This study focuses on hydrogen production as a substitute for fossil fuels to escape from climate change. In particular, the oxygen evolution reaction (OER) in hydrogen production through water electrolysis has been identified as a major challenge due to efficiency constraints caused by activation energy issues. In this paper, the relationship between surface amorphization and lattice oxygen evolution reaction during the OER process is elucidated, utilizing ABO3 perovskite oxide catalysts, especially LaCoO3. In the LaCoO3 film verified for stability through Pourbaix diagrams, surface amorphization during the OER at specific potentials was confirmed through STEM images. Additionally, lattice oxygen participation was observed through the analysis of 18 oxygen isotopes, which is linked to the loss of active sites through the leaching of metal ions. These research findings contribute to the development of stable OER oxide catalysts by demonstrating that the role of lattice oxygen induces surface restructuring during OER, leading to the leaching of metal ions and subsequent loss of active sites.
본 연구는 기후 변화로부터의 탈피를 위해 화석연료를 대체할 수 있는 수소 생산에 중점을 둔다. 특히, 수전해를 통한 수소 생산에서 발생하는 산소 발생 반응 (OER)은 활성화 에너지 문제로 인해 효율성을 제약하는 주요 과제로 지목되어 왔다. 본 논문에서는 ABO3 페로브스카이트 산화물 촉매, 특히 LaCoO3를 활용하여 산소발생반응 과정 중 발생하는 표면 비정질화와 격자 산소 발생 반응 간의 관계를 규명한다. 포베이 도표를 통해 안정성이 검증된 LaCoO3 박막에서, 특정 전위에서 산소발생반응으로 인한 표면 비정질화 현상이 주사투과전자현미경 이미지를 통해 확인되었다. 더불어 18-산소 동위원소 분석을 통해 격자 산소 참여를 관찰하였고, 이는 금속 양이온의 용출을 통한 활성 부위의 손실과 연결된다. 이러한 연구 결과는 격자 산소의 역할이 산소발생반응동안 표면 재구성을 일으키고, 이로써 금속 이온이 용출되어 활성 부위 손실을 초래한다는 것을 입증하며, 안정성 있는 산소발생반응 산화물 촉매의 개발에 기여한다.
