mechanism
TiO₂ ALD shell thickness controls CO₂-reduction selectivity
TiO₂ ALD 쉘 두께가 CO₂ 환원 선택성을 제어한다
Cu₂O 광음극 위 ALD TiO₂ 쉘의 두께가 CO₂ 환원에 이용 가능한 전자 전위를 결정하는 원리 (see Kang et al., ACS Nano (2018), Fig. 3a–c).
원리
- 얇은 (<5 nm) 비정질-후-결정화 TiO₂ 쉘은 Cu₂O 전도대에서 생성된 광전자에 대해 투명하게 작용한다 — 평탄대 전위는 사실상 변하지 않으며 (0.512 → 0.515 V vs RHE), CO₂ 환원에 충분한 전위가 유지된다.
- 두꺼운 (30 nm) 쉘은 TiO₂ CB와의 페르미 준위 평형화를 강제한다 — 평탄대가 0.657 V vs RHE로 이동하여 전자 전위가 CO₂ 활성화 장벽 아래로 낮아지고, 그 결과 CO₂ 환원 대신 96%의 물 환원이 진행된다.
- 결정화된 TiO₂ 표면의 Ti³⁺ 산소 공공 자리 (TiO₂-ALD-shell)는 CO₂ 흡착 및 환원의 활성 자리로 제안되고 있다 (XPS, Fig. S₁₃).
상관관계
Cu₂O-nanofiber-photocathode의 CO₂ 선택성을 향상시킨다: 5 nm 쉘에서 ~93%의 CO₂ 알코올 FE가 얻어지며, 30 nm 쉘에서는 CO₂ 선택성이 억제된다 (→ HER). 모든 수치는 Kang et al., ACS Nano (2018), Fig. 3a–c 참조.
로컬 그래프 (3 연결)
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나가는 연결 (4)
→ enhances
Monophase Cu₂O nanofiber photocathode
5 nm ALD TiO2 shell preserves electron potential -> 93% CO2 FE; 30 nm suppresses CO2 selectivity -> 96% HER
→ mentions
→ cites