A dimensionally stable anode based on the RuO2 electrocatalyst is an important electrode for generating chlorine. The RuO2 is well-known as an electrode material with high electrocatalytic performance and stability. In this study, sonoelectrodeposition is proposed to synthesize the RuO2 electrodes. The electrode obtained by this novel process shows better electrocatalytic properties and stability for generating chlorine compared to the conventional one. The high roughness and outer surface area of the RuO2 electrode from a new fabrication process leads to increase in the chlorine generation rate. This enhanced performance is attributed to the accelerated mass transport rate of the chloride ions from electrolyte to electrode surface. In addition, the electrode with sonodeposition method showed higher stability than the conventional one, which might be explained by the mass coverage enhancement. The effect of sonodeposition time was also investigated, and the electrode with longer deposition time showed higher electrocatalytic performance and stability.

RuO2 is a common active component of Dimensionally Stable Anodes (DSAs) for chlorine evolution that can be used in wastewater treatment systems. The recent improvement of chlorine evolution using nanostructures of RuO2 electrodes to increase the treatment efficiency and reduce the energy consumption of this process has received much attention. In this study, RuO2 nanorod and nanosheet electrodes were simply fabricated using the sol-gel method with organic surfactants as the templates. The obtained RuO2 nanorod and nanosheet electrodes exhibit enhanced electrocatalytic activities for chlorine evolution possibly due to the active surface areas, especially the outer active surface areas, which are attributed to the increase in mass transfers compared with a conventional nanograin electrode. The electrocatalytic activities for chlorine evolution were increased up to 20 % in the case of the nanorod electrode and 35% in the case of the nanosheet electrode compared with the nanograin electrode. The RuO2 nanorod 80 nm in length and 20-30 nm in width and the RuO2 nanosheet 40-60 nm in length and 40 nm in width are formed on the surface of Ti substrates. These results support that the templated RuO2 nanorod and nanosheet electrodes are promising anode materials for chlorine evolution in future applications.

The sol-gel method was used to prepare binary metal oxide (IrO2-RuO2) pH sensor. The electrodes that mole percent compositions (mol%) of IrO2 and RuO2 were 70:30 and 30:70 were selected. The characterizations of Nernstian response over pH range, response rate, interference on alkaline metals and reproducibility were investigated. Also the electroanalytical properties of these electrodes were evaluated in comparison with a commercial glass pH electrode. The composition of IrO2:RuO2 70:30 mol% was chosen as better electrode formulation. The electrode was not susceptible to the action of interfering ions such as Li+, Na+ and K+.

We synthesized porous Co3O4/RuO2 composite using the soft template method. Cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB) was used to make micell as a cation surfactant. The precipitation of cobalt ion and ruthenium ion for making porosity in particles was induced by OH- ion. The porous Co3O4/RuO2 composite was completely synthesiszed after anealing until 250˚C at 3˚C/min. From the XRD ananysis, we were able to determine that the porous Co3O4/RuO2 composite was comprised of nanoparticles with low crystallinity. The shape or structure of the porous Co3O4/RuO2 composite was studied by FE-SEM and FE-TEM. The size of the porous Co3O4/RuO2 composite was 20~40 nm. From the FE-TEM, we were able to determine that porous cavities were formed in the composite particles. The electrochemical performance of the porous Co3O4/RuO2 composite was measured by CV and charge-discharge methods. The specific capacitances, determined through cyclic voltammetry (CV) measurement, were ~51, ~47, ~42, and ~33 F/g at 5, 10, 20, and 50 mV/sec scan rates, respectively. The specific capacitance through charge-discharge measurement was ~63 F/g in the range of 0.0~1.0 V cutoff voltage and 50 mAh/g current density.

Pt nanoparticle catalysts incorporated on RuO2 nanowire support were successfully synthesized and their electrochemical properties, such as methanol electro-oxidation and electrochemically active surface (EAS) area, were demonstrated for direct methanol fuel cells (DMFCs). After fabricating RuO2 nanowire support via an electrospinning method, two different types of incorporated Pt nanoparticle electrocatalysts were prepared using a precipitation method via the reaction with NaBH4 as a reducing agent. One electrocatalyst was 20 wt% Pt/RuO2, and the other was 40 wt% Pt/RuO2. The structural and electrochemical properties of the Pt nanoparticle electrocatalysts incorporated on electrospun RuO2 nanowire support were investigated using a bright field transmission electron microscopy (bright field TEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and cyclic voltammetry. The bright field TEM, XRD, and XPS results indicate that Pt nanoparticle electrocatalysts with sizes of approximately 2-4 nm were well incorporated on the electrospun RuO2 nanowire support with a diameter of approximately 50 nm. The cyclic voltammetry results showed that the Pt nanoparticle catalysts incorporated on the electrospun RuO2 nanowire support give superior catalytic activity in the methanol electro-oxidation and a higher electrochemically active surface (EAS) area when compared with the electrospun Pt nanowire electrocatalysts without the RuO2 nanowire support. Therefore, the Pt nanoparticle catalysts incorporated on the electrospun RuO2 nanowire support could be a promising electrode for direct methanol fuel cells (DMFCs).

RuO2 박막을 전극으로 하여 Pt/Ti/Si 기판 위에 RuO2 /LiPON/RuO2의 다층 구조로 이루어진 전고상의 박막형 마이크로 슈퍼캐패시터를 제작하였다. 전극용 RuO2박막은 반응성 dc 마그네트론 스퍼터를 이용하여 O2/[Ar+O2]비를 증가시키며 성장시켰고, 비정질 LiPON 고체전해질 박막은 순수한 질소분위기 하에서 rf 스퍼터링으로 성장시켰다. 상온에서의 충-방전 측정을 통해 RuO2 박막의 미세구조에 따라 슈퍼캐패시터의 사이클 특성이 영향을 받는 것을 알 수 있었다. Glancing angle x-ray diffraction(GXRD)과 transmission electron microscopy (TEM) 분석을 통해 산소 유량의 증가가 RuO2박막의 미세 구조의 영향을 주는 것을 알 수 있었고, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 분석을 통해 산소 유량 비의 증가가 Ru과 산소간의 결합에도 영향을 줌을 알 수 있었다. 또한 사이클 후 슈퍼캐패시터의 TEM 및 AES depth profiling 분석을 통해, 충-방전 시 RuO2와 LiPON과의 계면반응에 의해 형성된 계면 층이 사이클 특성에 영향을 줌을 알 수 있었다.

전자싸이클로트론공명-플라즈마 화학기상증착법으로 PbTiO3박막을 증착하였다. RuO2 기판과 Pt 기판 위에 금속유기화합물 원료기체 유량 및 증착온도에 따라서 PbTiO3박막의 증착특성을 연구하였다. RuO2 기판 위에서 Pt 기판에 비하여 Pb-oxide 분자의 잔류시간이 상대적으로 크고, 페로브스카이트 핵생성 밀도는 상대적으로 작으며, 단일한 페로브스카이트 상의 PbTiO3 박막을 얻을 수 있는 공정범위가 Pt 기판보다 좁았다. PbTiO3 박막 증착 전 Ti-oxide 씨앗층을 도입함으로써 RuO2 기판에서도 페로브스카이트 핵생성 밀도를 증가시켜 단일한 페로브스카이트 박막을 얻을 수 있는 공정범위가 확장되었다. PbTiO3에서 Ti 성분을 Zr으로 일부 대체시킨 Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) 박막의 경우에도 Ti-oxide 씨앗층을 도입함으로써 넓은 공정범위에서 단일한 페로브스카이트 PZT 박막을 RuO2기판 위에서도 제조할 수 있었다.

Rf 마그네트론 반응성 스퍼터링법으로 RuO2박막을 Si 및 Ru/Si 기판 위에 증착한 뒤 산소 분위기 (1atm)에서 열처리를 하여 RuO2박막의 열적 안정성 및 확산방지 특성을 연구하였다. RuO2박막은 산소 분위기 700˚C에서 10분까지 안정하여, 산소와 실리콘에 대한 우수한 확산방지 특성을 나타내었다 750˚C 열처리시, 우선 성장 방위에 관계없이 RuO2박막 표면 및 내부에서 휘발 반응이 일어남과 동시에 확산방지 특성은 저하되었다. 그러나 800˚C 열처리 시에는 750˚C 열처리와는 다른 미세구조를 나타내었다. 이러한 열처리 온도에 따른 휘발반응에는 RuO2의 표면 결함구조인 RuO3와 증착시 박막내 함유된 과잉산소에 의한 결함 구조가 영향을 주는 것으로 판단된다.

Rf 마그네트론 반응성 스퍼터링법을 이용하여 Si, SiO2/Si 가판의에 전도성 RuO2 박막을 증착하고, 공정변수가 증착되는 박막의 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 대부분의증착조건에서 주상정 구조의 단일상 RuO2 박막이 증착되었으며, 부착원자들의 표면이동도가 낮은 영역에서는 (101) 우선배향성이 관찰되었고, 높은 영역에서는 (200) 우선배향성이 관찰되었다. 증착조건에 따른 박막의 우선배향성 변화는 박막의 결정구조와연관지어 논의되었다. 기판온도 350˚C에서 증착된 박막은 치밀하고 표면이 평탄하며, 비저항이 90㏁-cm 정도로 낮아서 고유전율 박막의 전극물질로 이용하기에 적합하였다. 450˚C 이상의 기판온도에서 증착된 박막은 46㏁-cm 정도로 매우 낮은 비저항을 갖니만 표면이 거칠었다.

RuO2와 glass의 비가 20/80과 12/88인 두종류의 후막저항계에 NTCR 특성을 나타내는 여러종류의 산화물을 첨가하였을때 저항체의 TCR과 전기비저항이 어떻게 변화하는가에 대한 실험을 실시하였다. 첨가된 TCR modifier들이 NTCR특성을 갖는다고해서 저항체의 TCR이 창상 감소되지는 않으며 또한 어떠한 modifier가 모든 저항계에 항상 일정 방향으로만 TCR을 변화시키지는 않았다. 그러나 이들 TCR modifier들을 적당량 첨가함으로써 후막저항체의 TCR과 저항값을 원하는 바대로 얻을 수 있다는 가능성을 확인하였다. 두 종류의 이상의 TCR modifier를 동시에 첨가하였을때에 첨가된 TCR modifier들 각각의 TCR변화가 합해져서 결과로 나타남으로써 이들 사용된 TCR modifier들 간에는 상호작용이 없음을 알 수 있었다. TCR modifier의 첨가량은 2~3%내로 억제하는 것이 바람직함을 알 수 있었다.