TiO₂ ALD 패시베이션 쉘

플라즈마 강화 ALD (PEALD) 방식으로 증착된 TiO₂ 쉘 — 증착 직후 비정질 상태, GPC 0.6 Å/cycle, 최적 두께 5 nm — Cu₂O-nanofiber-photocathode를 등각 코팅함 (see Kang et al., ACS Nano (2018), Fig. 3a–c).

결정화 및 활성 사이트

• 450 °C / pO₂ 10 μTorr 조건에서 후열처리하여 TiO₂ 결함을 결정화하되, Cu₂O 상은 변화시키지 않음 (see Kang et al., ACS Nano (2018), Fig. 3).
• Ti³⁺ 산소 공공 사이트 (XPS 확인, Fig. S₁₃)는 선택적 CO₂ 흡착 / 환원 사이트로 제안됨.
• 두께가 선택성을 제어함: 5 nm 쉘은 평탄대 전위를 0.512 V vs RHE 근방으로 유지하여 CO₂ 선택성을 나타내고, 30 nm 쉘은 전자 전위를 TiO₂ 전도대와 평형화시켜 (평탄대 0.657 V vs RHE) → CO₂ 선택성이 소실되고 96%의 수환원 반응이 일어남. See TiO₂-passivation-thickness-CO₂-selectivity.

다른 TiO₂ 개체와의 구별

⚠ 동음이의 해소. TiO₂-nanorod-passivation-layer (paper_063, p-Si 위에 적용된 다기능성 루타일 나노로드 HER 촉매 / 반사방지층 — 상이한 구조 및 기능)와 구별됨. 본 항목에서 TiO₂는 Ti³⁺ 공공 표면이 CO₂ 환원 사이트로 기능하는 얇은 등각 ALD 쉘이다. 추후 범용 ALD-TiO₂-패시베이션 개체가 필요한 경우, 슬러그 병합을 고려할 것.