본 연구에서는 염료 태양전지(Dye-sensitized solar cells; DSCs)에 적용하기 위한 나노-다공질의 FTO(F:$SnO_2$) 재료를 Sol-gel 연소법을 이용하여 다양한 열처리 온도를 변수로 제작하였으며, 각각의 결과물들에 대한 물성적 특성을 고찰하였다. FTO nano-powder는 SnCl4-98.0[%]와 HF-$48{\sim}51$[%]가 교반된 것에 NH4OH를 Sol-gel법의 촉매로 사용하였고, 첨가재로써 Ketjen Black을 사용하였다. 얻어진 결과물에 대한 XRD 측정 결과, 열처리 온도가 상승함에 따라 $SnO_2$의 회절각인 25.6[$^{\circ}$]($2{\Theta}$) 부근에서 강한 peak값이 나타났다. XPS 측정 결과에 의하면, 각각의 F1s, Sn 3d, O 1s의 binding energy는 682, 484, 528[eV]에서 광전자 피크가 확인되었다. 열처리 온도가 증가함에 따라 표면적이 감소하며, pore size는 증가함을 BET측정 결과로 알 수 있었다. 본 실험을 통해 열처리 온도조절에 따른 나노-다공성 FTO powder의 특성제어가 용이함이 확인되었고, Sol-gel 연소법에 의한 간단하고 효과적인 방법으로 나노-다공성 소재의 제작이 가능하여, DSCs의 응용에도 유용할 것으로 기대된다.
Boehmite (AlOOH) powder with uniform pore size and high specific surface area were synthesized via sol-gel method using metal salts, $Al_2(SO_4)_3$ and $NaAlO_2$. During these synthetic process, the effects of the aging time were investigated to determine the optimal synthetic conditions of boehmite. X-ray diffraction, BET, Raman/IR, and scanning electron microscopy techniques were used for the characterization of the powder. Boehmite gel synthesized at the first stage of the experimental procedure transformed to crystalline boehmite phase after aging for 6 hours. The specific surface area of the crystalline boehmite showed a maximum value, $350m^2/g$, at aging time of 72 hours. The pore size of the boehmite increased with increasing aging time and the boehmite with average pore diameter of 3.6 nm was obtained at aging time of 96 hours.
Nanoporous carbons with a high specific surface area were prepared directly from thermoplastic acrylic resin as carbon precursor and MgO powder as template by carbonization over the temperature range, $500-1000^{\circ}C$. The effect of the carbonization temperature on the pore structure and $CO_2$ adsorption capacity of the obtained porous carbon was examined. The textural properties and morphology of the porous carbon materials were analyzed by $N_2/-196^{\circ}C$ and $CO_2/0^{\circ}C$ adsorption/desorption isotherms, SEM and TEM. The $CO_2$ adsorption capacity of the prepared porous carbon was measured at $25^{\circ}C$ and 1 bar and 30 bar. The specific surface area increased from 237 to $1251m^2/g$, and the total pore volumes increased from 0.242 to $0.763cm^3/g$ with increasing the carbonization temperature. The carbonization temperature acts mainly by generating large narrow micropores and mesopores with an average pore size dependent on the level of carbonization of the MgO-templated nanoporous carbons. The results showed that the MgO-templated nanoporous carbons at $900^{\circ}C$ exhibited the best $CO_2$ adsorption value of 194 mg/g at 1 bar.
In this work, nanoporous $TiO_2$ powder was fabricated using Ketjen black, and applied in photovoltaic device based on the Dye-sensitized Solar Cells (DSCs). $TiO_2$ powder was fabricated using Ti-isopropoxide and 2-propanol by sol-gel combustion method. For added $0{\sim}2g$ variable of Ketjen black, characteristic of porosity, size of particle and crystallite of obtained $TiO_2$ nano powder was investigated. The photovoltaic efficiency of the prepared DSCs was measured using $TiO_2$ film which prepared on each different heat treatment temperature($100^{\circ}C{\sim}600^{\circ}C$) with paste of $TiO_2$ powder. The porosity and size in particle of $TiO_2$ powder made with Ketjen black Ig was influenced significantly effect to DSCs characteristic. Heat treatment at $500^{\circ}C$ makes the better photovoltaic efficiency which around 6.11%($J_{sc}=13.35mA/cm^2$, $V_{oc}=0.73V$, ff=0.63). The sol-gel combustion method was useful to DSCs fabrication.
In this study, we demonstrate the photoelectrochromic devices composed of $TiO_2$ and $WO_3$ nanostructures prepared by anodization method. The morphology and the crystal structure of anodized $TiO_2$ nanotubes and $WO_3$ nanoporous layers are investigated by SEM and XRD. To fabricate a transparent photoelectrode on FTO substrate, a $TiO_2$ nanotube membrane, which has been detached from Ti substrate, is transferred to FTO substrate and annealed at $450^{\circ}C$ for 1 hr. The photoelectrode of $TiO_2$ nanotube and the counter electrode of $WO_3$ nanoporous layer are assembled and the inner space is filled with a liquid electrolyte containing 0.5 M LiI and 5 mM $I_2$ as a redox mediator. The properties of the photoelectrochromic devices is investigated and Pt-$WO_3$ electrode system shows better electrochromic performance compared to $WO_3$ electrode.
Zirconia powders with nano size pores and high specific surface areas were synthesized via aqueous precipitation and hydrothermal synthetic method using $ZrOCl_28H_2O$ and $NH_4OH$ under pH=11 and ambient condition. By this reaction. zirconia hydrate $(ZrO_x(OH)_{4-2x})$ was primarily synthesized and the obtained zirconia hydrate was heat treated hydrothermally using an autoclave at various temperatures under pH=11. X-ray diffraction, Scanning electron microscopy, Energy dispersive X-ray spectroscopy, FT-IR, Raman, Particle size analysis, DTA-TG, and BET techniques were used for the characterization of the powder. The synthesized zirconia showed an amorphous phase, however, the phase was transformed to the crystalline state during the hydrothermal process. The observed crystalline phase above $160^{\circ}C$ was a mixed phase of monoclinic and tetragonal zirconia. By the BET analysis, it was found that the specific surface area was ranged in $126{\sim}276m^2/g$ and the zirconia had the cylindrical shaped pores with average diameter of $2{\sim}7nm$.
본 연구에서는 Ketjen black을 이용한 DSCs (Dye-sensitized solar cells)용 다공질의 $TiO_2$ nano-powder 제작기술을 제안한다. $TiO_2$ powder는 sol-gel법에 의해 Ti-isopropoxide와 2-propanol을 사용하여 제작되었으며, Ketjen black의 함량(0g$\sim$2g)을 달리하여 제작된 $TiO_2$ nano-powder의 다공성과 입자의 크기, 결정성등의 특성을 고찰하였다. 또한 이러한 $TiO_2$ powder를 paste로 만들어 다른 열처리 온도($100^{\circ}C{\sim}600^{\circ}C$)에서 $TiO_2$ 박막을 이용한 DSCs를 제작한 후 그 효율을 측정하였다. 그 결과 Ketjen black 1g을 함유시켜 만들어진 $TiO_2$ powder의 다공성과 입자 크기가 가장 우수한 것으로 FE-SEM의 측정결과 나타났으며, 500$^{\circ}C$의 열처리 공정을 거쳐 제작된 셀의 효율이 가장 높은 효율인 5.46%를 나타내고 있음을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 Ketjen black을 이용한 DSCs (Dye-sensitized solar cells)용 다공질의 $TiO_2$ nano-powder 제작기술을 제안한다. $TiO_2$ powder는 sol-gel연소법에 의해 Ti-isopropoxide와 2-propanol을 사용하여 제작되었으며, Ketjen black의 함량($0g{\sim}2g$)을 달리하여 제작된 $TiO_2$ nano-powder의 다공성과 입자의 크기 결정성등의 특성을 고찰하였다. 또한 이러한 $TiO_2$ powder를 paste로 만들어 다른 열처리 온도($100^{\circ}C{\sim}600^{\circ}C$)에서 $TiO_2$ 박막을 이용한 DSCs를 제작한 후 그 효율을 측정하였다. 그 결과 Ketjen black 1g을 함유시켜 만들어진 $TiO_2$ powder의 다공성과 입자 크기가 가장 우수한 것으로 FE-SEM의 측정결과 나타났으며 또한 이 때의 $TiO_2$ powder는 FT-IR의 측정 결과, Ti-O-Ti의 결합구조를 가진 성분과 $H_2O$ 성분으로 구성되어 있음을 알 수 있었다. 그리고 여러 온도에서 제작된 DSCs 실험 셀 중 $500^{\circ}C$의 열처리 공정을 거적 제작된 셀의 효율이 가장 높은 효율이 5.46%를 나타내고 있음을 확인할 수 있었다.
We synthesized the self-organized nanoporous oxide with potentiostatic anodization of iron foil. The iron oxide nanocomposite (INCs) were fabricated in 1M $Na_2SO_4$ containing 0.5wt% NaF electrolyte holding the potential at 20, 40 and 60 V for 20min, respectively. Field Emmision Scanning Electron Microscopy (FESEM) and X-ray Diffractometer (XRD) were used to evaluate the micromorphology and crystalline structure of INC film. Also, this study was performed to evaluate the fenton reaction using INC film with hydroperoxide for degradation of cyanide dissolved in water. In case of INC-40V in the presence of $H_2O_2$ 3%, the first-order rate constant was found to be $1.7{\times}10^{-2}min^{-1}$, and indicated to be $1.2{\times}10^{-2}min^{-1}$ on commercial hematite powder. This result is shown to be good performance enough to replace the powder type for treatment of wastewater.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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