| 초록 |
3차원 역오팔 구조는 태양전지, 물분해 등의 광전기화학 디바이스에 적용될 수 있는 광전극이다. 3차원 역오팔 구조는 매크로 크기의 콜로이드 결정을 희생층을 적용함으로써 제작할 수 있으며, 3차원의 정렬된 다공성 구조를 특징으로 한다. 첫째, 3차원 역오팔 구조는 정렬된 전자 전달 통로를 제공한다. 따라서, 1차원 나노튜브 등과 같이 광 여기된 전자를 전달하기에 용이하다. 둘째, 매크로 크기의 기공 크기로 인하여, 나노 입자, 양자점 등과 복합화하여 광전기화학 성능을 극대화할 수 있다. 본 연구에서, 우리는 CdS, CdSe 등의 가시광을 흡수할 수 있는 나노 입자 및 양자점을 3차원 역오팔 TiO2 구조에 흡착하였으며, 이를 물분해에 적용하였다. CdS, CdSe 물질은 초음파 합성 및 링커 물질을 도입하여 TiO2에 흡착하였음. 양자점의 흡착량은 전구체의 농도와 흡착 시간 등으로 조절하였다. 양자점의 흡착량이 증가함에 따라 광수집효율과 전자재결합률이 동시에 증가하였다. 따라서 최대 광전류 밀도는 양자점의 흡착량 최적화에 의해 결정되었다. 또한, 3차원 역오팔 구조의 모두 연결된 기공 구조가 양자점 흡착을 위해 충분한 공간을 제공하였다. 그러므로 3차원 역오팔 광전극은 기존 상용 나노입자형 광전극과 보다 2.9배 높은 광전류밀도 결과를 보였다. |
