탈합금화를 통한 야금학적 미세구조 계승

상평형도 기반 합금 설계는 열역학적으로 예측 가능한 미세구조를 생성하며, 이는 선택적 Al 용해를 통해 보존되어 최종 다공성 Ni 촉매의 형태를 직접적으로 템플릿화한다 (see Im et al., J. Mater. Chem. A (2020)).

원리

• 과공정(hypereutectic) Al-Ni-binary-alloy-precursor 조성은 Al–Ni 상평형도에 의해 결정되는 예측 가능한 미세구조(수지상 Al₃Ni 초정 + 막대형 공정 조직)를 형성한다.
• 6 M KOH에서의 선택적 Al 식각은 Al을 제거하되 수지상 골격을 보존하며, 이것이 다공성 Ni/NiO 촉매로 전환된다 (dealloyed-Al₉₀Ni₁₀-catalyst).
• **수지상 구조(공정 조직만이 아닌)**가 활성 부위의 기원으로, 큰 비표면적과 Ni/NiO 계면을 제공한다.

반응속도론적 특성

계열 전반에 걸친 59–93 mV dec⁻¹의 Tafel 기울기는 속도 결정 단계(RDS)가 Volmer 물 흡착 단계(금속성 Ni에서 예상되는 ~120 mV dec⁻¹)로부터 수소 탈착 방향으로 이동하였음을 나타낸다 (see Im et al., J. Mater. Chem. A (2020), Fig. 4b and text). 최적 조성(Al₉₀Ni₁₀, 68.9 mV dec⁻¹)의 데이터는 HER-electrocatalyst-tafel-slope 및 alkaline-HER-overpotential-dealloyed-AlNi에 반영된다.