Synergistically increased oxygen evolution reaction (OER) of manganese oxide (MnO2) catalyst is introduced with surface-modified halloysite nanotube (Fe3O4-HNTs) structure. The flake shaped MnO2 catalyst is attached on the nanotube template (Fe3O4-HNTs) by series of wet chemical and hydrothermal method. The strong interaction between MnO2 and Fe3O4-HNTs maximized active surface area and inter-connectivity for festinate charge transfer reaction for OER. The synergistical effect between Fe3O4 layer and MnO2 catalyst enhance the Mn3+/Mn4+ ratio by partial replacement of Mn ions with Fe. The relatively increased Mn3+/Mn4+ ratio on MnO2@FHNTs induced 𝜎* orbital (eg) occupation close to single electron, improving the OER performances. The MnO2@FHNTs catalyst exhibited the reduced overpotential of 0.42 V (E vs. RHE) at 10 mA/cm2 and Tafel slope of (99 mV/dec), compared with that of MnO2 with unmodified HNTs (0.65 V, 219 mV/dec) and pristine MnO2 (0.53 V, 205 mV/dec). The present study provides simple and innovative method to fabricate nano fiberized OER catalyst for a broad application of energy conversion and storage systems.
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.56
no.3
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pp.201-207
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2023
Eu3+-doped SnO2 (SnO2:Eu3+) phosphor thin films were grown on quartz substrates by radio-frequency magnetron sputtering. The deposition temperature was varied from 100 to 400 ℃. The X-ray diffraction patterns showed that all the thin films had two mixed phases of SnO2 and Eu2Sn2O7. The 880 nmthick SnO2:Eu3+ thin film grown at 100 ℃ exhibited numerous pebble-shaped particles. The excitation spectra of SnO2:Eu3+ thin films consisted of a strong and broad peak at 312 nm in the vicinity from 250 to 350 nm owing to the O2--Eu3+ charge transfer band, irrespective of deposition temperature. Upon 312 nm excitation, the SnO2:Eu3+ thin films showed a main emission peak at 592 nm arising from the 5D0→7F1 transition and a weak 615 nm red band originating from the 5D0→7F2 transition of Eu3+. As the deposition temperature increased, the emission intensities of two bands increased rapidly, approached a maximum at 100 ℃, and then decreased slowly at 400 ℃. The thin film deposited at 200 ℃ exhibited a band gap energy of 3.81 eV and an average transmittance of 73.7% in the wavelength range of 500-1100 nm. These results indicate that the luminescent intensity of SnO2:Eu3+ thin films can be controlled by changing the deposition temperature.
Wang, Jun Hui;Tang, Jia-Yao;Fan, Jia-Yi;Meng, Ze-Da;Zhu, Lei;Oh, Won-Chun
Korean Journal of Materials Research
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v.32
no.2
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pp.57-65
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2022
Herein a rich, Se-nanoparticle modified Mo-W18O49 nanocomposite as efficient hydrogen evolution reaction catalyst is reported via hydrothermal synthesized process. In this work, Na2SeSO3 solution and selenium powder are used as Se precursor material. The structure and composition of the nanocomposites are characterized by X-ray diffraction (XRD), high-resolution field emission scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), EDX spectrum analysis and the corresponding element mapping. The improved electrochemical properties are studied by current density, and EIS analysis. The as-prepared Se modified Mo-W18O49 synthesized via Na2SeSO3 is investigated by FE-SEM analysis and found to exhibit spherical particles combined with nanosheets. This special morphology effectively improves the charge separation and transfer efficiency, resulting in enhanced photoelectric behavior compared with that of pure Mo-W18O49. The nanomaterial obtained via Na2SeSO3 solution demonstrates a high HER activity and low overpotential of -0.34 V, allowing it to deliver a current density of 10 mA cm-2.
Recently, as soldiers are allowed to use mobile phones, cases are frequently transferred from the police to the military due to criminal acts, and digital evidence is collected separately from the reliability of previous investigations, such as overlapping seizure and search procedures. In this study, through in-depth interviews with practitioners in charge of digital evidence in the military, police, and courts, problems related to digital evidence handling, such as infringement of evidence ability due to overlapping human factors and procedures, are derived and analyzed. The presented procedure verified the effectiveness of the procedure through case analysis, and is expected to contribute to the guarantee of the evidence capacity of digital evidence and the efficiency of handling cases.
The formation of inclusion complexes between ${\beta}$-cyclodextrin and diethylenetriamine substituted-pyridine copper(II) perchlorate; [Cu(dien)(sub-py)] $(ClO_4)_2$, were studied by spectrophotometric methods. On account of charge-transfer band(MLCT) and $^2T_2{\rightarrow}^2E$, the two high peaks were observed as an inclusion complex for the [${\beta}$-CD]$[Cu(dien)(p-Cl-py)]^{2+}$ in the ultraviolet region of the spectrum. The ${\beta}$-CD and $[Cu(dien)(sub-py)]^{2+}$ ion formed a 1:1 complex, and the formation constants were decreased with the increasing temperatures, due to weak binding energy between ${\beta}$-CD and $[Cu(dien)(sub-py)]^{2+}$ ion. This reaction was controlled by enthalpy. In a correlation of the Hammett substituent constants and formation constants for the reaction, formation constants were increased by strong binding energy in the inclusion complexes when electron donating groups were substituted in pyridine ring.
Duyoung Kwon;Hien Van Pham;Pungkeun Song;Sungmo Moon
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.14
no.4
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pp.311-319
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2023
This work was performed to characterize the electrochemical behavior of AZ31 Mg alloy in neutral aqueous solutions where Cl-, SO42-, PO43-, and F- ions were present and pH was adjusted to 6 to exclude the contribution of H+ and OH- ions. Open-circuit potential (OCP) transient, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potnetiodynamic polarization curves were employed. The OCP value appeared to decrease in the order of F- > Cl- > SO42- > PO43- ions while corrosion current density increased in the same order. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) data showed two capacitive arcs in all the solutions and one more inductive arc appeared in PO43--containing solution. By fitting of two capacitive arcs, capacitance of dense film (Cdf), resistance of porous film (Rpf) and double layer capacitance (Cdl) and charge transfer resistance (Rct) beneath the porous films were obtained. A simplified model in which various thicknesses and coverages of dense and porous films are assumed to be present on the AZ31 Mg alloy surface, is suggested to explain the effects of four different anions on the electrochemical behavior of AZ31 Mg alloy.
Exploring earth-abundant, highly effective and stable electrocatalysts for electrochemical water splitting is urgent and essential to the development of hydrogen (H2) energy technology. Iron-cobalt layered double hydroxide (FeCo-LDH) has been widely used as an electrocatalystfor OER due to its facile synthesis, tunable components, and low cost. However, LDH synthesized by the traditional hydrothermal method tends to easily agglomerate, resulting in an unstable structure that can change or dissolve in an alkaline solution. Therefore, studying the real active phase is highly significant in the design of electrochemical electrode materials. Here, metal-organic frameworks (MOFs) are used as template precursors to derive FeCo-LDH from different iron sources. Iron salts with different anions have a significant impact on the morphology and charge transfer properties of the resulting materials. FeCo-LDH synthesized from iron sulfate solution (FeCo-LDH-SO4) exhibits a hybrid structure of nanosheets and nanowires, quite different from other electrocatalysts that were synthesized from iron chloride and iron nitrate solutions. The final FeCo-LDH-SO4 had an overpotential of 247 mV with a low Tafel-slope of 60.6 mV dec-1 at a current density of 10 mA cm-2 and delivered a long-term stability of 40 h for the OER. This work provides an innovative and feasible strategy to construct efficient electrocatalysts.
To improve charge transfer and surface contact between NiO and perovskite, sol-gel derived NiO is modified with [2-(9H-car-bazol-9-yl)ethyl] phosphonic acid (2PACz) in p-i-n structured perovskite solar cells (PeSCs). The phosphonic acid head group in the 2PACz can bind to the hydroxyl groups on the surface of NiO by a condensation reaction, which results in a better-matched energy level with the valence band of perovskite layers, reducing nonradiative recombination and energy loss. Furthermore, the formation of pin-hole free perovskite films is observed in the 2PACz modified NiO system. Consequently, the combination of sol-gel processed NiO with optimal 2PACz exhibits a higher efficiency of 17.08% and superior stability under ambient air conditions without any encapsulation, compared to a bare NiO based device showing 13.69%.
Seong Gyu Kim;Yu Jin Jo;Sunhwa Jin;Dong Hyeok Seo;Woo-Byoung Kim
Korean Journal of Materials Research
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v.34
no.4
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pp.202-207
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2024
In this study, we undertook detailed experiments to increase hydrogen production efficiency by optimizing the thickness of titanium dioxide (TiO2) thin films. TiO2 films were deposited on p-type silicon (Si) wafers using atomic layer deposition (ALD) technology. The main goal was to identify the optimal thickness of TiO2 film that would maximize hydrogen production efficiency while maintaining stable operating conditions. The photoelectrochemical (PEC) properties of the TiO2 films of different thicknesses were evaluated using open circuit potential (OCP) and linear sweep voltammetry (LSV) analysis. These techniques play a pivotal role in evaluating the electrochemical behavior and photoactivity of semiconductor materials in PEC systems. Our results showed photovoltage tended to improve with increasing thickness of TiO2 deposition. However, this improvement was observed to plateau and eventually decline when the thickness exceeded 1.5 nm, showing a correlation between charge transfer efficiency and tunneling. On the other hand, LSV analysis showed bare Si had the greatest efficiency, and that the deposition of TiO2 caused a positive change in the formation of photovoltage, but was not optimal. We show that oxide tunneling-capable TiO2 film thicknesses of 1~2 nm have the potential to improve the efficiency of PEC hydrogen production systems. This study not only reveals the complex relationship between film thickness and PEC performance, but also enabled greater efficiency and set a benchmark for future research aimed at developing sustainable hydrogen production technologies.
Spinel $LiNi_xMn_{2-x}O_4$ thin films were synthesized up to x = 0.9 by a sol-gel method employing spin-coating. The Ni-substituted films were found to maintain cubic structure at low x but to exhibit tetragonal structure for $x{\geq}0.6$. Such cubic-tetragonal phase transition indicates that $Ni^{3+}(d7)$ ions with low-spin $(t_{2g}^6,e_g^1)$ state occupy the octahedral sites of the compound, thus being subject to the Jahn-Teller distortion. By x-ray photoelectron spectroscopy both $Ni^{2+}$ and $Ni^{3+}$ ions were detected. Optical properties of the $LiNi_xMn_{2-x}O_4$ films were investigated by spectroscopic ellipsometry (SE) in the visible?ultraviolet range. The measured dielectric function spectra by SE mainly consist of broad absorption structures attributed to charge-transfer (CT) transitions, $O^{2-}(2p){\rightarrow}Mn^{4+}(3d)$ for 1.9 $(t_{2g})$ and $2.8{\sim}3.0$ eV $(e_g)$ structures and $O^{2-}(2p){\rightarrow}Mn^{3+}(3d)$ for 2.3 $(t_{2g})$ and $3.4{\sim}3.6$ eV $(e_g)$ structures. Also, sharp absorption structures were observed at about 1.6, 1.7, and 1.9 eV, interpreted as due to d-d crystal-field transitions within the octahedral $Mn^{3+}$ ion. The strengths of these absorption structures are reduced by the Ni substitution. Rapid reduction of the CT transition strength involving the eg states for x = 0.6 is attributed to the reduced wavefunction overlap between the $e_g$ and the $O^{2-}(2p)$ states due to the tetragonal extension of the lattice constant by the Jahn-Teller effect.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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