Transition metal nitrides were studied using the density functional theory (DFT) to determine its
suitability as an electrocatalyst for oxygen reduction reaction (ORR). Due to their unique properties,
such as high electrical conductivity and corrosion resistance, transition metal nitrides have been
focused as a non-noble metal ORR electrocatalyst. Among them, we studied Transition metal nitrides
with B1 structure because of their unique properties, such as exceptional hardness, high melting points
and unique electronic structure. Using oxygen atom adsorption energy and formation energy of
Transition metal nitrides as predictors of catalytic activity and stability, we performed computational
screening of Transition metal nitrides. Among them, titanium nitride (TiN) was the most promising
catalyst for ORR among our candidates. However, it has been known as a bad electrocatalyst in many
studies. Here, we found out the main reason of its bad performance through oxygen dissociation study,
and we proposed the strategy to improve TiN.
전이 금속 질화물의 산소 환원 반응 촉매로서의 가능성을 평가하기 위해 밀도 범함수 이론 방법(DFT)으로 연구를 진행하였다. 높은 전기 전도도와 부식 저항성 등 전이 금속 질화물의 특별한 성질로 인하여 비 귀금속 산소 환원 반응 촉매로서 주목받아왔다. 그 중에서도 B1 구조의 강한 경도, 높은 녹는점 등 특별한 성질로 인해 B1 구조를 가진 금속 전이 질화물에 대해서 연구하였다. 산소 원자의 흡착에너지와 전이 금속 질화물의 형성 에너지를 이용하여 전이 금속 질화물 중 가장 가능성 있는 것을 찾아보았다. 티타늄 질화물이 가장 가능성이 있었고, 현재 티타늄 질화물의 문제점을 산소 분자 분해의 방향으로 접근하였다. 표면 합금을 통해 티타늄 질화물의 산소 분자 분해 특성을 향상시켜 산소 환원 반응 촉매로서의 가능성을 높였다.
