Binder-free amorphous LDH-type CoMnPOxHy OER catalyst

바인더 없이(binder-free) 스테인리스 스틸 위에 Co²⁺ 개질 Mn 인산처리(phosphating) + 250-사이클 KOH 전기화학적 활성화를 통해 현장(in situ) 성장된 비정질 LDH형 CoMnPOxHy OER 촉매 (see Im et al., ACS Appl. Energy Mater. (2021)).

구조 및 조성

• 결정질 CoMnPi-hureaulite-precursor로부터 1.0 M KOH 내 250회 OER 전용 CV 사이클을 거쳐 성장; Mn/Co ≈ 1.08, LDH d-간격 ~0.565 nm, 활성화 후 잔류 P 함량 1.56 µmol cm⁻² (초기 9.40에서 감소, 83% P 손실) (see Im et al., ACS Appl. Energy Mater. (2021), Fig. 2a).
• 잔류 인산염은 고원자가 Co/Mn을 안정화하는 **전자 끌개 리간드(electron-withdrawing ligand)**로 작용 (P 2p 이동 −0.2 eV; see Im et al., ACS Appl. Energy Mater. (2021), Fig. 2d).

성능 (1.0 M KOH)

• η ≈ 290 mV @ 10 mA cm⁻², Tafel 기울기 ~36.6 mV dec⁻¹ (see Im et al., ACS Appl. Energy Mater. (2021), Fig. 3c–d) — OER-overpotential-alkaline 항목에 연결됨.
• 상용 20 wt% Ir/C를 능가; ECSA는 ~3.2배 크지만 전류는 Co 미포함 MnPOxHy 기준물질 대비 ~6.4배 높음 (see Im et al., ACS Appl. Energy Mater. (2021), Fig. 3c).

메커니즘

음이온 교환 변형을 통한 electrochemical-amorphization-surface-activation에 의해 형성됨: OER 전용 전위 사이클링 중 PO₄³⁻ ↔ OH⁻ 이온 교환이 일어나 결정질 전구체가 활성 비정질 상으로 전환됨.

상관관계

CoMnPi-hureaulite-precursor로부터 electrochemical-amorphization-surface-activation을 거쳐 생성됨. OER-overpotential-alkaline 성능을 나타냄. electrochemically-activated-NiFeOxHy 및 Zn-doped-NiFeOxHy와 관련됨 (Lim/Nam 바인더 없는 전기화학적 활성화 알칼리 OER 계열).