Solving high overpotential problem of oxygen evolution reaction is essential in energy conversion and storage devices such as water electrolyzer and lithium-air batteries. Numerous electrocatalysts have been developed to solve the overpotential problem. In particular, it is well-known that the $A_xIr_yO_z$-type iridates catalysts using alkaline earth metals as A-site elements have much higher activity than $IrO_2$ despite the use of less precious metal. However, stability degradation of the catalysts due to the structural destabilization has been reported since alkaline earth metals are easily leached into the electrolyte. This study devised a method to break the inverse activity-stability relationship of $Sr_2IrO_4$ and $Ba_4Ir_3O_{10}$ catalysts, which are known as the most active catalyst among $A_xIr_yO_z$-type iridates. It is demonstrated that structural stabilization can be achieved by using an electrolyte containing alkaline earth metal ions to suppress the element leaching into the electrolyte.
산소 발생 반응은 수전해조, 리튬-공기 전지 등의 에너지 변환 및 저장 장치에서 필연적으로 동반되는 반응이며, 산소 발생 반응의 높은 과전압을 해결하기 위한 수많은 촉매가 개발되고 있다. 특히 알칼리 토금속을 사용한 $A_xIr_yO_z$ 형태의 이리듐 산화물 촉매는 적은 귀금속 사용으로 산화 이리듐($IrO_2$)보다 높은 활성도를 갖는 촉매로 잘 알려져 있다. 그러나 알칼리 토금속 원소가 전해질 내로 쉽게 용해되는 특성이 있어 구조적 불안정화에 의한 촉매의 안정도 감소를 일으킨다는 단점이 있다. 본 연구는 $A_xIr_yO_z$ 형태의 촉매 중 가장 활성도가 높다고 알려진 $Sr_2IrO_4$와 $Ba_4Ir_3O_{10}$ 촉매를 이용하여 활성도-안정도 반비례 관계를 깨고 높은 활성도와 안정도를 동시에 갖는 방법을 고안하였다. 알칼리 토금속 이온이 포함된 전해질을 사용하여 알칼리 토금속의 용해를 억제하고 구조적인 안정화를 이루어 촉매의 안정도를 향상시켰다.
