산소 발생 및 환원반응용 PBA로부터 합성된 Co3O4/CoS 복합촉매의 합성 및 평가

초록

현재 화석연료의 고갈과 환경 정책변화로 인해 친환경적인 에너지 변환 및 저장 기술에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다. 그 중 산소를 이용한 연료 전지와 금속공기 전지는 기존의 리튬이온전지를 대체할 차세대 전지로 주목받고 있다. 따라서 두 전지의 전극에 사용되는 산소 발생 및 환원반응용 촉매 개발이 활발하게 연구되고 있다. 본 연구에서는 침전법을 통해 Co-Co PBA를 합성한 후 공기 분위기하에서 열처리를 진행하여 Co3O4를 합성했다. 그 후 Na2S와 Co3O4를 수열합성법을 통해 부분 황화를 진행하였다. X선 회절 분석을 통해 CoS와 Co3O4의 복합체가 형성되었음을 확인하였다. 또한 주사전자현미경을 통해 시료의 표면 형상 변화를 분석한 결과, Co3O4와 Co3O4/CoS 복합체 모두 Co-Co PBA의 큐브 형상을 잘 유지하고 있는 것을 확인하였다. 전기화학적 활성은 3전극 시스템에서 회전 원판 전극을 이용하여 선형주사전류법, Tafel 분석 및 안정성 테스트를 진행하여 분석하였다. 분석 결과 Co3O4/CoS 복합촉매는 Co3O4보다 OER과 ORR에서 활성이 매우 향상되었음을 확인할 수 있었다.