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3 차원 계층적 다공성 구조를 갖는, 탄소-도핑 금속 산화물 나노구조체로서,상기 탄소-도핑 금속 산화물 나노구조체는 역오팔(inverse opal) 배열 구조를 갖는 것이며,마크로동공 및 메조동공을 포함하고,산소 발생 반응(oxygen evolution reaction) 및 산소 환원 반응(oxygen reduction reaction)에 대해 이관능성(bifunctional) 촉매 활성을 갖는 것이고,상기 탄소-도핑 금속 산화물 나노구조체는 금속 산화물이 탄소-도판트에 의하여 도핑된 것이고,상기 금속 산화물은 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Nb, Ta, Mo, W, Tc, Re, Ru, Os, Rh, Ir, Pt, Ag, Au, Cd, In, Tl, Sn, Pb, Sb, Bi, Zr, Te, Pd, Hf, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 산화물을 포함하는 것이고,상기 탄소-도핑 금속 산화물 나노구조체 제조 과정에서 템플레이트 비드, 금속 산화물 형성용 전구체 및 양친성 유기 화합물이 사용되며, 상기 제조 과정에서 상기 템플레이트 비드가 제거됨으로써 상기 마크로동공이 형성되고 동시에 상기 금속 산화물 형성용 전구체가 산화되어 상기 금속 산화물이 형성되고, 상기 양친성 유기 화합물이 탄화되어 상기 탄소-도판트가 형성됨과 동시에 상기 메조동공이 형성되어, 상기 3 차원 계층적 다공성 구조가 형성되는 것인,탄소-도핑 금속 산화물 나노구조체
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제 1 항에 따른 탄소-도핑 금속 산화물 나노구조체를 포함하는, 전극 촉매로서,상기 탄소-도핑 금속 산화물 나노구조체는 배터리에서 산소 발생 반응(oxygen evolution reaction)용 촉매 및 산소 환원 반응(oxygen reduction reaction)용 촉매로서 이관능성(bifunctional)촉매 활성을 갖는 것인,전극 촉매
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제 5 항에 따른 탄소-도핑 금속 산화물 나노구조체를 포함하는 전극 촉매가 함유된 캐소드를 포함하는, 금속-공기 배터리
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제 6 항에 있어서,상기 금속-공기 배터리는 리튬-공기 배터리, 아연-공기 배터리, 마그네슘-공기 배터리, 알루미늄-공기 배터리, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것인, 금속-공기 배터리
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제 6 항에 있어서,상기 금속-공기 배터리는 6,000 mAh/g 이상의 비정전 용량을 가지는 것인, 금속-공기 배터리
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제 1 항에 따른 탄소-도핑 금속 산화물 나노구조체를 포함하는, 광촉매
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제 9 항에 있어서,상기 광촉매는 가시광 하에서 광촉매 활성을 갖는 것인, 광촉매
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제 9 항에 있어서,상기 광촉매는 산소 발생 반응(oxygen evolution reaction) 및 산소 환원 반응(oxygen reduction reaction)에 대해 이관능성(bifunctional) 촉매 활성을 갖는 것인, 광촉매
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금속 산화물 형성용 전구체, 양친성(amphipathic) 유기 화합물, 및 템플레이트 비드(bead)들을 함유하는 용액을 기재에 코팅하여, 상기 템플레이트 비드들이 3 차원 구조로 배열되고 상기 금속 산화물 형성용 전구체 및 상기 양친성 유기 화합물이 상기 템플레이트 비드들의 3 차원 구조 내의 동공 내로 침투되어 자기조립체를 형성하고, 및상기 자기조립체를 소결하여 상기 템플레이트 비드를 제거함과 동시에, 상기 금속 산화물 형성용 전구체가 산화되고, 상기 양친성 유기 화합물을 탄화시켜 탄소-도판트가 형성됨으로써 3 차원 계층적 다공성 구조를 갖는 탄소-도핑 금속 산화물 나노구조체를 수득하는 것을 포함하는, 탄소-도핑 금속 산화물 나노구조체의 제조 방법으로서,상기 소결에 의하여 상기 템플레이트 비드가 제거됨으로써 상기 마크로동공이 형성되고 동시에 상기 금속 산화물 형성용 전구체가 산화되어 상기 금속 산화물이 형성되고, 상기 양친성 유기 화합물이 탄화되어 상기 탄소-도판트가 형성됨과 동시에 상기 메조동공이 형성되어, 상기 3 차원 계층적 다공성 구조가 형성되는 것이고,상기 탄소-도핑 금속 산화물 나노구조체는 금속 산화물이 상기 탄소-도판트에 의하여 도핑된 것이고,상기 금속 산화물 형성용 전구체는 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Nb, Ta, Mo, W, Tc, Re, Ru, Os, Rh, Ir, Pt, Ag, Au, Cd, In, Tl, Sn, Pb, Sb, Bi, Zr, Te, Pd, Hf, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 산화물을 포함하는 것인,탄소-도핑 금속 산화물 나노구조체의 제조 방법
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제 12 항에 있어서,상기 양친성 유기 화합물은 상기 탄소-도핑을 위한 탄소 공급원 및 상기 자기조립체의 형상 제어원으로서 작용하는 것인, 탄소-도핑 금속 산화물 나노구조체의 제조 방법
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제 12 항에 있어서,상기 양친성 유기 화합물은 플루로닉 P123 (Pluronic P123), 플루로닉 F127, PS-b-PEO, PS-b-PI, PS-b-PB, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 블록공중합체를 포함하는 것인, 탄소-도핑 금속 산화물 나노구조체의 제조 방법
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제 12 항에 있어서,상기 소결은 450℃ 내지 1000℃의 온도 범위에서 수행되는 것인, 탄소-도핑 금속 산화물 나노구조체의 제조 방법
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