Recently, the layered transition metal oxyhydroxides have received increasing interest owing to the efficient energy conversion performance and material stability during oxygen evolution reaction (OER). In particular, vertical-crystalline β-Fe/NiOOH has shown record-high OER performance. In this thesis, we conducted DFT calculations to elucidate how vertical alignment and Fe doping affects the activity on OER. When Fe was doped in vertical structure, Ni atom’s oxidation states were changed form 3+ to 2+ and 4+. By comparing configurations before and after Fe doping, we could verify proton transfer provokes this variation of oxidation states.
최근에 들어, 층상 전이 금속 옥시하이드록사이드가 산소 발생 반응 동안 효율적인 에너지 전환과 물질의 안정성으로 인해서 차세대 촉매로 각광받고 있다. 그 중에서도 특히 철이 도핑된 수직으로 정렬된 니켈 하이드록사이드가 산소 발생 반응에서 높은 활성을 가지는 것으로 밝혀졌다. 이에 따라 본 학위논문에서는 DFT 계산을 통해 철이 도핑된 니켈 하이드록사이드의 이론적인 과전압 값을 계산하여 수직으로 정렬된 구조와 철 도핑이 촉매 활성에 어떤 영향을 주는지 살펴보았다. 니켈 원자들의 산화수를 살펴봄으로써, 수직으로 정렬된 구조에서만 철이 도핑 되었을 때 니켈의 산화수가 2+,4+로 존재하여 활성이 우수한 것을 확인하였다. 철 도핑 전후로 구조들을 비교함으로써, 수소 전달이 산화수의 변화를 유발하는 것을 확인하였다.
