금속 층상 이중 수산화물 나노시트와 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 산소 발생 반응용 전기촉매
Metal layered double hydroxide nanosheet, method for manufacturing same, and electrocatalyst for oxygen evolution reaction comprising same
특허 요약
본 발명은 귀금속계 촉매 대비 비용이 매우 저렴하면서도, 알칼리성 용액에서 고도로 안정적이며, OER 공정에 대해 더 높은 촉매 활성을 가지는 금속 층상 이중 수산화물 나노시트, 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
청구항
번호청구항
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제 8항에 있어서,상기 Ar 플라즈마 처리는 10 내지 500 W의 전력으로 10 내지 60분 동안 수행되는 것인, 금속 층상 이중 수산화물 나노시트의 제조 방법.

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산소 결손 자리에 플로린(F)이 충전된 금속 층상 이중 수산화물 나노시트로,상기 금속 층상 이중 수산화물은 하기 화학식 1을 만족하는 벌크 금속 층상 이중 수산화물에 산소 결손 자리를 형성한 후 플로린(F)으로 충전시킨 것이며,상기 금속 층상 이중 수산화물 나노시트는 과전위가 220 ㎷ 이하인,금속 층상 이중 수산화물 나노시트.[화학식 1][MⅡxMⅢ(1-x)(OH)2][An-]x/n・mH2O(상기 화학식 1에서, MⅡ는 Ni2+ 및 Co2+이며, MⅢ는 Fe3+이고; An-는 n가의 음이온으로, n은 1 내지 3의 정수이며; x는 0 초과 1 미만의 실수이고; m은 0.1 내지 15의 실수일 수 있다.)

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삭제

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제 1항에 있어서,상기 An-는 OH-, Cl-, NO3-, CO32-, SO42-, CHCOO-, PO43-, HPO42- 및 H2PO4-에서 선택되는 1종 이상의 음이온인, 금속 층상 이중 수산화물 나노시트.

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삭제

5

제 1항에 있어서,상기 금속 층상 이중 수산화물 나노시트의 평균 두께는 1 내지 5 ㎚인, 금속 층상 이중 수산화물 나노시트.

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삭제

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제 1항에 있어서,상기 금속 층상 이중 수산화물 나노시트는 전기화학적 이중층 정전용량(Cdl)이 7.3 mF/㎠ 이상인, 금속 층상 이중 수산화물 나노시트.

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a) 벌크 금속 층상 이중 수산화물을 Ar 플라즈마로 처리하여 산소 결손 금속 층상 이중 수산화물 나노시트를 제조하는 단계; 및b) 상기 산소 결손 금속 층상 이중 수산화물 나노시트를 불화수소 증기로 처리하여 산소 결손 자리에 플로린(F)을 충전시키는 단계;를 포함하며,상기 벌크 금속 층상 이중 수산화물은 하기 화학식 1을 만족하는 것이며,상기 금속 층상 이중 수산화물 나노시트는 과전위가 220 ㎷ 이하인, 금속 층상 이중 수산화물 나노시트의 제조 방법.[화학식 1][MⅡxMⅢ(1-x)(OH)2][An-]x/n・mH2O(상기 화학식 1에서, MⅡ는 Ni2+ 및 Co2+이며, MⅢ는 Fe3+이고; An-는 n가의 음이온으로, n은 1 내지 3의 정수이며; x는 0 초과 1 미만의 실수이고; m은 0.1 내지 15의 실수일 수 있다.)

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제 8항에 있어서,상기 b)단계는 비활성 기체 분위기 하 200 내지 400℃에서 10 내지 120분 동안 수행되는 것인, 금속 층상 이중 수산화물 나노시트의 제조 방법.

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제 8항에 있어서,상기 불화수소 증기는 불화암모늄(NH4F) 또는 불화수소암모늄(NH4HF2)에서 선택되는 1종 이상의 불소원으로부터 증기화된 것인, 금속 층상 이중 수산화물 나노시트의 제조 방법.

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제 1항, 제 3항, 제 5항 및 제 7항에서 선택되는 어느 한 항의 금속 층상 이중 수산화물 나노시트를 포함하는 산소 발생 반응용 전기촉매.