고성능 산소발생반응용 P-doped Ni-Fe sulfide의 전기화학적 촉매 합성 및 평가

초록

고순도 수소의 생산을 위한 수전해 시스템은 상대적으로 반응속도가 느린 산소발생반응에 의해 전체 반응의 속도가 결정된다. 따라서 산소발생반응용 촉매의 개발이 필수적이며, 대표적인 산소발생반응용 촉매인 산화루테늄, 산화이리듐은 활성이 높지만 적은 매장량, 높은 가격으로 인하여 대면적화와 상용화에 부적합하다. 이를 해결하기 위해 상대적으로 가격이 낮고, 매장량이 풍부한 전이금속 기반의 산소발생반응용 고효율 촉매의 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 산소발생반응용 촉매를 개발하고자 높은 활성을 나타내는 전이금속인 Ni와 Fe를 기반으로 수열합성법을 통하여 Ni-Fe LDH를 합성한 후 P2S5와 함께 고온 열처리 반응을 시켜 P-doped Ni-Fe sulfide를 합성하였다. 이렇게 합성된 시료를 주사전자현미경, 투과전자현미경을 통하여 시료 외형 분석을 실시한 결과, 열처리 전후로 마이크로 플라워 구조가 유지되었음을 확인하였다. 또한 합성된 시료의 전기화학적 활성을 평가한 결과, 264 mV (@ 10 mA cm-2)의 낮은 과전압과 48 mV dec-1의 낮은 tafel slope을 나타내었고 이를 통하여 P-doped Ni-Fe sulfide의 산소발생반응용 촉매로서의 성능을 확인하였다.