초록 ▼

□ 연구개요
연구 개요는, 전이금속을 귀금속대신 치환시키거나 귀금속을 최소화한 전극촉매를 제시하여 전극촉매반응의 전자전달 활성을 개선하는 것이다. 탄소 중립을 위한 산소 발생 반응 (OER), 수소 발생 반응 (HER) 그 외 다전자 전달 반응인 산소 환원 반응 (ORR), 메탄올 산화반응 (MOR) 혹은 전기화학적 센싱에 적합하도록 최적의 성분 및 구조를 지닌 전극물질을 구현하고자 하였다. 또한, 표면증강라만 (SERS) 형판 (template) 제공 및 in-situ 라만 실험을 통한 실시간 반응물 추적 관찰하고자 하였다.

□ 연구개요
연구 개요는, 전이금속을 귀금속대신 치환시키거나 귀금속을 최소화한 전극촉매를 제시하여 전극촉매반응의 전자전달 활성을 개선하는 것이다. 탄소 중립을 위한 산소 발생 반응 (OER), 수소 발생 반응 (HER) 그 외 다전자 전달 반응인 산소 환원 반응 (ORR), 메탄올 산화반응 (MOR) 혹은 전기화학적 센싱에 적합하도록 최적의 성분 및 구조를 지닌 전극물질을 구현하고자 하였다. 또한, 표면증강라만 (SERS) 형판 (template) 제공 및 in-situ 라만 실험을 통한 실시간 반응물 추적 관찰하고자 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 연구 목표
(1) 전이금속을 귀금속대신 치환시키거나 귀금속을 최소화한 전극촉매 반응 (수소 발생반응 (HER), 산소 발생반응 (OER), 혹은 산소 환원반응 (ORR))의 활성 증가 혹은 전기화학적 센싱 물질 제시
(2) 전착 구조 변화를 통한 표면증강라만 (SERS) 형판 (template) 제공 및 in-situ 라만 실험을 통한 실시간 반응물 추적 관찰 실험
- 본 과제의 성공적인 결과 도출을 통하여, 다음과 같은 다양한 전극물질을 합성하고, 이에 대한 전기화학적 특성 및 전극 촉매 반응을 실험 결과를 관련 학술지에 6편 발표 혹은 발표예정 중이다 (2편은 발표 완료, 1편은 현재 online 발표 중, 1편은 게재승인, 나머지 2편은 revision 준비 중).
(1) 귀금속 성분이 Co-V 산화물을 이용한 아스코르브산(AA)의 전기화학적 센싱 (CrystEngComm)
(2) Fe-Cu-Rh 삼금속 복합 산화물 나노섬유, pH 전범위 수소 발생 반응 (Applied Surface Science)
(3) Co-Cr-Rh 삼금속 복합 스피넬를 이용한 담수 및 해수 조건에서의 산소 발생 반응 (Advanced Functional Materials, online publish, 20230619 출판)
(4) Ir-Mo 이금속 합금 나노섬유, pH 전범위 산소 발생 반응 (Journal of Materials and Chemistry A, 게재승인)
(5) 이중 전위계단을 이용한 은 전착 구조에서의 표면증강라만 연구 (Materials Today Nano, under revision)
(6) 결정성을 제어한 Pd-Cr 전극물질에서의 메탄올 산화반응 및 산소 환원 반응에 대한 전극촉매 활성 (Journal of Materials and Chemistry A, under revision)

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
(1) 상대적으로 전이금속을 귀금속대신 치환시키거나 귀금속을 최소화한 전극촉매 전극촉매를 제시함으로써 산소 발생 반응, 수소 발생 반응 및 연료전지 환원극 같은 산소 환원 반응, 전기화학적 센싱, 표면증강라만 발전에 기여하였다고 자부한다.
(2) 여러 구조의 전극촉매를 고안하는 데에 기여하였고, 연구결과를 우수 학술지에 게재함으로써 기초과학적 지식 축적과 원천기술 확보에 기여하였다.
(3) 연구 과정에서, 귀금속을 최소화한 전극 물질을 제시함으로써 경제적인 측면에서도 기여할 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 2-1. 귀금속 성분이 없는 튜브 형태의 Co3V2O8 나노섬유를 이용한 아스코르브산(AA)의 전기화학적 센싱 ... 5
• 2-2. Fe-Cu-Rh 삼금속 복합 나노섬유 합성 및 이에 대한 pH 전범위 수소 발생 (HER) 전극촉매 특성 ... 6
• 2-3. 단일상 삼금속 복합 스피넬 CoCrxRh2-xO4 나노섬유 합성 및 이에 대한 담수 및 해수 조건에서의 산소 발생 (OER) 전극촉매활성 ... 8
• 2-4. IrxMo1−xOy 이금속 합금 나노섬유 합성 및 pH 전범위 산소 발생 (OER) 전극촉매활성 ... 10
• 2-5. 이중 전위계단을 이용한 은 전착 구조에서의 표면증강라만 (SERS) 연구 ... 10
• 2-6. 결정성을 제어한 Pd-Cr 전극물질에서의 메탄올 산화반응 및 산소 환원반응에 대한 전극촉매 활성 연구 ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 17
• 끝페이지 ... 29