Pt-Ru@TiO2-H 나노구조체촉매의 합성 및 전기화학적 특성평가

Abstract

이 논문은 센서 및 연료전지에 사용할 수 있는 <TEX>$Pt-Ru@TiO_2-H$</TEX> 나노구조체촉매의 제조 및 전기화학적 촉매의 특성에 대한 것이다. 이 <TEX>$Pt-Ru@TiO_2-H$</TEX> 나노구조체촉매는 주형제인 폴리스틸렌볼(PSB)을 제조하고, 이 주형제의 표면에 졸-겔 반응을 통해 <TEX>$TiO_2$</TEX>를 코팅한 후, <TEX>$Pt^{4+}$</TEX>와 <TEX>$Ru^{3+}$</TEX>의 환원에 의해 제조하였다. 제조된, <TEX>$Pt-Ru@TiO_2-H$</TEX> 나노구조체촉매는 전자투과현미경(TEM), X-선 회절(XRD)와 원소분석에 의해 특성평가 하였고, <TEX>$Pt-Ru@TiO_2-H$</TEX>의 전기화학적 촉매특성은 에탄올, 메탄올, 도파민, 아스크로브 산, 프로말린과 글루코오즈의 산화-환원 능력에 의해 평가 하였다. 이 <TEX>$Pt-Ru@TiO_2-H$</TEX> 나노구조체촉매는 바이오분자에 대해 전기화학적촉매 특성을 나타내어, 연료전지 전극 또는 비효소바이오센서에 사용 될 것으로 기대된다. This paper describes the electrocatalytic activity for the oxidation of small biomolecules on the surface of Pt-Ru nanoparticles supported by <TEX>$TiO_2$</TEX>-hollow sphere prepared for use in sensor applications or fuel cells. The <TEX>$TiO_2$</TEX>-hollow sphere supports were first prepared by sol-gel reaction of titanium tetraisopropoxide with poly(styrene-co-vinylphenylboronic acid), PSB used as a template. Pt-Ru nanoparticles were then deposited by chemical reduction of the <TEX>$Pt^{4+}$</TEX> and <TEX>$Ru^{3+}$</TEX> ions onto <TEX>$TiO_2$</TEX>-hollow sphere (<TEX>$Pt-Ru@TiO_2-H$</TEX>). The prepared <TEX>$Pt-Ru@TiO_2-H$</TEX> nanocomposites were characterized by transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), and elemental analysis. The electrocatalytic efficiency of Pt-Ru nanoparticles was evaluated via ethanol, methanol, dopamine, ascorbic acid, formalin, and glucose oxidation. The cyclic voltammograms (CV) obtained during the oxidation studies revealed that the <TEX>$Pt-Ru@TiO_2-H$</TEX> nanocomposites showed high electrocatalytic activity for the oxidation of biomolecules. As a result, the prepared Pt-Ru catalysts doped onto <TEX>$TiO_2$</TEX>-H sphere nanocomposites supports can be used for non-enzymatic biosensor or fuel cell anode electrode.