A NiCo-metal organic framework (MOF) electrode, prepared using urea as a surfactant, was synthesized using a one-pot hydrothermal method. The addition of urea to the NiCo-MOF creates interstitial voids and an ultra-thin nanostructure in the NiCo-MOF, which improves its charge transfer performance. We obtained the optimal metal to surfactant ratio to achieve the best specific capacitance. The NiCo-MOF was employed as the working electrode material in a three-electrode system. Field emission scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and Fourier-transform infrared spectroscopy were employed to characterize the microstructures and morphologies of the composites. Cyclic voltammetry, galvanostatic charge-discharge, and electrochemical impedance spectroscopy curves were employed to quantify the electrochemical properties of the electrodes in a 6 M KOH electrolyte.
Choi, Insoo;Jung, Yoo Eil;Yoo, Sung Jong;Kim, Jin Young;Kim, Hyoung-Juhn;Lee, Chang Yeon;Jang, Jong Hyun
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.8
no.1
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pp.61-68
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2017
Electrochemical conversion of $CO_2$ and production of $H_2$ were attempted on a three-dimensionally ordered, porous metal organic framework (MOF-74) in which transition metals (Co, Ni, and Zn) were impregnated. A lab-scale proton exchange membrane-based electrolyzer was fabricated and used for the reduction of $CO_2$. Real-time gas chromatography enabled the instantaneous measurement of the amount of carbon monoxide and hydrogen produced. Comprehensive calculations, based on electrochemical measurements and gaseous product analysis, presented a time-dependent selectivity of the produced gases. M-MOF-74 samples with different central metals were successfully obtained because of the simple synthetic process. It was revealed that Co- and Ni-MOF-74 selectively produce hydrogen gas, while Zn-MOF-74 successfully generates a mixture of carbon monoxide and hydrogen. The results indicated that M-MOF-74 can be used as an electrocatalyst to selectively convert $CO_2$ into useful chemicals.
Usable capacity is one of the most important parameters for evaluating the performance of an adsorbent for $CO_2$ capture from flue gas streams. In the pressure swing adsorption (PSA) process, the usable capacity is calculated as the difference between the quantity adsorbed in flue gas at high pressure (ca. 20 bar) and the quantity adsorbed at lower purge pressure (ca. 2 bar). In this paper, two stereo-types of metal-organic framework (MOF) were evaluated as an promising adsorbent for $CO_2$ capture: flexible structured MOF (MIL-53) and MOF possessing strong binding sites (MOF-74). The results showed that a total $CO_2$ capture capacity is strongly related to the specific surface area and heat of adsorption, revealing high uptake in MOF-74. However, the usable capacity was more pronounced in MIL-53 due to a structural transition.
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2018.06a
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pp.92.2-92.2
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2018
빠르고 정확한 글루코오스 농도 측정은 의료, 식품, 환경 등 다양한 산업에서 매우 중요하다. 글루코오스 산화효소를 기반으로 하는 현재 글루코오스 센서는 높은 감도와 선택성을 갖지만 온도변화나 다른 화학물 등 환경에 취약하다는 단점이 있다. 따라서 최근 비효소식 글루코오스 센서에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 금속-유기 구조체(MOFs)는 금속이온과 유기물 리간드로 구성된 결정성 다공체로, 큰 기공 크기와 비표면적, 안정성 등을 특징으로 갖는다. 대부분의 MOFs는 전기전도도가 낮지만 금속이온의 산화/환원, 리간드의 화학적 개질을 통해 전기화학분야에서도 다양하게 연구되고 있다. 본 연구에서는 글루코오스 농도 측정을 위한 전극촉매로 다양한 금속이온과 리간드로 이루어진 MOFs를 합성했다. 표면분석을 통해 MOFs의 전기화학적 처리 전후의 구조와 성질 변화를 관찰했고 전기화학적 분석을 통해 금속이온과 리간드의 종류가 감도, 선택성 등 글루코오스 검지 성능에 주는 영향을 분석했다. 그 결과 Ni, Co 기반의 MOFs가 글루코오스에 대해 높은 감도를 보였으며 이를 통해 MOFs의 글루코오스 센서로의 응용 가능성을 확인했다.
Due to its characteristics of light weight, high energy density, good safety, long service life, no memory effect, and environmental friendliness, lithium-ion batteries (LIBs) are widely used in various portable electronic products. The capacity and performance of LIBs largely depend on the performance of electrode materials. Therefore, the development of better positive and negative materials is the focus of current research. The application of metal organic framework materials (MOFs) derivatives in energy storage has attracted much attention and research. Using MOFs as precursors, porous metal oxides and porous carbon materials with controllable structure can be obtained. In this paper, rod-shaped Co-MOF-74 was grown on Ni Foam (NF) by hydrothermal method, and then Co-MOF-74/NF precursor was heat-treated to obtain rodshaped Co3O4/NF. Ni Foam was skeleton structured, which effectively relieved. The change of internal stress changes and destroys the structural volume of the electrode material and reduces the capacity attenuation. Co3O4/NF composite material has a specific discharge capacity of up to 1858 mA h/g for the first time, and a reversible capacity of up to 902.4 mA h/g at a current density of 200 mA/g, and has excellent rate and impedance performance. The synthesis strategy reported in this article opens the way to design high-performance electrodes for energy storage and electrochemical catalysis.
Carbon dioxide ($CO_2$) exists not only as a component of natural gas, biogas, and landfill gas, but also as a major combustion product of fossil fuels which leads to a major contributor to greenhouse gases. Hence it is essential to reduce or eliminate carbon dioxide ($CO_2$) in order to obtain high fuel efficiency of internal combustion engine, to prevent corrosion of gas transportation system, and to cope with climate change preemptively. In recent years, there has been a growing interest in not only conventional membrane-based separation but also new adsorbent-based separation technology. Particularly, in the case of metal-organic frameworks (MOFs), it has been received tremendous attentions due to its unique properties (eg : flexibility, gate effect or strong binding site such as open metal sites) which are different from those of typical porous adsorbents. Therefore, in this study, stereotype of two MOFs have been selected as its flexible MOFs (MIL-53) representative and numerous open metal sites MOFs (MOF-74) representative, and compared each other for $CO_2/CH_4$ separation performance. Furthermore, varying and changeable separation performance conditions depending on the temperature, pressure or samples' unique properties are discussed.
Hye Jeong Son;Bong Seok Kim;Ji Min Kwon;Yu Bin Kang;Chang Soo Lee
Membrane Journal
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v.33
no.4
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pp.211-221
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2023
This study presents a comprehensive study on the synthesis and characterization of PVI-PGMA/LiTFSI polymeric membrane electrolytes and CxNy-C flexible electrodes for energy storage applications. The dual-functional PVI-PGMA copolymer exhibited excellent ionic conductivity, with the PVI-PGMA73/LiTFSI200 membrane electrolyte achieving the highest conductivity of 1.0 × 10-3 S cm-1. The electrochemical performance of the CxNy-C electrodes was systematically investigated, with C3N2-C demonstrating superior performance, achieving the highest specific capacitance of 958 F g-1 and lowest charge transfer resistance (Rct) due to its highly interconnected hybrid structure comprising nanowires and polyhedrons, along with binary Co/Ni oxides, which provided abundant redox-active sites and facilitated ion diffusion. The presence of a graphitic carbon shell further contributed to the enhanced electrochemical stability during charge-discharge cycles. These results highlight the potential of PVI-PGMA/LiTFSI polymeric membrane electrolytes and CxNy-C electrodes for advanced energy storage devices, such as supercapacitors and lithium-ion batteries, paving the way for further advancements in sustainable and high-performance energy storage technologies.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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