Alkaline earth-iridates에서 원소 용해에 따른 표면적 증가와 산소 촉매 활성도 향상

Abstract

수소는 가볍고 액화시켜 부피를 크게 줄일 수 있는 장점이 있어 미래 에너지원으로 생각되고 있다. 그렇기에 다양한 수소 공급 장치가 개발되고 있으며, 그 중 PEM(proton exchange membrane) 전해조(electrolyzer)는 기존의 알칼리 전해조 보다 수소,산소 생산에 있어 더 효율적이지만 산 내에서 반응이 일어나기 때문에 사용할 수 있는 촉매가 매우 제한적이다. 이러한 상황에서 알칼리 토금속-이리듐(Ir)산화물은 희소성 있는 이리듐(Ir)양을 줄이면서, 기존의 $IrO_2$을 뛰어 넘는 산소 발생 반응(OER) 활성도를 보여 주어 많은 주목을 받고 있다. 하지만 알칼리 토금속-이리듐(Ir)산화물 내 알칼리 토금속은 산소 발생 반응에 따라 용해되는 현상을 보여 주는데, 이는 촉매의 안정성을 떨어뜨리는 단점으로 여겨진다. 본 연구는 이러한 원소 용해 현상을 직.간접적으로 관측하여 본 현상에 대한 이해를 도와 더 나은 촉매를 설계할 수 있도록 하였다. 또한 [$IrO_6$] 간의 구조적인 연결성이 Ir 용해 정도와 관련 있다는 사실을 증명함으로써 촉매의 구조적 연결성이 촉매 안정도와 직접적 연관이 있다는 것을 확인하였다.