부산대학교 도서관

Graphene is a 2-dimensional network of carbon atoms. It has recently attracted enormous interest in photocatalysis science and solar cell due to its extraordinary mechanical, optical and electrical properties. This study consists of facile synthesize graphene-based hetrojunction nanocomposites and their important applications in photocatalysis and photovoltaic cell. In the synthesis process of graphene-based hetrojunction nanocomposites, we introduce three kinds of methods (microwave, hydrothermal, sonochemical) to deposit semiconductor nanoparticles onto graphene nanosheet. These semiconductors consist of TiO2, PbSe, ZnSe, CdLa2S4, Bi2Se3, Bi2S3, and CoS2. The optical, morphological and chemical properties of the synthesized nanocomposites were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDX), transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron microscopy (XPS), Raman spectroscopy (RAMAN), UV-Vis absorbance and DRS techniques (UV-VIS DRS). The TEM image shows that the surface of graphene nanosheet was uniformly coated with semiconductor nanoparitcles. The introduction of graphene in these semiconductor materials can enormously improve their optical properties to visible light region. The graphene based TiO2 coupled with semiconductor (metal sulfide or selenide) system shows enhanced catalytic activity due to high charge seperation induced by the synergetic effects of graphene and semiconductor (metal sulfide or selenide). The motive for the improved photocatalytic mechanism can be divided into four categories, electron hole pair recombination time, support material to act as catalyst to provide adsorption sites, modification of the energy gap/proper photo responsive effect and the use of cocatalysts to act as reaction center for suitable catalytic effect. Graphene based semiconductor nanocomposites exploited as counter electrodes exhibit outstanding electrocatalytic activity due to the introduction of reduced graphene oxide. An optimum amount of rGO (60mg) in the graphene based semiconductor nanocomposites is sufficient to fabricate counter electrode via single printing. The prepared graphene based semiconductor CEs are an optional efficient alternative to Pt electrode for DSSC.
그래핀은 탄소원자로써 구성하는 이차원 재료이다. 특별한 기계적、광학적 그리고 전기적인 특성을 갖기때문에 광촉매 및 태양전지 등의 응용에 많은 관심을 끌고 있다. 본 논문에는 간단한 방법으로 그래핀-이종접합 복합재료를 합성하여, 광촉매 및 광전지에 응용한 연구 결과를 제시하였다.그래핀-이종접합 복합재료의 합성 과정에서 그래핀 표면에 반도체 나노입자들을 도핑하기 위해 마이크웨이브, 초음파, 수열합성법을 이용하였다. 이런 반도체들은TiO2, PbSe, ZnSe, CdLa2S4, Bi2Se3, Bi2S3및 CoS2로 구성되어 있다. 합성한 복합재료의 광학적、형태학적 및 화학적인 특성에 대해 XRD, SEM, EDX, TEM, XPS, RAMAN, UV-VIS DRS등을 사용하여 평가하였다. 투과 전자현미경으로 분석한 결과에 의하여 그래핀 표면에 반도체 나노입자들이 균일하게 분포되어 있을 파악하였다. 그래핀 위에 반도체 물질을 도핑한 결과 가시광 영역에서 광학적인 특성이 막대하게 향상됨을 알 수 있었다. 그래핀을 담지체로 타이탄늄, 다른 금속 황화물 및 금속 셀렌화물 반도체가 결합된 복합체는 그래핀-금속 황화물 및 -셀렌화물 반도체 사이에 시너지효과를 나타내었으며, 이들 효과로 향상된 촉매 특성이 보였다. 이런 향상된 광촉매에 관한 메커니즘을 4가지로 나타내었다: 전자 홀 재결합 시간, 흡수 장소를 제공한 담체 재료, 수정한 에너지 밴드갭 및 적당한 광응답 효과, 이종 촉매 협동효과. 그래핀-반도체 나노복합체는 상대전극 원재료로써 산화그래핀을 첨가하기때문에 뛰어난 전기촉매 특성을 갖는다. 상대전극을 프린터 방법으로 제조한 과정에서 복합제중 그래핀 질량은 60mg인 경우에 쉽게 코팅할 수 있는 결과를 얻었다. 염료 감응 태양전지를 위해 제조한 그래핀-반도체 상대전극들은 효율면에서 있어서Pt 상대전극을 대체할 수 있음을 나타내었다.