2차원 층상 구조를 갖는 금속 황화물이 중공 구조의 탄소나노섬유에 결착된 수소 발생 촉매 및 이의 제조 방법

Abstract

본 발명은 층상구조를 갖는 2차원 금속 황화물이 코어부가 비어있는 중공구조를 가진 1차원 탄소나노섬유의 쉘부에 균일하게 결착되어 있는 복합체 수소 발생 촉매 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로는 듀얼 노즐을 사용하여 외부 노즐에는 층상구조를 갖는 금속 황화물의 전구체, 황염, 고분자가 용해되어 있는 방사용액이 주입되고, 내부 노즐에는 고온에서 쉽게 열분해되는 고분자가 용해되어 있는 방사용액이 주입되며, 방사된 코어-쉘 복합 섬유는 열처리를 통하여 코어부가 비어있는 중공 구조의 탄소나노섬유가 제작되며, 쉘부에는 단일층 또는 다층의 금속 황화물이 결착 또는 내장되어 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 중공 구조의 탄소나노섬유와 2차원 금속 황화물을 통해 표면적이 현저히 증가하고, 이는 향상된 전기화학적인 수소 발생 촉매 특성으로 반영된다. 본 발명은 비교적 저렴한 재료와 대규모 제작이 가능한 전기방사를 이용하여 수소 발생 촉매를 대량 제작이 가능하며, 이는 점차 화석연료를 대체할 수 있는 이상적인 에너지원인 수소 기체를 생산하기 위한 광전기화학 물분해 장치 또는 전기화학적 물분해 장치의 촉매 재료로의 활용이 가능하며, 이를 통해 생산된 수소 기체는 대용량 에너지 저장 장치 등에 저장되어 가정용 에너지원이나 연료전지에 공급되어 자동차 또는 산업시설 등의 친환경적인 연료로 사용될 수 있다.