수소 발생 반응(Hydrogen Evolution Reaction)에 관한 논문에서, 논문 번호 2305035의 Jin Young Kim, Mu-Hyun Baik, Kwangyeol Lee 및 동료 연구진은 중성 조건에서 수소 발생 반응을 위한 CrOx 도핑 Co9S8/CuCrS2 모자이크 이종 나노촉매를 제시한다. CrOx 도펀트는 물의 흡착/해리를 향상시키고 Co 자리에 전자 전달을 촉진하여 수소 생성을 최적화한다. 혁신적인 설계는 친산소(oxophilic) 및 HER 활성 도메인을 통합함으로써 뛰어난 성능과 안정성을 보여주며, 지속 가능한 수소 생산을 위한 차세대 촉매 개발의 길을 연다.

Pt 기반 금속간 촉매에서의 경직된 원자 배열은 구조적 안정성을 향상시키지만, 본질적으로 국소 전자 조절성과 조성 유연성을 제한한다. 이러한 한계는 양성자 교환 막 연료전지(PEMFCs)에서의 동적 전기화학 조건 하에서 촉매 최적화를 저해한다. 이를 극복하기 위해, 원자 수준의 조성 무질서를 구조적으로 정렬된 Pt–M(M = Co, Ni) 골격에 통합하는 상간(inter-sublattice) 무작위(ISR) 합금 전략을 보고한다. 2단계 이종에피택셜 성장 접근법을 사용하여, PtCo 금속간 시드의 M-아(亞)격자에 Ni 원자를 도입함으로써 결정학적 질서를 유지하면서 Co/Ni 분포를 무작위화한 촉매를 형성한다. 이러한 이중 질서–무질서 모티프는 구조적 대칭성과 화학적 복잡성을 분리시켜, 정밀한 전자 조절과 반응 적응형 유연성을 제공한다. ISR 촉매는 최적화된 d-밴드 충전과 중간 결합을 나타내며, 에너지부(Department of Energy, DOE) 2025 PEMFC 목표를 초과하는 ORR 활성과 내구성을 달성한다. 현장(in situ) 미시적 관찰, 방사광 분광 및 밀도범함수이론(density functional theory, DFT) 계산을 결합한 기구 분석은 격자 무질서와 Pt-스킨 형성이 표면 구조를 상호 시너지로 안정화하고 흡착 에너지를 조절함을 보여준다. 본 연구는 금속간 구조 내에서의 아(亞)격자 수준 무질서 공학을, 견고하고 조절 가능한 전기촉매를 개발하기 위한 유망한 합성 전략으로 정립한다. 또한 고체상 합성은 널리 확산된 PEMFC 보급을 위한 대량 생산을 가능하게 한다.