Polydopamine-derived N-doped carbon nanosheet (CNS)

폴리도파민 열분해 (H₂/Ar, 800 °C)로부터 유도된 N-도핑 탄소 나노시트; 흑연형 sp² 구조, 층간 간격 ~0.34 nm, 탄화 후 두께 ~10 nm, N/C ~6%. 평면형 p-Si 위에서 금속-무함유 HER 조촉매로 사용됨. 촉매 로 분류됨 (순소비 없이 HER 활성 사이트를 순환시킴).

구조 및 성능 (see An et al., Bull. Korean Chem. Soc. (2018))

• 라만 I_D/I_G = 0.97 (폴리도파민 전구체의 0.69 대비) → 결함/모서리가 풍부한 흑연화 (Fig. 2a).
• p-Si 광음극 위: 개시 전위 +0.21 V vs RHE, ABPE 0.59%, 안정성 >6000 s (Fig. 4a, Fig. 6).
• 유리질 탄소 위 암전류 RDE: −0.21 V at −5 mA cm⁻², Tafel 기울기 78 mV/dec, J₀ 2.9×10⁻⁶ A cm⁻² (Fig. 5a–b).

계보

도파민의 수계 자기중합 → polydopamine → 탄화 (polydopamine-carbonization-CNS)를 통해 제조됨; 이 경로는 CVD를 완전히 배제함. N-doped-monolayer-graphene (CVD 성장, paper_032) 및 double-layer-graphene-photocathode (플라즈마 처리된 CVD 2층, paper_075)와는 구별됨 — 두 소재 모두 p-Si 위의 N-도핑 탄소 조촉매이나 CVD로 제조됨. p-type-Si-substrate 위에서 HER 개시 전위를 이동시키고 자연 산화막 형성을 억제함.