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현대사회에 많은 것을 누리기까지 급격한 산업발전에 따라 많은 양의 화석연료 사용이 지속되어 왔고, 이에 따라 환경오염, 자원고갈 등의 문제가 대두되고 있다. 이를 해결하기 위해 다양한 대체 에너지 개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 가장 잠재력이 높은 에너지로 평가받는 수소는 연소과정에서 부산물로 유해물질을 배출하지 않는 청정 에너지원이다. 청정에너지로 평가받는 수소를 생산하기 위한 다양한 방법 중 수전해는 내구성이 우수하나 상대적으로 낮은 효율을 보이며 비용이 높다는 단점을 지니고 있다. 수전해 반응은 크게 산소발생반응 (Oxygen evolution reaction, ...

현대사회에 많은 것을 누리기까지 급격한 산업발전에 따라 많은 양의 화석연료 사용이 지속되어 왔고, 이에 따라 환경오염, 자원고갈 등의 문제가 대두되고 있다. 이를 해결하기 위해 다양한 대체 에너지 개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 가장 잠재력이 높은 에너지로 평가받는 수소는 연소과정에서 부산물로 유해물질을 배출하지 않는 청정 에너지원이다. 청정에너지로 평가받는 수소를 생산하기 위한 다양한 방법 중 수전해는 내구성이 우수하나 상대적으로 낮은 효율을 보이며 비용이 높다는 단점을 지니고 있다. 수전해 반응은 크게 산소발생반응 (Oxygen evolution reaction, OER) 과 수소발생반응 (Hydrogen evolution reaction, HER) 으로 나눌 수 있다. 전극에 사용되는 촉매는 주로 고가의 귀금속이며 수소발생반응의 과전압을 크게 낮출 수 있는 전극 촉매에 관한 연구는 많이 진행된 반면, 산소발생반응의 과전압을 낮출 수 있는 전극 촉매에 관한 연구는 상대적으로 부족하다. 이에 따라 산소발생반응의 과전압을 효과적으로 낮출 수 있는 전극 촉매에 관한 연구를 진행하였다.
수전해에 유리한 층상이중수산화물 (Layered double hydroxide, LDH) 구조를 선정하여 고가의 귀금속을 비교적 저렴한 전이금속으로 대체하였으며 촉매의 실질적인 활성 사이트를 형성 할 수 있는 준금속을 선정하여 준금속이 도핑된 전이금속 기반의 전극 촉매를 개발하였다.
산소생성반응 특성을 확인하기 위한 전기화학측정 결과 Te-NiCo LDHs 구조가 290 mV 의 매우 낮은 과전압을 보였으며 48시간 이상의 우수한 내구성을 보였다. 준금속인 Te을 도핑함으로써 촉매 내부에 전도성이 높은 metallic Co를 형성하고 전기음성도의 영향으로 Ni, Co 의 전이금속으로부터 전자를 얻어 전자 고갈-과잉 영역을 형성함으로써 전하 전달을 촉진하였으며, 페르미 레벨 주변에 다수의 state를 형성함으로써 전도성을 향상시켰다. 이에 따라 전이금속 기반 촉매에 준금속을 도핑하는 것이 효과적으로 촉매활성을 높일 수 있다는 것을 밝혀냈으며 수전해의 상용화에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 판단된다.

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