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투명전극 기판; 및상기 투명전극 기판 상에 형성되고, 복수개의 로드(rod) 형상의 헤마타이트를 포함하는 헤마타이트 층을 포함하고,상기 헤마타이트가 다공성 구조를 가지며, 게르마늄(Ge)으로 도핑되어 있고, 헤마타이트의 총 몰을 기준으로 2 몰% 이하의 주석(Sn)을 포함하며, 255 nm 내지 500 nm의 평균 길이와 40 nm 내지 55 nm의 평균 직경을 갖는, 포토에노드(photoanode)
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제 1 항에 있어서,상기 헤마타이트가 표면, 내부, 또는 둘 다에 20 nm 내지 40 nm의 평균 직경을 갖는 복수의 기공을 포함하는, 포토에노드
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제 2 항에 있어서,상기 헤마타이트가 헤마타이트의 총 부피를 기준으로 10 부피% 내지 70 부피%의 기공률을 갖는, 포토에노드
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제 2 항에 있어서,상기 헤마타이트가 5 m2/g 내지 15 m2/g의 비표면적(Brunauer-Emmett-Teller; BET)을 갖는, 포토에노드
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제 1 항에 있어서,상기 게르마늄(Ge)의 도핑량이 헤마타이트 총 몰을 기준으로 4
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삭제
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제 1 항에 있어서,상기 헤마타이트가 로드 형상의 표면을 둘러싸는 쉘 형태의 조촉매 층을 더 포함하는, 포토에노드
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제 7 항에 있어서,상기 조촉매가 NiFeOx(이때, x는 1 내지 4 이다), FeOOH, 티타늄으로 도핑된 FeOOH 및 Co-Pi(cobalt-phosphate water oxidation catalyst)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 포토에노드
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제 1 항에 있어서,상기 투명전극 기판이 FTO(fluorine tin oxide), ZnO(zinc oxide), ITO(indium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZO(indium zinc oxide) 및 IGZO(indium gallium zinc oxide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 포토에노드
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제 1 항에 있어서,상기 포토에노드가 1
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1) 철 공급원으로 투명전극 기판을 코팅한 후 열처리하여 상기 투명전극 기판 상에 복수개의 로드(rod) 형상의 FeOOH를 성장시키는 단계; 및2) 상기 FeOOH가 성장된 투명전극 기판을 게르마늄(Ge)-함유 용액으로 코팅한 후 700 ℃ 내지 900 ℃에서 10 분 내지 30 분 동안 어닐링하여 상기 투명전극 기판 상에 게르마늄(Ge)으로 도핑된 헤마타이트를 포함하는 헤마타이트 층을 형성하는 단계;를 포함하는 제1항의 포토에노드의 제조방법
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제 11 항에 있어서,상기 철 공급원이 염화철(FeCl3), 불화철(FeF2), 황화철(FeSO4), 철아세테이트(Fe(CO2CH3)2), 질화철(Fe(NO3)3), 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 포토에노드의 제조방법
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제 11 항에 있어서,상기 단계 1)의 열처리가 30 ℃ 내지 120 ℃에서 1 시간 내지 7 시간 동안 수행되는, 포토에노드의 제조방법
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제 11 항에 있어서,상기 단계 2)의 코팅이 상기 게르마늄(Ge)-함유 용액에 상기 FeOOH가 성장된 투명전극 기판을 10 분 내지 60 분 동안 침지(dipping)하여 수행되는, 포토에노드의 제조방법
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삭제
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제 11 항에 있어서,상기 게르마늄(Ge)-함유 용액이 GeO2, GeCl4 및 GeCH3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 포토에노드의 제조방법
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제 11 항에 있어서,상기 방법이 상기 단계 2)에서 얻은 게르마늄(Ge)으로 도핑된 헤마타이트의 표면을 둘러싸는 쉘 형태의 조촉매 층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 포토에노드의 제조방법
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제 17 항에 있어서,상기 조촉매 층은 상기 단계 2)에서 얻은 헤마타이트 층이 형성된 기판을 조촉매를 포함하는 용액으로 코팅하고 30 ℃ 내지 150 ℃에서 0
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제 17 항에 있어서,상기 조촉매가 NiFeOx(이때, x는 1 내지 4 이다), FeOOH, 티타늄으로 도핑된 FeOOH 및 Co-Pi(cobalt-phosphate water oxidation catalyst)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 포토에노드의 제조방법
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제 1 항 내지 제 5 항 및 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 포토에노드를 포함하는 물분해 장치
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