단일 원자·합금 전기촉매의 흡착세기 및 전자구조 디스크립터 기반 반응 선택성 제어 연구

Adsorption strength and electronic-structure descriptor guided design of single-atom and alloy electrocatalysts

연구 내용

단일금속원자 및 합금 촉매에서 중간체 흡착세기와 전자구조 지표를 독립적으로 제어해 OER·ORR 및 CO2 전기환원 선택성을 향상하는 연구

단일금속원자 기반 촉매에서 중간체의 흡착세기를 독립적으로 조절하고, 그 결과로 OER과 ORR, CO2 전기환원 성능이 어떻게 달라지는지 평가합니다. 합금 및 단일원자 사이트의 기하학적 대칭성(geometric symmetry)과 전자구조 전개를 결합하여 반응 선택성을 설명하는 디스크립터를 구축합니다. 또한 밀도범함수이론과 기계학습을 활용해 기체 흡착 및 전기화학 반응의 경향을 데이터 기반으로 예측하며, 질소-수소 커플링 및 수소 저장을 포함한 에너지 변환 요구에 맞춘 촉매 설계로 확장합니다.

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5건

연구 흐름

먼저 단일금속원자 촉매에서 중간체 흡착세기를 제어하는 합성·평가 전략을 확립하고, 산소 발생반응과 산소 환원반응의 반응 경로를 비교 관찰했습니다. 이후에는 단일 Pt 사이트의 기하학적 비대칭이 전기촉매 효율과 연결되는 조건을 규명하여 사이트 수준의 설계 변수를 도출했습니다. 동시에 밀도범함수이론 및 기계학습 기반 시뮬레이션으로 흡착에너지와 전기화학 반응성 사이의 관계를 체계화했습니다. 최근에는 CO2 전기환원에서 Cu 이원합금의 선택성을 전자구조 지표로 해석하고, 수소 저장·질소-수소 커플링 중심의 소재 설계로 연구를 확장하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

단일원자 사이트 기하학 설계
중간체 흡착세기 제어 기반 OER/ORR 균형
전자구조 디스크립터 기반 CO2 선택성 최적화
DFT-기계학습 촉매 스크리닝 워크플로
기체 흡착성 예측을 통한 전극 후보 도출
수소 저장용 전기화학 촉매 소재 설계
질소-수소 커플링 반응용 전극 최적화
Pt 기반 반응 사이트 정밀 제어
다중 반응(ORR/OER/CO2) 공통 디스크립터 개발
데이터 기반 촉매 설계 의사결정 지원