산소 발생 및 환원 반응용 구조결함을 가지는 CoFe/CoFe2O4-x 촉매 합성 및 분석

초록

화석연료에 대한 높은 의존도로 인해 환경오염이 심각해짐에 따라 친환경적이면서 지속 가능한 에너지 전환 및 저장 기술 개발이 중요해지고 있다. 특히 친환경적이면서 높은 에너지 밀도를 갖는 연료전지, 금속공기전지 등 산소 발생 및 환원 반응을 기반으로 하는 에너지 전환 및 저장 장치에 대한 연구가 활발히 진행중이다. 하지만 다수의 전자 전달이 수반되는 산소 발생 및 환원 반응은 느린 반응이기 때문에 이를 극복하기 위한 촉매 개발 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 구형 멜라민-폼알데하이드 위에 도파민, 철, 그리고 코발트 전구체를 함께 넣어 교반시킨 후 아르곤 분위기에서 고온 열처리를 진행하여 질소가 도핑된 중공 구조의 구형 탄소 위에 CoFe/CoFe2O4 (CoFe/CoFe2O4@NHC)를 합성하였다. 이후 수소 분위기에서 열처리를 통해 산소 결핍을 유도하여 산소 결핍이 유도된 CoFe/CoFe2O4-x@NHC를 합성하였다. 주사 전자 현미경과 투과 전자 현미경을 통해 고온 열처리 후에도 중공 구조가 잘 유지됨을 확인하였으며, X선 회절 분석을 통해 온도에 따른 산소 결핍을 확인하였다. 또한 선형주사전위법 (LSV), Tafel slope, K-L plot 등을 통해 산소 발생 및 환원 반응에 대한 산소 결핍의 영향을 전기화학적으로 분석하였다.