성균관대-생기원 공동연구팀, 산성 환경에서 안정한 전이금속산화물 촉매 개발
- 비금속 이종구조의 산성 환경에서의 촉매 성능 향상

□ 성균관대학교(총장 유지범) 기계공학과 김태성 교수, 신소재공학과 임병권 교수 및 한국생산기술연구원(원장 이상목) 안치성 선임연구원 공동연구팀은 산성 환경에서 안정한 전이금속산화물 촉매를 개발했다.

□ 기존의 연구에서는 molybdenum oxide(MoOx)라는 전이 금속 산화물(TMOs)이 수전해의 환원극 반응인 수소 발생 반응(HER)의 촉매 물질로 사용될 수 있음을 시사하는 연구가 발표되고 있다. 이 물질은 산성 환경에서 쉽게 산화될 수 있어서 염기성 환경에서의 사용이 유리하다고 알려져 있다.

□ 그러나 MoOx의 수소 발생 활성은 산성 환경에서 더 효율적이기 때문에 산성 환경에서의 안정성을 확보하는 것뿐만 아니라 활성 효율을 크게 높이는 것이 매우 필요한 실정이다.

□ 이번 연구에서는 산성 환경에서의 MoOx의 약한 HER 성능을 비금속 원자로 도핑된 그래핀과의 이종구조 형성을 통해 향상시켰다. MoOx을 그래핀으로 코팅한 후에 수행된 도핑 공정은 실온에서 진행되었으며, 제조 방법 및 HER 성능 측면에서 이 재료가 HER 응용 분야에서 유망한 재료임을 보여주었다.

□ 김태성 교수는 “제안된 이종구조 장치가 HER 응용에서 overpotential 에너지 소비를 크게 줄일 수 있음을 설명하며, 또한, 제안된 촉매의 우수한 장기 안정성을 입증했다”며 “이에 따라 우리의 접근법은 수소 발생 및 다른 촉매 응용을 위한 시너지 효과를 갖는 이종구조 전극 제작에 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.”고 설명했다.

□ 연구팀의 연구 결과는 국제학술지 Carbon Energy(Impact Factor: 21.556)에 지난 3월 17일(금)에 출판되었다.

□ 이번 연구는 한국연구재단(NRF) 및 한국생산기술연구원 지원으로 수행되었다.

※ 논문명: A study of highly activated hydrogen evolution reaction performance in acidic media by 2D heterostructure of N and S doped graphene on MoOx
※ 저자명: Chisung Ahn, Byungkwon Lim, and Taesung Kim(교신저자), Kubra Aydin, Seongwon Woo(제1저자), Vinit Kaluram Kanade, Seulgi Choi(공동저자)
※ DOI: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cey2.340

6월 9일 금요일자 보도자료 - 첨부파일 참조