Synthesis of metallic metal oxide nanowires for electrochemical catalysts

Abstract

In this study, metal oxide nanostructures such as nanosheets and nanowires were synthesized via atmosphere pressure chemical vapor deposition (APCVD) on the various substrates without any catalysts. Metal oxide nanostructures have been actively studied as promising materials for a lot of applications such as electrochemical catalysts and alternative energy applications owing to their chemical, electrical, mechanical and optical properties. In chapter I, we synthesized Molybdenum trioxide (MoO3) nanosheets on the vertically aligned CNTs for supercapacitors. In addition to synthesis, we examined that deposition of MoO3 nanosheets on the CNTs was maintaining the characteristic for supercapacitors such as low resistance, phase angle, and short relaxation time constant as well as increasing the areal capacitance (CA). These electrochemical behaviors of MoO3/CNTs heterostructue will be promising electrochemical electrode materials for supercapacitance. In chapter II, Highly crystalline Iridium/Iridium dioxide (Ir/IrO2) nanowrires were prepared on the commercial Au microwire through the reduction of Au microwire decorated with Iridium dioxide (IrO2) nanowrires by APCVD. Also, We examined how the reduction process would be affected on the electrochemical and electrocatalytic activity. In the electrochemical measurements, Ir/IrO2 nanowires represented more high electrochemical activity compared with IrO2 nanowires. It suggests a helpful platform for high-performance electrochemical biosensors. In chapter III, Iridium-Ruthenium (IrxRu1−xO2) mixed metal oxide nanowires were directly grew on the Pt microwire by simple physical vapor transport process by regulation IrO2 and RuO2 precursor, respectively. This work can be further studied in the field of electrochemical.;이 논문에서는 나노판, 나노선과 같은 나노구조를 가지는 금속산화물을 상압화학증착기법을 통해 다양한 기질 위에 합성했다. 나노구조의 금속산화물은 화학적, 전기적, 기계적, 광학적 특징으로 인해 전기화학 촉매나 대체에너지 개발과 같은 여러 응용분야를 위한 유망한 물질로서 활발히 연구되고 있다. 첫 번째 장에서는 수직으로 정렬된 탄소나노튜브위에 몰리브데늄옥사이드를 합성하여 축전지로서의 활용 가능성을 보았다. 탄소나노튜브 위 몰리브데늄욕사이드의 증착이 면적당 전기 용량을 증가시켰을 뿐만 아니라 축전지로의 특성을 변화시키지 않음을 확인했다. 두 번째 장에서는 촉매의 사용 없이 상압화학증착기법으로 마이크로 직경의 금 위에 합성한 이리듐옥사이드 나노선을 수소기체를 흘리며 환원시켜 이리듐과 이리듐옥사이드가 혼합된 나노선을 합성했다. 이러한 나노선의 구성물질의 변화는 전기화학적 촉매효과를 향상시켰다. 합성한 이리듐/이리듐옥사이드 나노선을 이용하여 만든 전극이 이리듐옥사이드 나노선으로 만든 전극과 비교하였을 때, 과산화수소 반응에 전기화학적 반응을 향상시킴을 확인했다. 특히, 이리듐/이리듐옥사이드 나노선은 포도당 반응에 전기화학적 반응을 보였다. 세 번째 장에서는 이리듐옥사이드와 루테늄옥사이드가 혼합된 나노선을 두 전구체 물질의 양을 조절함으로서 상압증착화학기법으로 합성했다. 이 연구와 더불어 산소발생실험과 수소발생실험에서 다양한 비율의 혼합나노선 중 어떤 비율의 혼합나노선이 가장 좋은 전기화학적 특성을 나타내는지 확인했다.