[신기술 소개] 배위 고분자의 산소 발생 반응 촉매로서의 활용

신기술 소개

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화석 연료 사용으로 인한 환경 문제가 대두됨에 따라 청정에너지 연료인 수소를 이용한 연구가 활 발히 진행되고 있다. 현재 수소를 얻는 공정은 대부 분 화석 연료에서 분리해서 얻는데, 이는 비교적 단 가가 저렴하나 온실가스를 발생시키게 된다. 그 대 안으로서 물을 전기분해하여 수소를 얻는 연구가 활 발히 진행되고 있다. 그러나 산소 발생 반응(Oxygen Evolution Reaction, OER)에서 요구하는 높은 과전 압, 그리고 이리듐 등과 같은 귀금속 촉매가 사용 된다는 점이 한계로 지적되었다. 지난 수 년간 니 켈, 철, 코발트와 같은 전이금속 층상이중수산화물 (Layered Double Hydroxides, LDH)을 이용한 연구는

OER 반응에서 높은 촉매 활성도를 보여주었다. 최 근 Sun et al.의 연구진은 LDH 구조체의 OER 반응이 전자와 양성자가 동시에 전달되는 concerted proton- coupled electron transfer(c-PET)를 거친다는 것을 규 명하였다. 연구진은 기존에 보고된 전기증착 용액에 terephthalate를 첨가하여 표면을 개질해 주었다. 이 렇게 제조된 전극은 c-PET 과정을 거치는 촉매의 활 성을 양성자 전달을 용이하게 함으로써 개선될 수 있다. 이는 terephthalate 계열뿐 아니라, 다양한 종류 의 고분자를 이용한 연구에도 응용될 수 있을 것으 로 기대된다.

배위 고분자의 산소 발생 반응 촉매로서의 활용

Sun et al., Natuer Communications 10, 5074 (2019).

그림. 본 연구를 통해 제안된 양성자 이동 과정의 모식도: (좌) NiFeCP (Nickel-iron coordination polymer)의 양성자 이동 과정 (우) NiFe LDH의 양성자 이동 과정.