산소환원 반응을 위한 다공성 구조의 망간 산화물 수열 합성 및 특성 분석

초록

산소환원반응(ORR)은 연료전지나 금속공기전지의 양극에서 공기 중의 산소를 받 아들여 일어나는 전기화학반응으로, 산소환원반응에 따라 전지의 성능이 결정된 다. 현재 백금이 산소환원반응에서 높은 활성을 보이고 있으나 제한된 매장량과 높 은 가격으로 인해 상용화에 적용하기가 어렵다. 그래서 그 중 백금과 활성이 비슷 한 전이금속 산화물이 주목 받고 있다. 본 연구에서는 전이금속 산화물 중 독성이 적고 높은 전기화학적 용량을 가진 망간산화물을 합성하였다. 전구체로는 과망간 산칼륨을 이용하였으며, 다공성 구조를 부여하기 위하여 구조지지체로 각각의 특 성이 있는 계면활성제인 SDS, CTAB, F127을 사용하였다. 오토클레이브를 이용 하여 180도에서 4시간동안 수열합성을 진행하였고 합성 후, 반응물에 섞여있는 계면활성제를 제거하기 위하여 IPA 용액에 24시간동안 담지 시켰다. 이후 X선 회 절분석(XRD), X선 광전자분광기(XPS), 주사 전자현미경(SEM), 투과전자현미 경(TEM)을 이용하여 합성한 다공성 망간산화물의 물성평가를 진행하였고, 또한 합성된 망간산화물의 산소환원반응 (ORR) 활성은 회전원판 전극(RDE)을 이용해 분석하였다.