Recently, hydrogen is considered as a environmental-friendly, sustainable energy carrier to replace fossil fuels. Transition metal derived catalysts, which show various surface properties and electronic structures are most promising materials for hydrogen evolution reaction. Herein, mixed cobalt precursor with graphene oxide solution was freeze-dried to synthesize small, uniformly distributed cobalt derived nanoparticles. Through heat treatment after freeze-drying, we fabricate CoS2 / rGO aerogel, CoP / rGO aerogel, CoSIP / rGO aerogel with uniformly distributed particle of 3.77 nm, 6.82 nm, 6.96 nm, respectively. CoSIP / rGO aerogel shows better activity than other cobalt derived particles / rGO aerogels by showing 0.128 mV overpotential at 2.5 mA/cm2 and Rct value of 12.22 Ω at EIS. And CoSIP / rGO aerogel shows not only higher activity but better stability than CoS2 / rGO aerogel by substitution of phosphorus into sulfur site.
최근, 세계적 위기에 대한 해법으로 화석 연료를 대체하기 위하여 친환경적이고 지속 가능한 에너지 전달 물질로서 수소가 제시되고 있다. 수소 발생 촉매로서 전이 금속 계열의 촉매는 표면에서의 다양한 특성과 전자 구조로 인해서 백금을 대체할 물질로 각광을 받고 있다. 본 연구에서는 입자 형성에서 목표로 하는 균일하고 작은 나노입자의 형성과 다양한 코발트 기반 입자의 형성을 간단한 후처리만으로 형성시키기 위해 코발트 전구체와 산화 그래핀 용액의 동결 건조를 사용하였다. 동결 건조 후 후처리를 통해 합성한 CoS2 / 환원 산화 그래핀 에어로젤 복합체 300 ℃, CoP / 환원 산화 그래핀 에어로젤 복합체 400 ℃, CoSIP / 환원 산화 그래핀 에어로젤 복합체 400 ℃ 등의 다양한 복합체에서 각각 3.77 nm, 6.82 nm, 6.96 nm의 크기를 가지는 균일한 입자가 그래핀 표면 위에 형성되었음을 확인하였고, CoSIP / 산화 그래핀 에어로젤 복합체가 타 코발트 기반 나노입자의 복합체보다 더 높은 활성도를 보임을 2.5 mA/cm2 에서 0.128 mV의 과전압과 EIS에서 12.22 Ω의 Rct 값을 통해서 확인할 수 있었다.
