산소 발생 반응의 선형 스케일링 관계 극복

반응 중간체의 흡착 에너지 간 보편적인 선형 스케일링 관계는 다단계 촉매 반응에서 촉매의 성능을 제한하는 요인으로 작용합니다. 본 연구는 활성 부위의 동적 구조 조절을 통해 전기화학적 산소 발생 반응(OER)에서 이러한 스케일링 관계를 우회하는 방법을 제시합니다. 연구팀은 Ni-Fe2 분자 촉매 모델을 현장 전기화학적 활성화를 통해 구축하였으며, 이는 주목할 만한 고유 OER 활성을 보였습니다. 이론적 계산과 전기역학적 연구를 통해 분자 내 양성자 전달에 의해 유도되는 Ni-흡착물 배위의 동적 변화가 촉매 주기 동안 인접한 Fe 활성 중심의 전자 구조를 효과적으로 변화시킴을 밝혀냈습니다. 이러한 동적 이중 부위 협력은 O-H 결합 절단 및 O-O 결합 형성 관련 자유 에너지 변화를 동시에 낮추어, OER의 고유한 스케일링 관계를 파괴합니다. 이는 다단계 촉매 반응에서 선형 스케일링 관계를 극복하는 의미 있고 도전적인 과제에 대한 해법을 제시합니다. 본 연구는 분자 수분 산화 촉매 개발을 진전시킬 뿐만 아니라, 다중 중간체 관련 촉매 작용에서 선형 스케일링 관계를 깨는 비전통적인 패러다임을 제공합니다.