$Sr_2IrO_4$와 $Ba_4Ir_3O_{10}$ 촉매 표면의 구조적 안정화에 따른 산소 발생 반응 안정성 향상

Abstract

산소 발생 반응은 수전해조, 리튬-공기 전지 등의 에너지 변환 및 저장 장치에서 필연적으로 동반되는 반응이며, 산소 발생 반응의 높은 과전압을 해결하기 위한 수많은 촉매가 개발되고 있다. 특히 알칼리 토금속을 사용한 $A_xIr_yO_z$ 형태의 이리듐 산화물 촉매는 적은 귀금속 사용으로 산화 이리듐($IrO_2$)보다 높은 활성도를 갖는 촉매로 잘 알려져 있다. 그러나 알칼리 토금속 원소가 전해질 내로 쉽게 용해되는 특성이 있어 구조적 불안정화에 의한 촉매의 안정도 감소를 일으킨다는 단점이 있다. 본 연구는 $A_xIr_yO_z$ 형태의 촉매 중 가장 활성도가 높다고 알려진 $Sr_2IrO_4$와 $Ba_4Ir_3O_{10}$ 촉매를 이용하여 활성도-안정도 반비례 관계를 깨고 높은 활성도와 안정도를 동시에 갖는 방법을 고안하였다. 알칼리 토금속 이온이 포함된 전해질을 사용하여 알칼리 토금속의 용해를 억제하고 구조적인 안정화를 이루어 촉매의 안정도를 향상시켰다.