Worldwide issue in energy research leads to efficiently producing clean and renewable energy. Produc-ing chemical fuel from solar energy has the potential to solve the energy issue. Water splitting catalyst includ-ing hydrogen and oxygen evolution catalyst (OEC) is a key component of solar fuel technologies. Especially, OEC is most important parts than hydrogen evolution catalyst because of difficult reaction process. Therefore, fabrication of stable structured oxygen evolving electrode with OEC is a requisite for various applications. Polyoxometalate (POM, [Co4(H2O)2(PW9O34)2]10-) is used as OEC in this study. Here we report that a composite material consisting of POM anchored nitrogen doped carbon nanotube (NCNT) as oxygen evolving electrodes. It is confirmed by optical spectroscopy and electrochemistry measurement. The resulting POM/NCNT composite shows that POM and NCNT are directly connected by electrostatic interactions without any func-tional group on carbon nanotubes. Also, The POM/NCNT composite as oxygen evolving electrode reveals good catalytic activities such as overpotential and tafel slop.
태양 연료 (Solar fuel)는 깨끗하고 재생 가능한 에너지로 최근 각광받고 있으며, 이 기술에서의 가장 큰 핵심은 산소 발생 촉매의 개발이다. 특히 촉매를 다양한 분야에 적용하기 위해서는 산소발생전극 개발이라고 할 수 있다. 산소 발생 전극에서 가장 중요한 요소는 촉매와 촉매를 연결해 주는 매개체 이다. 본 연구에서는 기존에 보고된 우수한 산소 발생 촉매인 폴리옥소메탈레이트를 기능기 없이 질소 도핑 탄소나노튜브에 결합을 하고자 시도하였다.
질소 도핑 탄소나노튜브를 촉매의 템플레이트로 활용할 경우 도핑 된 질소 지역이 양 전하를 가지게 되어 폴리옥소메탈레이트의 음 전하와 정전기적 인력에 의해 직접 결합을 하는 것을 Zeta-potential, Raman spectroscopy, TEM을 통해서 확인하였다. 이는 질소 도핑이 기능기 역할을 하여 직접적으로 촉매와 결합을 하는 역할을 하기 때문이다. 이에 따라 전자 이동에 방해로 작용할 수 있는 기능기의 부재를 통해서 촉매 반응을 통해서 생성된 전자의 이동도를 높여줄 수 있으면서 많은 촉매가 결합할 수 있는 넓은 표면적을 가지는 기판 물질을 만들 수 있다.
이를 확인하기 위해서 폴리옥소메탈레이트, 질소 도핑 탄소나노튜브, 폴리옥소메탈레이트/질소 도핑 탄소나노튜브 복합체 전극에 대해 Cyclic voltammetry, Linear sweep voltammetry, Tafel plot을 통해 촉매 반응을 확인해 본 결과 기존에 보고된 다른 전극과 매우 유사한 수준의 오버포텐셜과 타펠기울기를 가짐을 확인할 수 있었다. 따라서 향후 진행되는 연구를 통해서 질소 도핑 탄소나노튜브가 폴리옥소메탈레이트의 템플레이트로써 사용 가능성을 보여주었으며 향상된 산소 발생 전극 템플레이트 물질로의 가능성을 보여준 결과라 생각 한다.
