멜라민 나노지오드 (MNG)

10–20 nm의 폐쇄형 다중벽 중공 구조로, g-CNx-nanostructure / S-modified-g-CNx-nanostructure의 형태학적 전구체이자, g-CNx 나노구조체가 벌크 g-CNx보다 우수한 성능을 나타내는 원인이다 (see Kale et al., Small (2017)).

합성 및 구조

• 물 속에서 160 °C / 24 h 조건으로 멜라민을 수열 합성하여 제조하며, MNG는 낮은 밀도로 인해 원심분리 시 상층 분획에 부유한다 (see Kale et al., Small (2017), Fig. 1).
• HRTEM: 다중벽 폐쇄형 다각형 형태, 8–10층, 층간 간격 0.336 nm (see Kale et al., Small (2017), Fig. 1d–e).
• 자연에서 고온/고압의 액체 환경에서 형성되는 지오드(geode)와의 유사성에 근거하여 명명되었다.

형태의 중요성

나노지오드 단계를 생략하고 MNG 대신 시판 멜라민을 사용할 경우, 동일한 황 담지량에서 OER 과전위가 ~190 mV 증가하며, 이는 MNG 형태가 필수적임을 확인시켜 준다 — 전체 성능 향상의 약 절반은 헤테로원자 도핑이 아닌 나노구조 자체에서 비롯된다 (see Kale et al., Small (2017), Fig. S₅, Fig. 4c).

연관 관계

• 황 없이 어닐링 → g-CNx-nanostructure; 황과 함께 어닐링 → S-modified-g-CNx-nanostructure.