나노기술 및 정책 정보

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중국 샤먼(厦門, 하문) 대학교 리졘펑(李劍鋒, 이검봉) 교수 연구팀은 원 위치 SERS "차용" 전략을 사용하여 Pt기 나노 촉매 속 산소 환원 반응 개선에서의 Ni 관건적인 역할을 제시하는데 성공함.

PtNi 합금 촉매는 우수한 촉매 활성을 보유하고 있기 때문에 순수 Pt를 대체하여 산소 환원 반응(ORR)에 사용할 수 있는 전기 촉매 중의 하나에 속한다는 평가를 받고 있음.

PtNi 합금에 대한 Ni 도핑은 촉매 표면의 전자와 구조 특성 및 반응 중간체 간의 상호 역할을 개변시켜 관련 성능을 개선시킴.

하지만 지금까지 직접적인 광 스펙트럼 증거로 니켈이 PtNi 합금 촉매제 ORR에 끼치는 영향을 검출해 내거나 감정해내지는 못함.

리졘펑(李劍鋒, 이검봉) 교수 연구팀은 표면 증강 라만 광 스펙트럼(SERS) "차용" 전략을 이용하여 Au@PtNi 나노 입자(NPs) 촉매의 ORR 과정에 대한 분석 작업을 실행함.

연구팀은 합금 속 Ni 함유량을 개변시키는 방법을 통해 Ni가 표면 Pt와 *OOH 상호 역할에 끼치는 영향에 대한 연구를 수행하고, Ni 함유량의 증가에 따라 *OOH 스펙트럼 밴드의 주파수는 뚜렷한 적색 이동(red shift)을 발생시킨다는 점을 발견하였음.

연구팀은 밀도 범함수 이론(DFT) 계산과의 결합을 통해 Ni 도핑은 Pt 표면의 *OOH 표면 결합을 최적화 할 수 있으며, 더욱 효과적인 전자 전이를 실현하여 ORR 비율을 향상시킨다는 점을 발견하였음.

연구팀은 이번 연구를 통해 SERS "차용" 전략은 일종 원 위치에서 촉매 과정을 관찰할 수 있는 효과적인 기술에 속한다는 점을 입증하였음.

본 연구 성과는 Journal of the American Chemical Society ("Molecular Insight of the Critical Role of Ni in Pt-Based Nanocatalysts for Improving the Oxygen Reduction Reaction Probed Using an In Situ SERS Borrowing Strategy")에 게재됨.