산소 발생 반응용 고효율 코발트 기반 복합체의 합성 및 활성 평가

초록

화석연료 사용으로 인한 환경오염과 지구온난화가 가속화됨에 따라 친환경적인 대체에너지원에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 그 중 수소는 무게당 에너지 밀도가 높아 차세대 에너지원으로 주목받고 있으며 수전해 반응을 통한 수소의 생산은 이산화탄소의 발생이 없으며, 원료인 물이 풍부하기 때문에 기존 수소 생성 방식보다 친환경적이다. 수전해를 구성하는 산소 발생 반응과 수소 발생 반응 중 산소 발생 반응은 전체 시스템의 속도를 결정하므로 활성을 높이기 위해 귀금속 촉매인 이리듐 산화물과 루테늄 산화물을 사용하고 있다. 그러나 가격이 높고, 매장량이 적어 이를 대체할 매장량이 풍부하고 저렴한 전이금속 기반의 고효율 촉매 개발 연구가 이루어지고 있다. 본 연구는 환류, 수열합성법을 거친 후 수소 분위기에서의 열처리를 통하여 Co/CoTe 복합체 촉매를 합성하였다. XRD, XPS, SEM, TEM을 통하여 Co/CoTe가 복합체 상태로 합성되었으며 풍부한 이종접합 계면을 보유하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 복합체의 풍부한 이종접합 계면은 전자 구조의 불균형을 유발하여 산소 발생 과정 중 반응물의 흡착 에너지를 조절함으로써 전기화학적 활성 증대에 기여할 수 있다. LSV, ECSA, EIS를 이용한 전기화학적 활성 분석을 통해 단일상의 Co, CoTe 대비 산소 발생 반응에 대한 높은 활성을 확인할 수 있었으며 50시간 지속된 반응 및 1000회 이상 내구성 테스트에서도 높은 안정성을 확보하였다.