고엔트로피 스피넬 산화물에서 산소 발생 전기촉매를 위한 상승효과 원소 역할 해명

고엔트로피 산화물(HEOs)은 조절 가능한 전자 구조와 조성 덕분에 산소 발생 반응(OER)을 위한 유망한 전기촉매로 부상하고 있다. 본 연구에서는 Mn, Fe, Co, Ni, Zn으로 구성된 5원 고엔트로피 스피넬 산화물(HE-SOs)을 초임계 수열 공정을 통해 합성하고, 알칼리성 용액에서 OER 전위 하에서의 원소별 거동을 인접 X선 흡수 분광법(XAS)을 이용해 체계적으로 조사하였다. 양극 전위가 가해질 때 구성 금속 간에 뚜렷한 반응 차이가 관찰되었다. Mn, Co, Ni는 동일한 전위 구간에서 산화환원 변화를 보인 반면, Fe와 Zn은 산화환원 변화를 나타내지 않아 산화환원 비활성 골격 원소 역할을 수행하였다. 고엔트로피 매트릭스는 구조 재구성을 효과적으로 억제하여 산화환원 활성도와 구조 안정성 간의 균형을 이룬다. 본 연구는 구성 원소들의 상승효과가 HEOs의 높은 OER 활성 및 내구성의 근원임을 밝히며, 다성분 산화물 전기촉매 설계에 대한 기초적 통찰을 제공한다.