나노기술 및 정책 정보

• 목록

토호쿠(東北)대학 대학원 환경과학연구과 환경재료표면과학분야 연구그룹이, 백금 팔라듐(Pt/Pd) 코어 쉘 촉매에 이리듐(Ir)을 제3원소로 첨가했을 때, 나노입자에 대한 배치 위치(사이트)가 촉매 특성에 미치는 영향을 원자 수준에서 연구한 바, 이리듐 원자의 배치 위치(코어 쉘 계면, 쉘 표면)마다 촉매 특성 향상에 미치는 효과를 원자 수준에서 규명함.

연료 전지용 촉매로서 팔라듐 등의 코어 입자를 복수의 원자 층의 백금 쉘로 코팅한 코어 쉘 나노입자 촉매가 주목 받고 있음. 코어 쉘 촉매의 내구성을 개선하는 방법으로 제3원소를 첨가하는 방법의 효과가 보고된 바가 있지만, 나노입자의 어느 위치에 제3원소를 배치하는 것이 가장 효과적인지는 밝혀지지 않음.

연구진은 전자빔증착법과 아크플라즈마 증착법이라는 2종류의 진공증착법을 결합하여 Pt/Pd 코어 쉘, Ir 표면 배치 Pt/Pd 코어 쉘, Ir 계면 배치 Pt/Pd 코어 쉘 등의 3종류의 촉매 구조 모델을 초고진공 상태에서 제작, Ir의 첨가가 촉매 특성에 미치는 영향을 원자 수준에서 조사하고 특성 향상 메커니즘을 규명함.

본 연구 성과는 연료 전지 자동차용 고성능 코어 쉘 촉매의 새로운 개발 설계 지침을 원자 수준에서 제시한 것으로, 향후 신규 촉매 개발에 기여할 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ACS Catalysis (Oxygen Reduction Reaction of Third Element-Modified Pt/Pd(111): Effect of Atomically Controlled Ir Locations on the Activity and Durability)에 게재됨.