고성능 산소반응용 코발트기반 복합촉매의 합성 및 전기화학적 특성 분석

초록

최근 증가하는 에너지 수요와 환경보호에 대한 인식으로 친환경 에너지 변환 및 저장 장치에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 다양한 후보 중 아연-공기배터리는 안정성이 높고 친환경적이며 높은 이론용량을 가지기 때문에 현재 주로 사용되는 리튬이온배터리의 대체재로 각광받고 있다. 아연-공기배터리는 산소극에서 일어나는 산소 발생 반응과 산소 환원 반응이 4전자가 참여하는 반응으로 배터리의 성능을 결정하는 핵심반응이기 때문에 고성능의 산소반응용 촉매 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 코발트 기반의 복합촉매를 합성하여 산소 발생반응과 산소 환원반응에 모두 우수한 촉매 성능을 확인하였다. Co-Co PBA를 이용하여 Co3O4를 합성하였고, Na2S를 이용하여 Co3O4를 부분적으로 환원시켜 Co3O4/CoS 복합체를 합성하였다. SEM, XRD 분석을 통해 큐브 구조를 가진 Co3O4/CoS 복합체가 합성되었음을 확인하였다. 또한 LSV, CA등 다양한 전기화학적 활성 분석을 진행하여 산소 발생 반응과 산소 환원 반응의 활성이 귀금속 촉매인 Pt/C와 RuO2와 비교할 만한 좋은 촉매 성능을 확인할 수 있었다.