고성능 산소발생반응 용 P-NiCo2S4/NF 촉매의 합성 및 평가

초록

환경문제 및 에너지 고갈 문제에 직면하고 있는 현재, 대체 에너지원에 대한 전세계적인 관심이 증폭되고 있다. 따라서 높은 에너지 밀도를 가지는 수소가 미래의 에너지원으로써 각광받고 있으며, 이러한 수소 생산을 위한 여러 가지 방법 중 수 전해의 경우 높은 순도의 수소를 생산할 수 있다는 점 때문에 이에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 하지만 산소 발생반응은 수소 발생반응에 비해 상대적으로 느린 반응이기 때문에 수전해의 전체적인 활성을 결정한다. 또한 수전해에 높은 활성을 나타내는 산소 발생용 촉매 대부분이 귀금속 기반 촉매이기 때문에 저비용, 고성능의 산소 발생 반응용 수전해 촉매에 대한 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 수열합성법을 통해 Ni-Co carbonate hydroxdie를 니켈 폼 위에 직접적으로 성장시킨 후 P2S5와 함께 260도 Ar 분위기에서 열처리하여 P-doped NiCo2S4/NF를 합성하였다. SEM, TEM, XRD, XPS 등의 물성분석을 통해 needle 형태의 촉매가 니켈 폼 위에 균일하게 분포하며 P doping이 성공적으로 이루어졌음을 확인하였다. 또한 LSV, EIS, CP 등을 이용하여 전기화학적 활성을 분석한 결과 50 mA/cm2의 전류밀도를 얻기 위한 과전압이 300 mV 정도이며 50시간 이상 활성을 유지하는 매우 우수한 산소발생반응 용 촉매임을 확인하였다.