Cu–Si 스퍼터링 촉매 (CN 5.5, CO₂→C₂H₄)

마그네트론 공동 스퍼터링으로 제조한 Si 도핑 Cu 박막 — paper_269에서 CO₂RR→C₂H₄ 성능이 가장 우수한 촉매 (see Du et al., Adv. Funct. Mater. (2025)).

역할 (하위 유형: 촉매)

**낮은 Cu 배위수 (CN 5.5)**를 통해 에틸렌으로의 CHO 이량화 경로를 활성화하는 CO₂ 환원 전기촉매 (coordination-number-d-band-CHO-C₂H₄).

물질 설명

• Si가 FCC Cu 격자의 침입형 자리를 점유 (FT-EXAFS로 측정한 CN 5.5는 5종 도펀트 계열 중 최저값); GDOES로 측정한 원자 Si 함량 7.6 at% (see Du et al., Adv. Funct. Mater. (2025), Fig. 3d).
• 탄소 종이 위에 마그네트론 공동 스퍼터링으로 제조 → 자립형 전극.
• 안정성 시험 후 표면 상은 Cu₂O로 유지됨 (대기 노출; see Du et al., Adv. Funct. Mater. (2025), Fig. S₂₂–S₂₅).

성능

• 1 M KOH 흐름 전지에서 −1.07 V vs RHE 조건에 C₂+ FE 80% / C₂H₄ FE 56% (see Du et al., Adv. Funct. Mater. (2025), Fig. 3d, Fig. 4g → faradaic-efficiency-C₂-hydrocarbons, CO2RR-C₂-plus-product-selectivity).
• 최대 부분 전류밀도 j(C₂H₄) 100 mA cm⁻²; 12 h 안정성 시험에서 총 전류밀도 >200 mA cm⁻²유지, FE(C₂H₄) ≈50%.

관계

coordination-number-d-band-CHO-C₂H₄를 활성화하며; CO를 목표 생성물로 하는 CuAgSn-ternary-alloy-film과 동일한 마그네트론 스퍼터링 플랫폼을 기반으로 함 (C₂H₄가 아닌 CO 생성이 목적); d-밴드 조절 대신 국소 pH 제한 효과를 활용하는 Cu-mesopore-electrode와 함께 Nam 연구그룹의 Cu CO₂RR→C₂H₄ 촉매군에 속함.