전기화학질량스펙트르분석법에 의한 Pt-Cu/C합금촉매에서 에타놀의 전기화학적산화반응에 대한 연구

최근 김일성종합대학 첨단기술개발원의 연구사들은 Pt-Cu/C전극촉매를 제조하고 전기화학질량스펙트르분석법에 기초하여 Pt-Cu/C합금촉매에서 에타놀산화반응의 전극촉매반응물림새에 대하여 연구하였다.

그림. 전기화학질량스펙트르분석방법에 의한 에타놀산화반응의 전극촉매반응물림새

Pt-Cu/C촉매는 전구체물질로서 H₂PtCl₆•6H₂O와 Cu(CH₃COO)₂•H₂O를 리용하여 에틸렌글리콜용액속에서 microwave-polyol방법과 그에 뒤이은 산처리에 의해 제조하였다.

동전위에타놀산화반응측정에서 PtCu-3/C촉매는 Pt/C촉매(7.2%)에 비해 높은 CO₂전류효률(11.7%)을 가진다. 정전위에타놀산화반응측정결과는 0.6~0.8V(가역수소전극을 기준)전위범위에서 PtCu-3/C에 비해 Pt/C에서 에타놀의 탈수소화가 더 빠른것으로 하여 반응속도가 더 빠르다는것을 보여주었다. 전기화학질량스펙트르분석결과는 에타놀의 산화반응과정에 PtCu-3/C에서의 CO₂생성량이 Pt/C에서보다 많다는것을 보여주었다. m/z=44신호의 교정후 Pt/C와 PtCu-3/C에서의 CO₂전류효률은 각각 8.4%와 18.7%였다. 이러한 결과들은 Cu의 존재가 Pt-Cu합금의 화학적탈합금화에 의하여 생기는 표면효과로 하여 더 많은 OH를 제공함으로써 CO의 CO₂로의 산화를 가속시킬뿐 아니라 C-C결합파괴능력을 높여 에타놀의 전기화학적산화과정에 보다 많은 CO₂이 생성된다는것을 보여준다.

우리의 연구결과는 잡지 《RSC Advances》(2023, Vol. 13, pp 448-455)에 《Study on ethanol electro-oxidation at carbon-supported Pt-Cu alloy catalyst by pinhole on-line electrochemical mass spectrometry》(https://doi.org/10.1039/d2ra06989j)의 제목으로 출판되였다.