산소발생반응(OER)을 위한 효율적이고 내구성 있는 전기촉매는 수전해를 통한 녹색수소 생산 기술을 발전시키는 데 필수적이다. 이리듐은 산성 환경, 특히 Proton exchange membrane (PEM) 전극에서 높은 촉매 활성과 안정성으로 선호되지만, 높은 비용과 희소성으로 인해 대규모 적용이 제한된다. 이 연구는 금 나노입자를 지지체로 사용하여 Ir 활용을 최대화하고 촉매 성능을 유지하면서 Ir의 사용량을 줄이는 것을 목표로 하였다. Ir/Au 나노클러스터(Ir/Au-NC)는 다양한 비율의 Ir을 이용해 합성되었고, 구조적, 전기화학적 및 촉매적 특성을 측정했다. 최적화된 Ir 0.6 wt%의 나노클러스터가 높은 질량 활성과 낮은 과전압 간의 균형을 달성했다. Ir/Au-NC 촉매는 일반적인 Ir-Black (23 m² g^–1)보다 상당히 더 큰 전기화학적 활성 표면적(116 m² g^–1)을 나타내며, Ir-Black의 과전압 395 mV에 비해 더 낮은 347 mV의 과전압을 나타냈다. 또한 최적화된 촉매는 100회 사이클 후에도 초기 활성의 85%를 유지하여 뛰어난 안정성을 나타낸다.

Abstract : Efficient and durable electrocatalysts for the oxygen evolution reaction (OER) are essential for advancing green hydrogen production via water electrolysis. Iridium is favored for its high catalytic activity and stability in acidic environments, particularly in proton exchange membrane (PEM) electrolyzers, but its high cost and scarcity limit large-scale application. This study explores the use of gold nanoparticle supports to enhance the utilization of Ir, aiming to reduce Ir loading while maintaining catalytic performance. Ir/Au nanocluster (Ir/Au-NC) was synthesized with varying Ir loadings, and their structural, electrochemical, and catalytic properties were evaluated. An optimal Ir loading of 0.6 wt% was identified, achieving a balance between high mass activity and low overpotential. The Ir/Au-NC catalyst exhibited a significantly larger electrochemically active surface area (ECSA) of 116 m² g⁻¹ than commercial Ir Black (23 m² g⁻¹), resulting in a lower overpotential of 347 mV compared to 395 mV for Ir Black. Furthermore, the optimized catalyst maintained 85% of its initial activity after 100 cycles, demonstrating excellent stability.