전기화학적 금속 이온 출입을 통한 Cu1.1S 나노입자 박막의 LSPR 기반 근적외선 통전 변색 연구
LSPR-based NIR electrochromism of Cu1.1S nanocrystals film by electrochemical metal ion insertion and extraction
- 주제어 (키워드) 황화구리 나노입자 , 나노입자 박막 , 통전 변색 , 국부적 표면 플라즈몬 공명 현상 , 전기화학 , 분광전기화학법 , copper sulfide nanocrystal , nanocrystal film , electrochromism , localized surface plasmon resonance , electrochemistry , spectroelectrochemistry
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 강문성
- 발행년도 2022
- 학위수여년월 2022. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000067007
- UCI I804:11029-000000067007
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록
Near infrared (NIR) electrochromic materials are attracting much interest in academic and industry including solar hear regulation system, military camouflage, and photodynamic therapy. This research changes light absorbance of copper sulfide nanocrystals through the electrochemical mothod, which reduces inconvenience in various synthesis processes and provides information on the application of the application device. In particular, there is an advantage in that a solution process is possible by synthesizing nanocrystals in a colloidal motheod, and NIR general electrochromism is easily achieved without a change in size and shape. Copper sulfide nanocrystals (Cu2-xS NCs) exhibit absorbance in NIR region based on localized surface plasmon resonance (LSPR) of holes in the materials. As copper is insufficient, a disulfide bond, which is a ‘sulfur-sulfur’ bond is formed instead of a ‘copper-sulfur’ bond, and this part serves as an electron acceptor within the material structure. In other words, the less copper the stronger the p-type semiconductor has. Here we introduce electrochemical methods of controlling stoichiometric mismatch beween metal ion and sulfur using lithium and sodium ions and the resulting NIR absorbance from LSPR. Specifically, by using a film of Cu1.1S NCs on ITO/glass was used as a working electrode, Pt wire as a counter electrode, and Ag wire as a reference electrode and electrolyte containing lithium perchlorate or, sodium perchlorate, we confirmed metal ion insertion leads change in NIR absorbance reversibly.
more초록
근적외선(NIR) 통전변색 소재는 태양 열 조절 시스템, 군용 위장, 광역학요법 등 학계와 산업계에서 많은 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 전기화학적 방법을 통하여 Copper sulfide 나노입자의 박막 상 흡광 변화를 이루었고 이는 여러 합성 공정에 대한 불편함을 줄이고 응용 장치 적용에 대한 정보를 제공할 수 있다. 특히, 콜로이덜 방식으로 나노입자를 합성하여 용액 공정이 가능하며 크기와 모양 변화 없이 간편하게 근적외선 통변색을 이루었다는 장점이 있다. Copper sulfide 나노입자 (Cu2-xS NCs) 는 입자 내의 정공으로 인한 국부적 표면 플라즈몬 공명 현상 (LSPR)을 기반으로 근적외선 영역에서 흡광을 나타낸다. 구리가 부족할수록 ‘구리-황’ 결합 대신 ‘황-항’ 결합인 다이설파이드(disulfide) 결합을 형성하게 되고, 이 부분이 결정 구조 내에서 전자의 어셉터(acceptor) 역할을 하게 된다. 즉, 구리가 부족할수록 강한 p형 반도체의 성질을 가지게 된다. 본 연구에서 우리는 전기화학적 방법으로 리튬과 나트륨 이온을 출입시키며 금속 이온과 황 사이의 화학 양론적 불일치를 조절함에 따른 LSPR 기반의 NIR 영역 흡광 변화를 소개한다. 구체적으로, ITO/유리 기판 위에 Cu1.1S 나노입자를 올려 작동 전극으로, 백금 선을 상대 전극으로, 그리고 은 선을 기준 전극으로 사용하였고 전해질로는 리튬 퍼클로레이트 또는 소듐 퍼클로레이트를 사용하여 금속 이온의 삽입이 가역적인 NIR 영역의 흡광 변화를 일으킨다는 것을 확인하였다.
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