This thesis discusses electrochemical catalysis in enery conversion technology. The Oxygen Evolution Reaction (OER) is considered most importantly in electrochemical catalysis. Huge research has been progressed to improve catalytic activity because basically sluggish OER determines the various reaction rate. Two strategies to improve electrocatalytic activity are increasing the number of active sites and intrinsic activity of active sites.
In this research, to increase the number of active sites, Zeolitic Imidazolate Frameworks were utilized as nano-reactor for synthesis of non-aggregated nanoparticle. In addition, to increase the intrinsic activity, Cu-Co bimetallic complex was designed. Non-aggregated Cu-Co bimetallic complex nanoparticle was successfully synthesized on ZIF-8 shell using ZIF67@ZIF8 core shell. To verifying catalytic activity for OER, electrochemical analysis was conducted. Cu-Co bimetallic complex showed up to 48mV reduced overpotential compared to catalyst without copper and confirmed that catalytic activity was improved.
이 논문에서는 에너지 변환 기술 중 전기화학적 촉매 작용에 대해서 다루고 있다. 전기화학적 촉매 반응에서 가장 중요하게 여겨지는 것은 산소 발생 반응이다. 기본적으로 느린 산소 발생 반응은 다양한 반응의 속도를 결정하기 때문에 이에 대한 촉매의 활성도를 높이기 위해서 많은 연구가 이루어지고 있다. 전기 촉매의 활성도를 높이기 위한 두 가지 방법은 첫 번째로 활성 부위의 개수를 늘리는 것이고 두 번째는 활성 부위의 고유 활성도를 높이는 것이다.
이 연구에서는 활성 부위의 개수를 늘리기 위해 제올라이트이미다졸레이트골격체를 나노반응용기로 사용하여 뭉치지 않게 분포된 나노입자 합성을 꾀했다. 또한 촉매의 고유 활성도를 높이기 위해서 코발트 촉매에 구리를 결합한 구리-코발트 이중금속 복합체를 설계했다. 제올라이트이미다졸레이트골격체 코어쉘 구조를 사용하여 구리-코발트 이중금속 복합체를 뭉치지 않은 나노입자 형태로 제올라이트이미다졸레이트골격체-8 쉘 위에 합성하는 데 성공했다. 산소 발생 반응에 대한 촉매 활성도를 확인하기 위해 전기화학적 분석이 이루어졌고, 구리가 들어가지 않은 촉매에 비해서 구리-코발트 이중금속 복합체가 최대 48mV만큼 감소된 과전압을 보이면서 촉매 활성도가 높아졌음을 확인하였다.
