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중국과학원 물리화학 기술 연구소 장톄루이(張鐵銳, 장철예) 박사 연구팀은 금속 유기 프레임워크 소재인 MIL-101을 전구체로, 공극 사이즈가 2-3 nm인 메조포러스 구조를 보유하는 철 단일원자 촉매제(Fe SAC-MIL-101)를 디자인하고 합성하여 활성 위치 점의 이용 효율을 효과적으로 향상시키고 효율적인 산소 환원 반응 구동에 성공함.

연구팀이 개발한 촉매제는 우수한 촉매 활성과 신속한 동력학 특징을 보유하고 있기 때문에 아연 공기 전지 공기 전극의 음극 촉매제로 응용될 때 아연 공기 전지의 에너지 송출을 대폭 최적화 하고, 에너지 밀도를 이론 수치의 91% 수준(984.2 Wh kg-1)에 도달시킬 수 있는 것으로 나타남.

해당 촉매제는 고체 상태 아연 공기 전지 속에서도 우수한 에너지 전환 특성을 나타냈으며, 웨어러블 디바이스 분야에 응용될 수 있을 것으로 전망됨.

본 연구 성과는 ‘Advanced Materials’(MIL‐101‐Derived Mesoporous Carbon Supporting Highly Exposed Fe Single‐Atom Sites as Efficient Oxygen Reduction Reaction Catalysts)지에 게재됨.