녹색 합성 S, N 장식

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 8103(2022) 이 기사 인용

1557 액세스

9 인용

8 알트메트릭

측정항목 세부정보

이 기사에 대한 저자 수정 사항은 2022년 8월 2일에 게시되었습니다.

이 기사가 업데이트되었습니다.

활성 부위가 높은 할로이사이트 나노튜브(HNT)는 천연 층상 광물 지지체로 사용됩니다. 전도성 첨가제로 황 및 질소가 함께 도핑된 그래핀 양자점(S, N-GQD)과 전기촉매로 CoFe2O4를 HNT 지지체에 장식하여 효과적이고 환경 친화적인 활물질을 설계했습니다. 여기서 친환경 CoFe2O4/S, N-GQDs/HNTs 나노복합체는 녹색 열수법을 통해 제조되어 개발된 수소 저장 장소를 갖추고 수소 저장 활용을 위한 빠른 전하 이동이 가능합니다. 순수 HNT의 수소 저장 용량은 20 사이클 후 전류 밀도 1 mA에서 300 mAhg-1인 반면, S, N-GQD 코팅 HNT(S, N-GQD/HNT)의 수소 저장 용량은 466 mAhg-1입니다. 정황. 또한 할로이사이트 나노클레이에 CoFe2O4를 연결하여 스필오버 공정을 통해 수소 흡착 능력을 높이는 것도 생각해 볼 수 있었습니다. CoFe2O4/HNTs의 수소 저장 용량은 450 mAhg-1인 반면, CoFe2O4/S, N-GQDs/HNTs의 대표적인 나노복합체의 수소 저장 용량은 600 mAhg-1이었습니다. 할로이사이트 나노 클레이와 처리된 할로이사이트는 알칼리 매질에서 전기화학적 에너지 저장을 위한 전극 재료로서의 잠재력을 보여줍니다. 특히, 3원계 CoFe2O4/S, N-GQD/HNT 나노복합체는 전도성 첨가제의 존재, 물리흡착 및 유출 메커니즘 측면에서 발달된 수소 흡착 성능을 입증했습니다.

점토 광물은 나노 크기1,2에서 다양한 유형의 작용 종을 조립하기 위한 이러한 규산염의 다양성으로 인해 기능성 나노 화합물을 확장하는 데 널리 활용되어 왔습니다. 따라서 나노입자, 폴리머 또는 생물학적 구성 요소와 같은 다양한 재료를 조립하여 에너지 저장, 촉매 반응 및 센서 분야의 응용 분야를 위한 점토 나노복합체로서 관심 있는 매우 다양한 나노구조를 만들 수 있습니다3,4.

멤브레인, 전해질 및 전극과 같은 다양한 에너지 저장 장치에서 에너지 저장 응용을 위해 점토 광물을 적용하는 것에 대한 여러 보고서가 고려되었습니다. 할로이사이트 나노튜브(HNT)는 직경 50 nm, 길이 600-900 nm, 내부 루멘5,6의 구조적 세부 사항을 가진 관형 점토입니다. 할로이사이트(Hallowysite)는 카올린 시트를 다중벽 메조포러스 나노튜브로 굴려서 만든 독특한 소재입니다. 할로이사이트의 표면은 알루미나(루멘 표면)와 실리카(기타 표면)7,8로 생성됩니다. 뛰어난 특징으로는 중공 구조, 높은 다공성, 조정 가능한 표면 특성, 저렴한 비용, 다양한 표면 기능화 및 쉬운 준비9,10,11,12,13가 있습니다. 할로이사이트 나노튜브의 표면 개질은 외부 표면 또는 내부 루멘에서 수행될 수 있습니다. 선택할 표면 개질 전략 유형은 필요한 적용 유형에 따라 달라질 수 있습니다. 이러한 변형제에는 폴리머, 나노입자, 계면활성제, 유기실란 커플링, 산성 에칭 및 생물학적 유래 화합물이 포함됩니다14.

에너지와 발전은 산업사회의 적합성과 인간수명을 관리하기 위한 기본과제입니다. 제품 생산, 건물 냉방 또는 난방, 운전, 모터 시스템 조명 등 모든 활동에는 에너지가 필요합니다15. 현재 우리는 대부분의 에너지 요구 사항을 충족하기 위해 재생 불가능한 에너지 생산에 의존하고 있습니다. 이러한 재생 불가능한 발생원은 광범위한 운영으로 인해 빠르게 방전되고 있습니다16. 또한 이러한 화석 연소로 인해 주변 환경에 절대적으로 파괴적인 이산화탄소(CO2)가 방출되기 때문에 이러한 소스는 날씨를 변화시키는 데 필수적인 기반이 됩니다17. 따라서 수소 에너지는 미래의 에너지 장치에 있어서 가장 어려운 자원이 될 수 있습니다18. 수소는 정적 및 전송 가능한 이용을 위한 무독성 및 저렴한 전력 공급원으로 식별됩니다. 수소는 점화 후 재생 가능한 에너지를 공급합니다19. 과학자들은 수소의 실질적인 특징 때문에 고무적인 미래 연료로 수소를 고려하고 있습니다. 이러한 특징은 세상에서 가장 풍부한 것을 함유하고 있으며, 오염되지 않은 에너지원과 가장 가벼운 연료입니다20,21.