산소 발생 및 환원용 황 원자 결함이 유도된 CoxFe1-xS2/N,S-rGO 촉매의 합성 및 분석

초록

최근 에너지 수요가 급증하면서 에너지 저장 및 변환 장치에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 아연-공기 전지는 차세대 이차전지로 리튬-이온 전지 대비 높은 에너지밀도와 안정성을 가진다. 하지만 충/방전 시 양극에서 발생하는 속도가 느린 산소 발생 및 환원반응은 전지의 성능을 낮추며, 이를 개선하기 위한 고성능 촉매 개발은 필수적이다. 본 연구에서는 N,S-rGO 위에 황 원자 결함이 유도된 CoxFe1-xS2를 합성하였다. 먼저, 침전을 통해 GO 위에 CoFe PBA가 올라간 전구체를 합성하였다. 이후 thiourea를 이용하여 CoFe PBA를 CoxFe1-xS2로 황화, GO를 N,S-rGO로 환원 및 이종원소 도핑을 진행하였다. 마지막으로 수소 분위기에서 열처리릍 통해 황 원자 결함을 형성하였다. 위 촉매의 형성은 SEM, TEM, XRD 등 물성 분석을 통해 확인하였으며, LSV, CA 등 전기화학 분석을 통해 촉매의 우수한 활성 및 안정성을 가짐을 확인하였다. 최종적으로 아연-공기 전지에 적용 시, 높은 전력 밀도 및 안정성을 갖는 것을 확인하였다.