Development of highly active and durable catalysts to reduce usage of iridium for oxygen evolution reaction (OER) is essential for cost-effective hydrogen production by polymer electrolyte membrane water electrolysis. Herein, we reported Cu-Ir nanotubes (Cu-Ir NTs) with thin layer of 2 nm derived by following process, synthesis of 43 nm thickness of Cu nanowire templates, synthesis of 3.2 nm Ir shell layer on Cu core nanowire, and removing certain amount of Cu core nanowire by acid treatment. Through x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), it was revealed that introduced Cu in Ir nanotubes change binding energy between iridium and oxygen intermediate, indicating of strong interaction between Cu and Ir. Furthermore, CO stripping revealed two times larger electrochemical surface area (ECSA) of Cu-Ir NTs (61.92 m$^2$/g) than those of Ir black (30.73 m$^2$/g). Due to copper-introduced effect and large ECSA, the Cu-Ir nanotubes exhibited outstanding OER mass activity (504 A/g) and specific activity (8.1 A/cm$^2$) than Ir black (200 A/g, 6.5 A/cm$^2$) in acid media. Also, Cu-Ir NTs showed superior durability in chronopotentiometry in current density of 10mA/cm$^2$
고분자 전해질 수전해의 상용화를 위해서는 산소발생반응용 촉매인 이리듐의 사용량을 저감할 수 있는 고 활성 및 고 내구성의 촉매를 개발하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 이를 위해 기존의 이리듐 나노 튜브 촉매를 개선한 구리-이리듐 합금 나노 튜브 촉매를 개발하였다. 구리-이리듐 합금 나노 튜브 촉매는 다음과 같은 세 가지 단계로 합성되었다. 첫째, 43 나노 두께의 구리 나노 와이어 합성, 둘째, 구리 나노 와이어 위 약 2.5 나노 두께의 이리듐 쉘 형성, 그리고 마지막으로 일정량의 구리 나노 와이어 산처리를 통한 나노 튜브 구조 합성이다. 일산화탄소 흡착과 탈착을 반복하여 촉매의 유효 표면적을 측정하는 CO 스트리핑 분석을 통해 약 2 나노 수준의 얇은 이리듐 두께를 가지는 구리-이리듐 합금 나노 튜브가 기존의 이리듐 나노 입자 촉매에 비해 약 2배 정도 촉매 활성 표면적이 향상한 것을 확인하였다. 해당 촉매는 이러한 장점들을 기반으로 하여, 이후 측정한 성능 평가 실험에서 기존의 이리듐 나노 입자 촉매에 비해 약 2.5배의 질량 대비 활성 증가를 보였으며, 내구성 평가를 위해 정전류 실험에서도 이리듐 나노 입자 촉매 대비 6 배의 내구성 증대 특성을 보였다
