3차원 나노다공성 백금 박막의 형태와 전기 화학적 감응에 대한 전기도금 조건의 영향

Abstract

본 연구자는 비이온 계면활성제의 역미셀 (L₂) 용액에서 전기도금된 3차원 나노 다공성 백금(L₂-ePt) 박막의 형태와 전기화학적 촉매효과에 대해 연구하였다. 지금까지 기둥과 동공 혼성구조 제조방법들 중 다공성 박막에 합금을 전기도금 시킨 후, 한 가지 금속성분을 제거하는 것이 대표적이다. 그러나 직접적 전기도금에 의한 나노 다공성 금속박막에 대한 연구는 드물다. 1장에서는 도금된 L₂-ePt 박막의 형태를 도금 전위, 도금시 흘려주는 전하량 그리고 표면 세척 조건을 달리하여 형태를 관찰하였고, 산소의 환원, 과산화수소의 환원 그리고 글루코즈의 산화 실험을 통해 L₂-ePt 의 전기화학적 촉매 특성과 거칠기 인자의 영향에 대해 연구하였다. 2장에서는 3차원 나노 동공들로 구성된 2차원 백금 기둥구조를 간단한 전기도금에 의해 제조하였다. 이 혼성구조는 다공성 알루미나 박막의 1차원 채널에 역미셀 용액을 채워 전기도금에 의해 형성되었다. 이 연구에서 비이온 계면활성제의 역미셀(L₂) 용액에서 한 단계로 전기도금하여 기둥과 3차원 나노다공성 혼성구조를 갖는 백금 박막을 제조하였다.|The morphologies and the electrochemical catalytic behaviors of the 3D nanoporous platinum (L₂-ePt)films, which were electroplated from the reverse micelle(L₂) solution of nonionicsurfactant, were investigated in detail. In Part Ⅰ, the morphologies of the electroplated L₂-ePt film was observed as varying the electroplating potential, the charge passed during electroplating, and the surface cleaning condition. The characteristics of nanoporous interface were confirmed by impedance spectroscopy. The electrochemical catalytic properties of the L₂-ePt films with various roughness factors were investigated for the oxidation of glucose and hydrogen peroxide, and for the reduction of oxygen. In Part Ⅱ, Pt film with hybrid nano-structure of 2D arrayed Pt columns and 3D nanopores formed in each Pt columns was fabricated by simple electroplating. The hybrid nano-structure was formed by electroplating nanoporous Pt along reverse micelle solution filled in 1D channels of alumina porous membrane. After alumina being dissolved, 2D array of Pt columns was constructed as replica of the linear pores of alumina porous membrane. The diameter of the column was ～300 nm and the length was controlled by the electroplating condition. Each Pt columns retained well developed 3D nanoporous structure in thereselves. So far, the most relevant example for such hybrid structure of columns and pores is electroplating of metal alloy along porous membrane following by dealloying of one metal component. However, there has been rare study on the hybrid nanoporous metal film directly electroplated. This study propose a new method to fabricate 3D nanoporous Pt thin film being hybridized with larger columnar structure via one-step electrochemical deposition in reverse micelle (L₂) solution of a nonionic surfactant.