Synthesis of Octahedral NiCoPt Nanoframe and Its Catalytic Performance for Oxygen Reduction Reaction
삼성분계 NiCoPt 나노입자의 합성 및 산소 환원 반응에 대한 촉매로서의 성능 연구
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 서원석
- 발행년도 2024
- 학위수여년월 2024. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000078910
- UCI I804:11029-000000078910
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
The synthesis of octahedral NiPt nanoparticles using carbon monoxide gas is well-established in both liquid-phase and solid-phase reactions. It has been discovered that the (111) crystal surface corresponding to the face of the octahedron exhibits exceptional performance for the oxygen reduction reaction (ORR). However, since the catalytic reaction occurs only on the surface of the catalyst, octahedral nanoparticles made by conventional methods have a disadvantage in that they cannot fully utilize the catalytic activity due to the significant amount of Pt existing inside. To overcome this limitation and ensure economic efficiency, this study significantly reduced the proportion of platinum so that platinum atoms could be directionally diffused to the edges and vertices within a carbon monoxide atmosphere. Subsequently, non-noble metals were selectively removed through acid treatment to reveal the octahedral NiCoPt nanoframe structure. Electrochemical analysis revealed that octahedral NiCoPt nanoframes exhibited significantly improved both mass activity (MA) and specific activity (SA) compared to commercial Pt/C.
more초록 (요약문)
일산화탄소 가스를 이용한 팔면체 NiPt 이성분계 나노입자의 합성은 액상반응과 기상반응 모두에서 잘 확립되어 있다. 팔면체의 결정면에 해당하는 (111) 결정면은 산소 환원 반응에 대해 뛰어난 선택성을 보인다는 것 또한 발견되었다. 그러나 촉매반응은 촉매의 표면에서만 발생하기 때문에 기존의 방법으로 합성된 팔면체 나노입자는 내부에 존재하는 상당량의 백금을 촉매로써 활용할 수 없기 때문에 경제적인 측면에서 상당한 불이익이 된다. 이러한 귀금속 기반 나노촉매의 경제성 확보 및 촉매 효율 증대를 위해 본 연구에서는 기상반응을 이용하여 일산화탄소 분위기에서 삼성분계 NiCoPt 나노입자를 합성하였다. 이를 통해 초기에 사용된 백금의 함량이 다른 전이금속에 비해 굉장히 적을 경우, 합성 초기에 나노입자의 중심부에 위치하던 백금 원자들이 합성이 진행됨에 따라 점차 팔면체의 꼭짓점과 모서리를 방향성 있는 확산을 하는 것을 확인하였다. 이후, 산처리를 통해 귀금속인 백금을 제외한 전이금속들을 선택적으로 제거하여 백금의 비율이 우세해진 NiCoPt 삼성분계 팔면체 프레임 형태의 나노입자를 얻을 수 있었다. 전기화학적 분석 결과, 삼성분계 나노프레임은 상용 Pt/C와 비교하여 질량 활성도(MA)와 특정 활성도(SA) 모두에서 매우 향상되었음을 확인하였다.
more목차
1. Abstract 1
2. Introduction 2
3. Experimental section 5
4. Results and Discussion 9
5. Conclusion 37
6. Reference 38
