As hydrogen production is being considered as sustainable energy resource, numerous studies have been carried out to develop catalysts to reduce the high overpotential of oxygen evolution reaction. In particular, transition metal chalcogenides have been reported as an efficient OER catalyst with not only low cost and but also high activity. However, underlying mechanism of phase transformation into transition metal(oxy)hydroxides during alkaline oxygen evolution reaction is still remaining unclear. Herein we directly observed the phase transition process with hydrothermally synthesized nickel selenide nanoparticle which is one of the transition metal chalcogenides. Electrochemical performance of nickel selenide was evaluated and compared with commercially synthesized nickel hydroxide to confirm superior intrinsic activity. Initial surface reconstruction and following phase transition steps were investigated with transmission electron microscopy to provide deep understanding of the process.
산소발생반응은 친환경 에너지원인 수소 생산에 필수적인 물 분해 반응의 속도 결정 단계로, 과전압을 줄이기 위한 촉매 연구가 다수 진행되었다. 이러한 촉매들 중 전이금속 칼코제나이드는 귀금속을 포함하지 않음에도 높은 활성도를 나타내 주목받고 있다. 다만 해당 촉매는 알칼리 환경에서 산소발생반응 시 칼코젠 음이온이 빠져나가고 니켈 수산화물이 형성되는 변화가 일어나는데, 그 과정에 대한 연구가 다소 부족한 상황이다. 따라서 본 연구는 전이금속 칼코제나이드의 한 종류인 니켈 셀레나이드 나노입자를 합성하여 해당 과정을 시각적으로 관찰하고자 하였다. 먼저 전기화학 특성 분석을 진행하였으며 니켈 하이드록사이드 나노입자를 합성하여 내재적 활성도를 비교해 니켈 셀레나이드의 전기화학적 우수성을 확인하였다. 이후 산소 생성 발생 반응 과정에서 니켈 수산화물이 어떤 메커니즘으로 형성되는지 투과전자현미경을 통해 분석하였다.
