entity:catalyst

Cu/In₂O₃ heterostructure electrode (co-sputtered)

Cu/In₂O₃ 헤테로구조 전극 (공동 스퍼터링 제조)

**마그네트론 공동 스퍼터링(magnetron co-sputtering)**으로 탄소 천(carbon cloth) 위에 제작된 Cu/In₂O₃ 복합 박막으로, 전위 전환형 CO₂RR 선택성 — 고과전압에서 CO, 저과전압에서 CH₃OH — 을 나타내며, paper_231의 촉매에 해당한다 (see Du et al., Nano Energy (2024)).

구조 및 합성 (하위유형: 촉매)

Cu (DC 80 W) 및 In₂O₃ (RF 20–100 W, 조절 가능) 공동 스퍼터링으로 탄소 천 위에 0.5 Pa / 30 sccm Ar 조건에서 단일 단계 증착.
HAADF-STEM을 통해 Cu(111)/In₂O₃(400) 격자 줄무늬 및 계면의 조밀한 전위결함(dislocation)을 확인; EXAFS는 계면에서 Cu–In 금속–금속 결합을 확인하여, 단순 물리적 혼합물과 구별됨 (see Du et al., Nano Energy (2024), Fig. 1e–i).
XPS / AES로 Cu⁰ 우세 확인 (AES 운동 에너지 918.1 eV = Cu⁰); EPR으로 산소 공공(oxygen vacancy) 확인 (Fig. S₈).
변형 명칭: Cu/In₂O₃-3 (RF 60 W)은 메탄올 최적 박막, Cu/In₂O₃-4 (RF 80 W)은 CO 최적 박막.

성능 (0.1 M KHCO₃, H-cell, 상압)

변형	생성물	FE	전위
Cu/In₂O₃-4 (RF 80 W)	CO	78%	−0.75 V vs RHE
Cu/In₂O₃-3 (RF 60 W)	CH₃OH	56%	−0.55 V vs RHE
Cu/In₂O₃-4 (RF 80 W)	CH₃OH	42%	−0.55 V vs RHE

수치는 Du et al., Nano Energy (2024), Fig. 3c,g 참조 → faradaic-efficiency-CO₂-to-methanol에 연결됨. 6시간 안정성 확인. 참고로, 순수 Cu는 >90% H₂를, 순수 In₂O₃는 ~70% HCOOH를 생성한다. 이 값들은 H-cell (flow-cell 아님) 기준으로, 기하학적 전류 밀도에 제한이 있으며; 문헌에서 보고된 >90% CO 비교 수치는 기체 확산 전극(gas diffusion electrode)을 사용한 결과이다 (Table S₁).

메커니즘 및 연관 관계

CO/CH₃OH 이중 선택성은 metal-oxide-interface-d-band-upshift-CO₂-deepreduction에 의해 구동됨: Cu→In₂O₃ 방향의 전하 이동이 Cu d-밴드 중심을 상향 이동시켜 *CO 결합을 강화하며, 저과전압에서는 *CO가 유지되어 CH₃OH로 심층 수소화되고, 고과전압에서는 *CO가 CO로 탈착된다.
동일 제1저자 그룹 (Xiaoye Du, XJTU)의 연구로 Du et al., J. Mater. Chem. A (2022) (paper_194)와 연관되며, 이 역시 탄소 천 위에 마그네트론 스퍼터링으로 제작되고 Nam이 교신저자로 참여했으나 — 금속-산화물 헤테로구조(vs 금속–금속 CuAgSn 합금)이며 CH₃OH를 목표 생성물로 한다 (vs CO).