양성자빔 조사에 따른 산소환원반응용 MnO2 촉매 활성 변화 분석

초록

에너지 소모량의 급증에 따른 환경오염 및 온실효과 문제는 이미 전 세계적인 관심 을 받고 있으며, 이를 해결하기 위해 대체 에너지 중 하나인 연료전지에 관한 연구 가 활발히 진행되고 있다. 전체 연료전지의 반응속도는 역학적으로 부진한 산소환 원반응에 의해 결정되기 때문에 촉매의 역할이 중요하다. 특히 망간 산화물 (MnO2)은 전이 금속 산화물로, 값이 저렴하고 매장량이 풍부하면서도 다양한 산 화가로 적절한 전극 촉매 활성을 갖는다. 본 연구에서는 양성자빔 조사가 MnO2 촉매 활성에 미치는 영향을 조사하였다. 5와 14 MeV의 에너지를 갖는 양성자빔 은 각각 MnO2 파우더와 물에 분산시킨 용액에 조사되었으며, 조사량은 5 kGy로 동일하게 유지되었다. 양성자빔이 조사된 MnO2의 결정구조 및 표면 성분 분석은 각각 X선 회절분석과 광전자분광기를 통해 분석하였으며, 그 결과 표면에 산소 결 함이 발생한 것을 확인하였다. 또한 산소환원반응에 대한 활성이 크게 향상된 것을 알 수 있는데, 이는 양성자빔의 고 에너지에 의해 방사선 분해된 공기가 반응성이 큰 라디칼을 형성시켜 망간과 산소의 결합을 끊기 때문이다.