몇 가지 점토광물과 메틸바이올로젠 또는 메틸렌블루를 함유시킨 점토수식전극을 이용하여 산소환원에 대한 전기화학적 촉매성을 검토하였다. 점토광물로는 Na-몬모릴로나이트, Ca-몬모릴로나이트, 카오리나이트를 사용하였다. 점토수식전극은 유리탄소전극 표면에 점토 현탁액을 입히고 메틸바이올로젠을 흡착시킨 것을 사용하였으며, 전기화학적 산소환원의 정도는 순환 전압전류법(cyclic voltammetry)으로 측정하였다. 실험결과, 다른 점토시료에 비하여 Na-몬모릴로나이트가 메틸바이올로젠의 흡착효과가 가장 크게 나타났고, 메틸바이올로젠을 흡착시킨 점토수식전극이 산소환원에 대한 촉매성이 월등히 우수하였다. 즉 촉매산소환원 피크가 242.6 mV 만큼 +방향으로 이동하였다. 메틸바이올로젠을 흡착시킨 점토수식전극이 메틸렌블루를 흡착시킨 점토수식전극보다 산소환원에 대한 촉매성이 더 높게 나타났다. Ca-몬모릴로나이트의 경우는 변화가 없었으나 Na-몬모릴로나이트의 구조는 메틸바이올로젠의 흡착으로 변화되었다. 메틸바이올로젠- Na-몬모릴로나이트 점토수식전극은 현탁액의 점토 농도가 약 0.87 g/10 mL이고. 메틸바이올로젠의 수용액의 농도가 대략 2.5 mM일 때 산소환원 촉매 효과가 가장 탁월하였다. 지지전해질의 pH에 따른 점토수식 전극의 산소 환원 촉매성은 중성의 pH 범위(6.3과 8.3)에서보다 산성인 pH 3.7과 알칼리성인 pH 12.7에서 월등히 크게 나타났다.
The electrocatalytic reduction of O₂ was investigated with methyl viologen and methylene blue incorporated clay-modified electrodes. Clay suspensions were prepared with Na-montmorillonite, Ca-montmorillonite, and kaolinite. The methyl viologen-clay modified electrodes were made by coating clay suspensions adsorbing methyl viologen on a glassy carbon electrode. Cyclic voltammetry were performed in aqueous media to investigate the electrocatalytic property of the modified electrode in reducing O₂. A Na-montmorillonite modified electrode showed the greatest adsorption capacity for methyl viologen. The modified electrode made of Na-montmorillonite suspension of 0.87 g/10 mL and a 2.5 mM of methyl viologen solution showed the most effective electrocatalytic property, where the catalytic reduction potential was shifted by 242.6 mV toward the positive potential. The electrocatalytic ability was more significant in acidic (pH=3.7) and alkaline (pH=12.7) media than the neutral pH range (6.3∼8.3). The methyl viologen-Na-montmorillonite modified electrode had the good reproducibility and maintain the electrocatalytic property over 20 times reuse.
