property

OER overpotential in alkaline electrolyte (1 M KOH)

알칼리 전해질 (1 M KOH)에서의 OER 과전압

1 M KOH (pH ~14) 조건에서 10 mA cm⁻² 전류밀도 기준 과전압이며, 중성 pH 특성인 OER-current-density-neutral-pH (pH 7.0–7.8 조건에서 고정 과전압 대비 면적 또는 질량 정규화 전류를 보고)와는 구별됨.

⚠ 중성 pH 페이지와 상호 비교하지 말 것. pH가 다르고 지표도 다름. 이 페이지의 수치는 알칼리 조건 10 mA cm⁻² 과전압만을 다룸.

금속 불포함 황 개질 g-CNx (paper_081)

촉매	η @ 10 mA cm⁻²	Tafel	출처
S-modified-g-CNx-nanostructure	290 mV (비금속 최고 성능, 2017년)	120 mV dec⁻¹	Kale et al., Small (2017), Fig. 4a–c
g-CNx-nanostructure (S 미함유)	480 mV	146 mV dec⁻¹	Kale et al., Small (2017), Fig. 4a
벌크 g-CNx	~680 mV (200 mV 격차로부터 추정)	—	Kale et al., Small (2017), Fig. 4c

paper_081에 인용된 문헌 비교값 (Table S₂, 1 M KOH, 10 mA cm⁻²): IrO₂ ~270–320 mV, RuO₂ ~310–360 mV, NiFe-LDH ~360 mV, Co₃O₄/N-graphene ~370 mV. S 도핑에 의한 성능 향상 (480 → 290 mV)은 heteroatom-doping-conductivity-tuning으로 설명됨.

시간 한정 주장. paper_081은 290 mV가 2017년 기준 최고의 비금속 OER 결과임을 주장함 (Table S₂); 2017년 이후의 비금속 OER 출처가 수집될 경우 반드시 교차 검토할 것.

코발트 촉매 — 비정질 코발트 필로실리케이트 (paper_084)

촉매	η @ 10 mA cm⁻²	Tafel	출처
amorphous-cobalt-phyllosilicate (ACP)	364 ± 4 mV	60 mV dec⁻¹	Kim et al., Adv. Mater. (2017), Fig. 2b–c
CoOOH-nanoplate (NLs)	405 ± 5 mV	72 mV dec⁻¹	Kim et al., Adv. Mater. (2017), Fig. 2b–c
Co₃O₄ NPs	489 ± 3 mV	74 mV dec⁻¹	Kim et al., Adv. Mater. (2017), Fig. 2b–c

ACP는 이중층 정전용량이 더 낮음에도 불구하고 CoOOH를 능가함 (표면적 효과가 아닌 내재적 촉매 활성 향상); silicate-interlayer-OER-modulation으로 그 이유가 설명됨. ACP 초록에는 η ≈ 367 mV로 기재되어 있으나, Fig. 2b 본문에는 364 ± 4 mV (1차 측정값)로 제시되어 있으며 — 표준편차 1 이내로, 상충하는 값이 아님.

교차 비교 시 주의. S-g-CNx (금속 불포함 C–N) 및 ACP (Co) 행은 모두 알칼리 조건 10 mA cm⁻² 과전압으로 지표 측면에서 직접 비교 가능하나, 촉매 종류가 매우 상이하므로 — 단일 순위 체계가 아닌 별개의 설계 전략으로 해석할 것.

Zn 도핑된 NiFeOxHy — 루이스 산 유도 경로 (paper_140, 1 M KOH)

촉매	η @ 10 mA cm⁻²	Tafel	TOF_Fe @ 1.53 V	출처
Zn-doped-NiFeOxHy (Zn;NiFeOxHy)	250 mV	28.3 mV dec⁻¹	0.53 s⁻¹	Lim et al., ACS Catal. (2019), Fig. 4b, 4d, §3.3
e-NiFeOxHy (비교 대상)	294 mV	38.4 mV dec⁻¹	0.22 s⁻¹	Lim et al., ACS Catal. (2019), Fig. 4b, 4d, §3.3

28.3 mV dec⁻¹은 현재 이 알칼리 OER 페이지에서 가장 낮은 Tafel 기울기임 — Lewis-acid-inductive-effect-OER (Zn²⁺가 Ni/Fe로부터 전자 밀도를 끌어당겨 고원자가 활성 상을 안정화)으로 메커니즘이 설명됨.

가정 의존적 TOF. TOF_Fe = 0.53 s⁻¹은 Fe가 유일한 활성 부위라는 가정에 기반하며, 논문 자체에서도 이 가정이 이견의 여지가 있음을 언급함 (Xiao et al. PNAS 2018: Ni와 Fe 모두 기여). 가정 의존적 값으로 취급할 것.

Zn 효과의 합성 경로 의존성. paper_140은 선행 연구의 상충하는 보고들 (Diaz-Morales 2015: NiZn 이중 수산화물이 순수 Ni DH보다 낮은 성능; Nadeema 2017: NiZn-LDH/N-rGO가 높은 성능)을 합성 경로 (여기서는 CBD + 전기화학적 활성화)에 의해 결과의 방향이 달라진다고 설명함. 향후 반대 결과를 보이는 NiZn-LDH 논문이 수집될 경우 표시할 것.

전기화학적 활성화 NiFeOxHy — 비정질화 경로 (paper_171, 1 M KOH)

아크 용해된 Ni₇₀Fe₃₀을 1000회 HER+OER CV 사이클을 통해 결정질 벌크/비정질 표면 촉매 (electrochemically-activated-NiFeOxHy)로 변환 (electrochemical-amorphization-surface-activation 경유):

촉매	η @ 10 mA cm⁻²	η @ 20 mA cm⁻²	Tafel	출처
electrochemically-activated-NiFeOxHy (Ni₇₀Fe₃₀, 1000 사이클)	250 mV	270 mV	30 mV dec⁻¹	Im et al., ACS Appl. Energy Mater. (2021), Fig. 1b, 4b
e-NiFeOxHy (전기증착 비교 대상)	(더 높은 η)	—	~40 mV dec⁻¹	Im et al., ACS Appl. Energy Mater. (2021), Fig. 4a–b

1.5 V vs RHE에서의 전류는 e-NiFeOxHy 비교 대상의 ×58로, 주로 내재적 향상에 기인함 (ECSA 이득은 ×9.3에 불과; §3.3). 안정성: 12 h 동안 20 mA cm⁻²에서 ~12 mV 미만의 전압 상승 (Fig. 4d).

동일한 η, 다른 경로 — 경쟁 관계이지 모순이 아님. paper_171의 활성화된 Ni₇₀Fe₃₀ (η 250 mV @ 10 mA cm⁻²)은 Zn-doped-NiFeOxHy (paper_140, 250 mV @ 10 mA cm⁻²)의 η와 정확히 일치 — 서로 다른 두 합성 경로 (전기화학적 비정질화 vs CBD + Zn 도핑)를 통해 같은 값에 도달함. Tafel 기울기는 약간 차이 있음: 30 mV dec⁻¹ (paper_171) vs 28.3 mV dec⁻¹ (paper_140), 이는 높은 과전압 영역에서 Zn 도핑 경로가 소폭 우수할 수 있음을 시사함. 두 연구 모두 동일한 Lim/Nam 공동 연구진 소속 — 과학적 모순이 아니며; 향후 선취권을 주장하는 논문이 수집될 경우 표시할 것. Fe 용출 및 표면 재증착은 양쪽 모두에서 관찰됨 (여기서 AES Fe/Ni ~0.43 → ~0.18 벌크; paper_140에서 EDS Fe/Ni 1.3 → 0.96) — 방향이 일치함.

NiMoFeO/탄소 쉘 — 용출 엔지니어링 경로 (paper_173 Preview, 알칼리)

용출 엔지니어링된 NiMoFeO/C 촉매 (Wang et al. 2020, Cho–Nam Chem Preview Cho et al., Chem (2021), p. 21에 인용됨) (dissolution-engineering-precatalyst-reconstruction 경유):

촉매	η	기준 전류밀도 j	출처
NiMoFeO/C (용출 엔지니어링)	290 mV	100 mA cm⁻²	Cho et al., Chem (2021), p. 21

⚠ 기준 전류밀도 불일치 (10배) — 10 mA cm⁻² 행과 상호 비교 불가. 이 η는 100 mA cm⁻² 기준이며, 이 페이지의 다른 모든 항목에서 사용하는 10 mA cm⁻²의 10배임; 비교 전 반드시 전류밀도 정규화가 필요함. 또한 이 값은 Nam 연구진의 1차 측정값이 아닌 해설 논문에서 인용된 2차 값임 — 해당 논문이 직접 수집될 경우 Wang et al. (Matter 3, 2124–2137, 2020)과 교차 검토할 것.

Co–Mn 인산화 촉매 — CoMnPOxHy (paper_177, 1 M KOH)

Co²⁺ 개질 인산화 처리 및 250회 KOH 활성화 사이클을 통해 스테인리스 스틸 위에 성장시킨 바인더 불포함 비정질 LDH형 CoMnPOxHy (CoMnPOxHy-phosphating-catalyst), CoMnPi-hureaulite-precursor로부터 electrochemical-amorphization-surface-activation을 통해 변환:

촉매	η @ 10 mA cm⁻²	Tafel	출처
CoMnPOxHy-phosphating-catalyst	~290 mV	~36.6 mV dec⁻¹	Im et al., ACS Appl. Energy Mater. (2021), Fig. 3c–d

맥락 (다른 금속 및 경로이며, 모순이 아님). CoMnPOxHy의 η (~290 mV)는 동일한 Lim/Nam 공동 연구진의 NiFe 계열 항목들 — Zn-doped-NiFeOxHy (250 mV / 28.3 mV dec⁻¹) 및 electrochemically-activated-NiFeOxHy (250 mV / 30 mV dec⁻¹) — 보다 ~40 mV 높음. 이 차이는 금속 조성 (Co–Mn vs Ni–Fe)과 바인더 불포함 인산화 경로에 기인하며, 상충하는 결과가 아님; 논문은 CoMnPOxHy가 Ir/C를 능가한다고 주장하나 (Fig. 3c), Ir/C 과전압은 SI Table S₁에 있어 여기서는 수치화되지 않음. Co–Mn vs Ni–Fe 알칼리 OER 시스템을 비교 순위 매길 때 표시할 것.

NiCo₂S₄ / PANI 이중기능 하이브리드 — NCS-P (paper_199, 1 M KOH)

폴리아닐린으로 코팅된 티오스피넬 NiCo₂S₄ (NiCo₂S₄-PANI-hybrid-catalyst); OER은 PANI-electronic-structure-tuning (π–d 전자 끌어당김으로 Ni/Co 원자가 상승)에 의해 향상됨:

촉매	η @ 10 mA cm⁻²	Tafel	출처
NiCo₂S₄-PANI-hybrid-catalyst (NCS-P)	273 ± 3 mV	42.2 mV dec⁻¹	Garain et al., Adv. Mater. Interfaces (2022), Fig. 4a–c
RuO₂ (기준 물질, 동일 연구)	290 ± 2 mV	69.1 mV dec⁻¹	Garain et al., Adv. Mater. Interfaces (2022), Fig. 4a–c
순수 NiCo₂S₄ (NCS)	(더 높은 η)	93.2 mV dec⁻¹ → PANI 적용 후 42.2로 향상	Garain et al., Adv. Mater. Interfaces (2022), Fig. 4

질량 활성 155 A g⁻¹ @ η = 300 mV; Cdl 41.8 mF cm⁻².

맥락 (다른 촉매 종류이며, 모순이 아님). NCS-P의 η (273 ± 3 mV)는 NiFe 계열 항목인 Zn-doped-NiFeOxHy (250 mV / 28.3 mV dec⁻¹) 및 electrochemically-activated-NiFeOxHy (250 mV / 30 mV dec⁻¹)보다 ~23 mV 높으며, Tafel 기울기도 더 크므로 NiFe 비정질화 경로 대비 OER 반응 속도론이 다소 열등함을 시사함. 다른 소재 종류 (티오스피넬 + 전도성 고분자 vs NiFe 산수산화물) — 단일 순위 체계가 아닌 별개의 전략으로 해석할 것. NCS-P의 부가 가치는 이중기능성 (하나의 촉매로 OER + HER 모두 수행)에 있음.