| 초록 |
본 연구는 폴리아크릴로니크릴(polyacrylonitrile, PAN)을 기반으로 수산화칼륨 활성화(KOH activation)와 코발트 도핑을 적용함으로써 산소환원반응(Oxygen reduction reaction, ORR)에 대한 촉매적 활성을 띤 물질을 합성하고자 하였다. 전구체인 PAN은 탄소와 질소의 공급원이며, 아세트산코발트(Cobalt acetate, Co(Ac)2)는 코발트 도핑을 위한 전구체로써 사용됐다. KOH activation은 다공질의 탄소 구조를 형성하면서, pyrrolic nitrogen의 비중을 높여 ORR 촉매 활성을 향상시켰다. 다음 공정인 코발트 도핑에서는 새로운 활성자리(active site)로 작용할 수 있는 산화코발트(Co3O4)와 코발트 카바이드(cobalt carbide, CoXC)가 합성됨과 동시에 pyridinic nitrogen의 pyrrolic nitrogen으로의 전환을 유도함으로써 ORR 촉매 활성의 향상에 기여하였다. 코발트 도핑의 효과로 ORR의 중간물질(intermediate)인 과산화수소(hydrogen peroxide)의 환원이 촉진되었고, 활성이 증가하였다. 그 결과, 합성된 물질이 백금 촉매보다 경쟁력 있는 촉매 활성과 내구성을 가졌음을 확인하였다. |
