 종횡비에 의해서 결정되게 된다. 그러나, 일반적으로 다공 구조를 형성하는 데 사용되는 포토리소그래피는 비용이 비쌀 뿐만 아니라 다공구조의 크기를 감소시키는데에 한계를 갖고 있어, 박막의 두께를 1 마이크로 미터 이하로 줄이는데 어려움이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 ESS 기술과 나노 다공구조를 이용한 단결정 초박막 실리콘을 제작할 수 있는 차세대 커프리스 박막 제작 기술을 연구하였다. 이를 위해 실리콘 기판 표면에 나노리소그래피와 건식 식각 공정을 이용하여 육방정계로 배열된 나노다공 구조를 형성하였으며, 다공구조의 간격은 다양한 크기의 PS 입자 를 이용하거나 PS 입자의 후처리를 통하여 200 에서 600 나노 미터로 제어하였다. 이렇게 제작된 다양한 형태의 다공구조를 수소분위기의 1100oC 에서 10분간 열처리를 해주면서 다공구조의 재조직 화현상과형성된박막의두께를제어할수있는기술을연구하였다. 그결과,100-350나노미터의두께를 갖는초박막단결정실리콘및구형태의기공을성공적으로형성할수있었다. 또한매우낮은산소부분 압력을가진공기조성에서열처리를할때발견된결함의생성원리와제거방법을연구하였다. 그결과, 산소와 시료가 접촉하는 것을 원천적으로 차단할 수 있는 새로운 열처리 방법을 개발하였으며, 산소에 의한 결함의 생성을 차단할 수 있었다.
이 논문에서는 저비용·고효율의 다중접합 태양전지 형성을 위한 커프리스 박막 제작 기술 또한 개발하 였다. 일반적으로 다중접합 태양전지에 사용되는 III-V족 박막을 에피타시하기 위해서는 고가의 게르마늄 기판이 사용되는데, 이러한 기판 가격은 태양전지 가격의 약 절반을 차지할 정도로 많은 비중을 갖고 있다. 따라서 다중접합 태양전지의 활용 범위를 넓히기 위해서는 기판의 사용량을 매우 효과적으로 감소시킬 수 있는커프리스박막제작기술이매우필요하다고할수있다. 연구결과,약100nm의두께를갖는단결정 초박막 게르마늄을 구 형태의 기공 위에 형성하는데 성공하였다. 게르마늄 박막 형성에 최적화된 열처리 조건을 찾기위해 열처리 분위기와 기판의 결정을 변화시킨 결과, 게르마늄의 열처리 분위기 역시 실리콘과 마찬가지로 수소분위기에서 가장 효과적이었으며, (100)과 (111) 기판 위에 형성된 다공 구조를 이용하여 단결정 게르마늄 박막으로 형성할 수 있었다.한국과학기술원 :EEWS대학원
금속 촉매 화학 식각법을 이용한 나노, 마이크로 구조 인화갈륨 형성
No full text학위논문(석사) - 한국과학기술원 : EEWS대학원, 2015.2
,[x, 47 p :]인화갈륨 (GaP)은 가시광선 대역 빛을 흡수하기에 알맞은 밴드갭 에너지와 이산화탄소 또는 물 환원을 하기 위해 적합한 전도띠 끝 위치를 가지고 있기 때문에 광전기화학적 환원을 통한 태양 연료 (수소 및 메탄, 메탄올 등과 같은 탄소화합물) 생산에 유망한 광전극소재 중 하나이다. 더 효율적인 태양에너지 변환을 위해, 나노 혹은 마이크로 구조 형태의 인화갈륨 형성이 필요한데 이는 이러한 구조들이 우수한 광특성 (예를 들면, 광반사 억제 및 광포획 증가)과 광전기적 특성을 가지기 때문이다. 일차원 나노 및 마이크로 구조를 형성하는 대표적인 방법 중 하나인 VLS 법을 이용하면 금속 촉매 및 고온 조건 하 상변태를 통해 인화갈륨 나노와이어를 형성할 수 있다. 하지만 이렇게 형성된 인화갈륨 나노와이어는 본질적으로 적층결함이 존재하며, 이와 더불어 촉매로 쓰이는 금속입자의 고온에서의 확산으로 인해 나노와이어의 광전기적 특성을 약화시킬 수 있다. 한편, 금속 촉매 화학 식각법은 이러한 결함들이 없는 나노 및 마이크로 구조를 형성하는데 효과적인 방법으로 제시되고 있다. 그러나 인화갈륨과 같은 3-5족 반도체의 나노 및 마이크로 구조 형성을 위한 연구보다는 대부분의 연구가 실리콘 나노 및 마이크로 구조 형성에 집중되어 왔다.
이에 본 논문에서는, 불산 (HF)과 과산화수소 (H2O2) 혼합용액 내에서 진행되는 금속 촉매 화학 식각법을 이용하여 나노, 마이크로 구조 인화갈륨 형성을 보일 것이다. 나노입자 리소그래피와 포토리소그래피를 이용하여 수 나노에서 수 마이크로 크기를 가지는 다양한 모양의 금속들을 인화갈륨 기판 위에 형성하고 이들을 혼합용액에 넣어 무전해 식각을 진행함으로써 인화갈륨 나노콘 구조와 마이크로 메사 (mesa) 구조를 형성할 수 있었다. 이때, 놀라운 점은 촉매로서의 금속의 크기가 수 마이크로 크기로 증가되었을 때 기존에 보고된 일반적인 금속 촉매 화학 식각 과정이 아닌 반대 형태의 역 (inverse) 금속 촉매 화학 식각 과정이 나타났다는 점이다. 즉, 금속이 촉매로서 작용할 뿐만 아니라 부식액에 대해 마스크로서 작용하여 금속으로 덮여 있지 않은 인화갈륨 부분에서 더 많은 식각이 발생하였다. 이를 통해 본 연구진은 인화갈륨 마이크로 메사 구조를 형성될 수 있었다. 위 결과에 더하여, 본 연구진은 과산화수소 농도에 따른 인화갈륨 나노, 마이크로 구조의 식각 정도의 차이 및 식각 시간에 따른 나노, 마이크로 구조의 높이 변화와 같은 다양한 결과들 역시 제시할 것이다.한국과학기술원 :EEWS대학원
이산화탄소 환원 반응을 위한 전기화학적 가스 확산 시스템
No full text학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과, 2019.8,[iv, 32 p. :]According to Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), carbon dioxide is considered the main reason for global warming. As global warming problems become deteriorated, electrochemical carbon dioxide reduction reaction () has received attention that is promising route for storing intermittent renewable electrical energy in the form of valuable carbon-based fuels and chemicals while reducing the in the atmosphere. Catalysts is essential for due to stable characteristics of molecules. The products of depends on the kind of catalysts. Gold and silver is the representative catalysts for producing CO and copper is the representative catalysts that can produce methane, methanol, ethylene and ethanol and so on. Many researchers have used liquid phase electrolyzer that is dissolved gas in electrolyte, however, the current density of is limited by the transport limit of reactant because the solubility of gas in aqueous solution is very low (33 mM at 25 , 1 atm).
In this thesis, we constructed a gas phase electrolyzer that is not affected by the solubility of gas in aqueous solution. We verified that the gas phase electrolyzer shows better performance compared to liquid phase electrolyzer using commercial silver powder. Moreover, we achieved over than 300 mA/ of CO partial current density with higher than 90 % CO selectivity by employing Au25 clusters to the gas phase electrolyzer. Then, we established solar-powered gas phase electrolyzer using Au25 clusters and heterogeneous with intrinsic thin layer (HIT) cells. We achieved 7.61 % of solar to CO conversion efficiency through the solar-powered gas phase electrolyzer. At last, we tested our solar-powered gas phase electrolyzer at dilute streams and recognized that 40 % of in gas streams shows similar solar to CO conversion efficiency with concentrated CO2 streams.한국과학기술원 :신소재공학과
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Full text linkWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
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