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반도체 물질층; 및 상기 반도체 물질층 상의 적어도 일부분에 형성된 고분자 전해질 다층막; 을 포함하고,상기 고분자 전해질 다층막은, [(제1 고분자 전해질층)n/(제2 고분자 전해질층)m]l (n, m 및 l은 각각, 1 이상의 정수에서 선택된다
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제1항에 있어서,상기 반도체 물질층은, Ti, Sn, Zn, Mn, Mg, Ni, W, Co, Fe, Ba, In, Zr, Cu, Al, Bi, Pb, Ag, Cd, Y, Mo, Rh, Pd, Sb, Cs, La, V, Si, Al, Sr 및 이들 중 적어도 하나를 포함하는 금속 산화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것인, 광전극
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제1항에 있어서,상기 반도체 물질층은, Si, Fe2O3, Fe3O4, BiVO4, Bi2WO4, TiO2, SrTiO3, ZnO, CuO, Cu2O, NiO, SnO2, CoO, In2O3, WO3, MgO, CaO, La2O3, Nd2O3, Y2O3, CeO2, PbO, ZrO2, Co3O4 및 Al2O3으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것인, 광전극
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제1항에 있어서,상기 반도체 물질층은, 구(sphere)형, 판(plate)형, 플레이크(flake)형, 막대(rod)형, 튜브(tube)형, 와이어(wire)형 및 니들(needle)형으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 형태를 갖는 입자를 포함하는 것인, 광전극
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제1항에 있어서,상기 고분자 전해질 다층막은, 액상 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질 또는 이 둘을 포함하고, 상기 고분자 전해질 다층막은, 음이온성 고분자 전해질, 양이온성 고분자 전해질 또는 이 둘을 포함하는 것인, 광전극
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제5항에 있어서,상기 양이온성 고분자 전해질은, PEI(polyethyleneimine), b-PEI(branched-poly(ethylene imine)), l-PEI(linear-poly(ethylene imine)), PAH(poly(allylamine hydrochloride)), PAH(poly(allylamine hydrochloride)), PDDA(poly(diallyldimethylammonium chloride), PLL(poly(lysine)), PDADMA(poly(diallyldimethylammonium)), PAMPDDA(Poly(acrylamide-co-diallyldimethylammonium), 및 PDADMAC(polydiallyldimethylammonium chloride)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하고,상기 음이온성 고분자 전해질은, PSS(polystyrene sulfonate), PAA (polyacrylic acid), PMA(poly methacrylic acid), PSS(poly styrene sulfonate) 및 HA(hyaluronic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것인,광전극
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제1항에 있어서,상기 제1 고분자 전해질 및 상기 제2 고분자 전해질은 다층 박막 적층법 (Layer-by-Layer assembly)에 의해 교차 적층되고, 상기 제1 고분자 전해질은, 양이온성 고분자 전해질을 포함하고,상기 제2 고분자 전해질은, 음이온성 고분자 전해질을 포함하고 상기 다층막에서 말단층을 형성하는 것인
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제1항에 있어서,상기 고분자 전해질 다층막은, 2층 이상을 포함하고,광전극에 의한 물분해 시 전하 분리 효율을 증가시키는 것인, 광전극
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제1항에 있어서,상기 광전극에 의한 물분해 시 pH 0 내지 12의 영역 내에서 전하 분리 효율을 증가시키는 것인,광전극
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제1항에 있어서,상기 다층막의 Rrms (root-mean-square roughness)은, 100 nm이하; 또는 50 nm 내지 80 nm 인 것인, 광전극
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제1항에 있어서,상기 광전극의 이중층 커패시턴스는, 19
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제1항에 있어서,상기 고분자 전해질 다층막 상에 형성된 촉매물질층을 더 포함하고,상기 촉매 물질층은, 물분해 촉매를 포함하는 것인, 광전극
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제12항에 있어서,상기 촉매물질층은, [제3 고분자 전해질층/촉매물질층]k (k는 1 이상의 정수이다)의 다층막이고,상기 제3 고분자 전해질층은, 상기 고분자 전해질 다층막의 말단층과 반대 전하를 갖는 것인, 광전극
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제12항에 있어서,상기 물분해 촉매는, 음이온성이고, 전이금속-치환된 폴리옥소메탈레이트(transition metal-substituted polyoxometalates)를 포함하는 것인, 광전극
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제12항에 있어서,상기 물분해 촉매는, [Co4(H2O)(VW9O34)2]10-, [Co4(H2O)2(α-PW9O34)2]10- 및 [{Ru4O4(OH)2(H2O)4}(γ-SiW10O36)2]10-으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것인, 광전극
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제1항의 광전극을 포함하는, 광전기화학적 물분해 장치
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반도체 물질층을 준비하는 단계; 및상기 반도체 물질층 상에 다층 박막 적층법을 이용하여 고분자 전해질 다층막을 형성하는 단계; 를 포함하고,상기 고분자 전해질 다층막은, [(제1 고분자 전해질층)n/(제2 고분자 전해질층)m]l (n, m 및 l은 각각, 1 이상의 정수에서 선택된다
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제1항의 광전극과 물을 접촉하는 단계; 상기 접촉하는 단계 이후 또는 동시에 태양광을 조사하여 광전극에 의해 광전기화학적으로 상기 물을 분해하는 단계; 및 상기 물을 분해하는 단계에서 획득한 물 분해 생성물을 수집 및 처리하는 단계; 를 포함하는, 광전기화학적 물분해 방법
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