KR102497272B1 - Alloy catalyst manufacturing method for reducing carbon dioxide - Google Patents

Alloy catalyst manufacturing method for reducing carbon dioxide Download PDF

Info

Publication number
KR102497272B1
KR102497272B1 KR1020210033602A KR20210033602A KR102497272B1 KR 102497272 B1 KR102497272 B1 KR 102497272B1 KR 1020210033602 A KR1020210033602 A KR 1020210033602A KR 20210033602 A KR20210033602 A KR 20210033602A KR 102497272 B1 KR102497272 B1 KR 102497272B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon dioxide
preparing
alloy catalyst
metal
alloy
Prior art date
Application number
KR1020210033602A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20220128880A (en
Inventor
오지훈
김재훈
송준태
홍승원
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020210033602A priority Critical patent/KR102497272B1/en
Publication of KR20220128880A publication Critical patent/KR20220128880A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102497272B1 publication Critical patent/KR102497272B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/34Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
    • B01J37/348Electrochemical processes, e.g. electrochemical deposition or anodisation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/06Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of zinc, cadmium or mercury
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/14Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of germanium, tin or lead
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/44Palladium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/48Silver or gold
    • B01J23/50Silver
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/72Copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74Iron group metals
    • B01J23/745Iron
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/16Reducing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/075Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound
    • C25B11/089Alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B3/00Electrolytic production of organic compounds
    • C25B3/20Processes
    • C25B3/25Reduction
    • C25B3/26Reduction of carbon dioxide

Abstract

본 발명은 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판의 일면에 주류 금속 박막을 형성하는 단계; 상기 주류 금속 박막의 표면에 이종금속층을 형성하는 단계; 상기 주류 금속 박막 및 상기 이종금속층이 형성된 기판을 수용액에 담그고, 상기 이종금속층의 표면에 양극전압을 인가하여 금속 산화물을 형성하는 단계; 및 상기 금속 산화물에 환원전류밀도를 흘려 합금 나노구조체를 형성하는 단계를 포함하는, 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법이 제공될 수 있다.The present invention relates to a method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide, according to one aspect of the present invention, preparing a substrate; Forming a mainstream metal thin film on one surface of the substrate; Forming a heterogeneous metal layer on the surface of the mainstream metal thin film; immersing the substrate on which the main metal thin film and the dissimilar metal layer are formed in an aqueous solution, and applying an anode voltage to a surface of the dissimilar metal layer to form a metal oxide; And it may be provided with a method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide, including the step of forming an alloy nanostructure by flowing a reduction current density through the metal oxide.

Description

이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법{ALLOY CATALYST MANUFACTURING METHOD FOR REDUCING CARBON DIOXIDE}Alloy catalyst manufacturing method for carbon dioxide reduction {ALLOY CATALYST MANUFACTURING METHOD FOR REDUCING CARBON DIOXIDE}

본 발명은 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법에 관한 것으로, 높은 효율과 안정성을 갖는 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법에 대한 발명이다.The present invention relates to a method for manufacturing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide, and relates to a method for manufacturing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide having high efficiency and stability.

지구의 평균 온도가 증가하는 지구 온난화 현상은, 다양한 기후변화 현상을 야기하여 생태계 변화를 일으키고 궁극적으로 인류 생존에 높은 위협이 된다. 이러한 지구 온난화 현상은 이산화탄소의 대기 중 농도 변화와 매우 밀접한 관련이 있는 것으로 간주된다. 따라서 각국의 연구기관들은 지속적인 이산화탄소 배출량 증가에 따라 높아지는 이산화탄소의 대기 중 농도를 근본적으로 낮추기 위해 다양한 연구를 진행하고 있다.Global warming, which increases the average temperature of the earth, causes various climate change phenomena, causes ecosystem changes, and ultimately poses a high threat to human survival. This global warming phenomenon is considered to be very closely related to changes in the concentration of carbon dioxide in the atmosphere. Therefore, research institutes in each country are conducting various studies in order to fundamentally lower the concentration of carbon dioxide in the atmosphere, which increases with the continuous increase in carbon dioxide emissions.

최근 전기화학적으로 이산화탄소를 유용한 화학 연료로 전환하는 기술이 높은 관심을 받고 있으며, 이는 전기화학적 이산화탄소의 전환을 통해 탄소 배출을 낮춤과 동시에 경제적으로 이산화탄소보다 고부가가치인 화학 연료를 생산할 수 있기 때문이다.Recently, technologies for electrochemically converting carbon dioxide into useful chemical fuels have attracted a lot of attention, because the electrochemical conversion of carbon dioxide can reduce carbon emissions and economically produce chemical fuels with higher added value than carbon dioxide.

전기화학적 이산화탄소 전환은 보통 이산화탄소가 포화된 수용액에 전기 에너지를 가하여 이산화탄소의 환원 반응을 통해 진행된다. 하지만, 이러한 기술은, 여러 문제점을 가진다. 첫째, 물리화학적으로 안정한 이산화탄소를 환원시키기 위해 필요한 열역학적 에너지가 매우 크고, 둘째, 상온 및 상압 조건에서 이산화탄소는 수용액에서의 용해도가 낮다.Electrochemical carbon dioxide conversion usually proceeds through a reduction reaction of carbon dioxide by applying electrical energy to an aqueous solution saturated with carbon dioxide. However, these techniques have several problems. First, the thermodynamic energy required to reduce physicochemically stable carbon dioxide is very large, and second, carbon dioxide has low solubility in an aqueous solution at room temperature and pressure.

수용액에 전기 에너지를 가하면, 수용액에 포함된 이산화탄소보다 수소이온(H+)의 환원 반응이 먼저 발생하고, 그로 인해 이산화탄소의 환원 반응에 대한 효율이 낮을 수밖에 없다.When electric energy is applied to the aqueous solution, the reduction reaction of hydrogen ions (H + ) occurs before the carbon dioxide contained in the aqueous solution, and thus the efficiency of the reduction reaction of carbon dioxide is inevitably low.

따라서 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 이산화탄소 환원에 필요한 열역학적 에너지를 효과적으로 낮추고 이산화탄소를 선택적으로 환원할 수 있는 고성능의 촉매에 대한 개발이 필수적이다.Therefore, in order to solve the above problems, it is essential to develop a high-performance catalyst capable of effectively lowering the thermodynamic energy required for carbon dioxide reduction and selectively reducing carbon dioxide.

금(Au) 및 은(Ag) 등은 잘 알려진 이산화탄소의 환원 촉매이다.Gold (Au) and silver (Ag) are well-known carbon dioxide reduction catalysts.

특히, 금은 이산화탄소를 일산화탄소로 환원시키는 우수한 촉매이다. 일산화탄소는 산업적으로 매우 유용한 화학연료이고, 합성가스의 원료 물질이므로 경제적 가치가 이산화탄소보다 매우 높은 물질이다.In particular, gold is an excellent catalyst for reducing carbon dioxide to carbon monoxide. Carbon monoxide is an industrially very useful chemical fuel, and since it is a raw material of syngas, it has a much higher economic value than carbon dioxide.

하지만, 일반적인 형태의 금, 예컨대, 표면이 비교적 매끈하고 평평한 형태의 금 포일(Au foil)이나 금 박막(Au thin film)을 이산화탄소 환원 촉매로 사용할 경우, 반응에 참여하는 활성부위(active site) 수가 제한적일뿐만 아니라 수용액에서 수소이온의 환원 반응과 이산화탄소 환원 반응이 경쟁적으로 발생한다. 따라서 이산화탄소의 환원 반응의 효율을 높이기 위해서는 상대적으로 높은 에너지를 투입(예컨대, 높은 과전압)하여야 하기 때문에 경제성이 떨어지는 문제가 있다.However, when gold in general form, for example, gold foil or gold thin film having a relatively smooth and flat surface is used as a carbon dioxide reduction catalyst, the number of active sites participating in the reaction In addition to being limited, the hydrogen ion reduction reaction and the carbon dioxide reduction reaction occur competitively in aqueous solution. Therefore, in order to increase the efficiency of the carbon dioxide reduction reaction, relatively high energy must be input (eg, high overvoltage), resulting in poor economic efficiency.

이런 문제를 해결하기 위해, 금의 표면을 개질하는 기술이 등장했으며, 전기화학적 표면 개질을 수행하는 금 나노구조 형성법에 대한 연구가 있다.In order to solve this problem, a technique for modifying the surface of gold has emerged, and there is a study on a gold nanostructure formation method that performs electrochemical surface modification.

전기화학적 표면 개질을 통해 형성된 나노구조체는, 나노기공(nanopore), 나노기둥(nanopillar) 등과 같은 다양한 형태로 존재하고, 이들 나노구조체는 평판 대비 표면적이 비약적으로 증가되어 더 많은 촉매 활성부위를 가질 수 있다. 또한, 국소적 수소 이온 농도 지수(pH)를 높게 유지하여 수소 생성 반응이 상대적으로 억제되는 것과 같은, 이산화탄소 환원 반응이 발생할 수 있는 환경이 만들어져 비교적 낮은 과전압에서 이산화탄소 환원 반응의 효율이 높아질 수 있다.Nanostructures formed through electrochemical surface modification exist in various forms such as nanopores and nanopillars, and these nanostructures can have more catalytically active sites due to a dramatic increase in surface area compared to flat plates. there is. In addition, the efficiency of the carbon dioxide reduction reaction can be increased at a relatively low overvoltage by creating an environment in which the carbon dioxide reduction reaction can occur, such that the hydrogen generation reaction is relatively suppressed by maintaining the local hydrogen ion concentration index (pH) high.

한편, 경제성이 있는 이산화탄소 전환을 위한 고성능 촉매를 개발하는 것은, 전환 효율이 높을 뿐만 아니라, 전환 효율이 오랫동안 유지되는 바와 같이, 촉매 안전성도 필수적으로 고려될 필요가 있다. 상기와 같이, 나노구조체를 이산화탄소의 환원 촉매로 이용할 경우, 낮은 인가전압에서 높은 이산화탄소 전환 효율이 있지만, 높은 효율을 지속적으로 유지하는 것이 어렵다는 문제가 있다.On the other hand, in order to develop a high-performance catalyst for economical carbon dioxide conversion, it is necessary to consider safety of the catalyst as not only the conversion efficiency is high, but also the conversion efficiency is maintained for a long time. As described above, when the nanostructure is used as a carbon dioxide reduction catalyst, although there is a high carbon dioxide conversion efficiency at a low applied voltage, it is difficult to continuously maintain high efficiency.

예컨대, 금 박막 표면에 약 200nm의 두께로 형성된 금 나노기공 촉매의 경우, 약 -0.5V의 인가전압 조건에서 이산화탄소를 일산화탄소로 전환할 때, 전환 효율은 약 80%이지만, 유지시간은, 약 5시간 정도로 짧은 문제가 있다.For example, in the case of a gold nanoporous catalyst formed to a thickness of about 200 nm on the surface of a gold thin film, when carbon dioxide is converted to carbon monoxide under the applied voltage condition of about -0.5V, the conversion efficiency is about 80%, but the holding time is about 5 There are problems that are as short as an hour.

최근 촉매의 특성 향상 및 안정성 향상을 동시에 이루기 위해, 합금 촉매(alloy catalyst)를 이용하는 기술이 이용된다. 합금 촉매를 이용하는 기술은, 합금 내 비주류(guest atom, hetero atom) 원소로 구성된 금속 원자가 (전기)화학반응 과정에서 주류(host atom, major atom) 원소로 구성된 금속 원자의 표면 확산(surface diffusion)을 억제하는 장벽(diffusion barrier)으로 작용하여 촉매의 미세 구조를 초기 상태와 유사하게 장 시간동안 유지하여 촉매의 성능 안정성을 비교적 오랫동안 유지할 수 있다.Recently, in order to simultaneously improve the properties and stability of a catalyst, a technique using an alloy catalyst is used. The technology using an alloy catalyst is a surface diffusion of metal atoms composed of host atoms and major atoms during an (electro)chemical reaction of metal atoms composed of guest atoms and hetero atoms in the alloy. It acts as a diffusion barrier and maintains the fine structure of the catalyst similar to the initial state for a long time, so that the performance stability of the catalyst can be maintained for a relatively long time.

합금 촉매를 이용하는 기술에서 합금 조성은, 금을 주류 원소로 이용하고 구리를 비주류 원소로 이용하는 합금의 경우, 구리 조성비가 금과 유사하거나 혹은 상대적으로 높은 경우, 구리의 촉매 특성이 주로 발현되어 금 촉매 특성이 약화된다. 따라서 고효율 및 고안정성을 갖는 이산화탄소 환원 촉매는 주류인 금속 원소의 촉매 특성을 약화시키지 않으면서 비주류 원소의 존재로 기존 촉매 특성이 향상될 수 있도록 비주류 금속 원소의 조성이 상대적으로 낮게 유지되도록 합성할 필요가 있다.In the technology using an alloy catalyst, in the case of an alloy using gold as a main element and copper as a non-mainstream element, when the copper composition ratio is similar to or relatively high with gold, the catalytic properties of copper are mainly expressed, and the gold catalyst characteristics are weakened. Therefore, it is necessary to synthesize a carbon dioxide reduction catalyst with high efficiency and high stability so that the composition of non-mainstream metal elements is kept relatively low so that the existing catalytic properties can be improved by the presence of non-mainstream elements without weakening the catalytic properties of the main metal elements. there is

종래에는 합금 촉매를 제조하기 위해, 용액 기반의 공침법(Co-precipitation method)이나 이종 금속 간 상평형도(phase diagram)정보를 바탕으로 온도와 조성을 변화시켜 합금 촉매를 제조하는 방법이 이용되었다.Conventionally, in order to prepare an alloy catalyst, a solution-based co-precipitation method or a method of preparing an alloy catalyst by changing the temperature and composition based on phase diagram information between dissimilar metals has been used.

하지만, 상기와 같이, 합금 촉매를 제조하면, 첫째, 용액 기반의 공침법은, 합금의 조성 변화를 미세하게 제어할 수 있지만 나노 입자를 합성하는 것에 한정되고, 전구체(precursor) 등의 잔류물들이 합금 표면에 남아 촉매 특성을 약화시킬 수 있는 문제가 있다.However, as described above, when the alloy catalyst is prepared, first, the solution-based co-precipitation method can finely control the composition change of the alloy, but is limited to synthesizing nanoparticles, and residues such as precursors There is a problem that can remain on the surface of the alloy and weaken the catalytic properties.

또한, 둘째, 이종 금속 간 상평형도를 바탕으로 합금 촉매를 제조하는 경우, 특정 온도 및 조성 조건에 따라 합금 조성이 결정되고, 고온에서 고용체(solid solution)를 형성한 뒤에 냉각시켜 합금을 형성하기 때문에 비주류 원자가 미량으로 포함된 합금 촉매를 제조하는 것이 어려운 문제가 있다. 더욱이, 3차원 형태의 나노구조체를 갖는 합금을 형성하는 것이 어려운 문제가 있다.In addition, secondly, in the case of manufacturing an alloy catalyst based on the phase equilibrium diagram between different metals, the alloy composition is determined according to specific temperature and composition conditions, and a solid solution is formed at a high temperature and then cooled to form an alloy. Therefore, it is difficult to prepare an alloy catalyst containing a small amount of non-mainstream atoms. Moreover, it is difficult to form an alloy having a three-dimensional nanostructure.

게다가, 공통적으로 공정 자체가 매우 복잡하여 많은 시간이 소요되는 문제가 있어, 그로 인한 공정비용 상승 및 공정 수율 확보가 어려운 문제가 있다.In addition, in common, there is a problem that the process itself is very complicated and takes a lot of time, thereby increasing the process cost and making it difficult to secure the process yield.

대한민국 등록특허 제10-1932195호 (2018.12.18.)Republic of Korea Patent No. 10-1932195 (2018.12.18.)

본 발명의 실시예들은 상기와 같은 배경에서 발명된 것으로서, 합금 촉매에서 비주류 금속 원소의 조성을 제어할 수 있고, 높은 효율과 안정성을 갖는 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention have been invented against the above background, and it is possible to control the composition of non-mainstream metal elements in the alloy catalyst, and to provide an alloy catalyst manufacturing method for reducing carbon dioxide having high efficiency and stability.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판의 일면에 주류 금속 박막을 형성하는 단계; 상기 주류 금속 박막의 표면에 이종금속층을 형성하는 단계; 상기 주류 금속 박막 및 상기 이종금속층이 형성된 기판을 수용액에 담그고, 상기 이종금속층의 표면에 양극전압을 인가하여 금속 산화물을 형성하는 단계; 및 상기 금속 산화물에 환원전류밀도를 흘려 합금 나노구조체를 형성하는 단계를 포함하는, 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법이 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, preparing a substrate; Forming a mainstream metal thin film on one surface of the substrate; Forming a heterogeneous metal layer on the surface of the mainstream metal thin film; immersing the substrate on which the main metal thin film and the dissimilar metal layer are formed in an aqueous solution, and applying an anode voltage to a surface of the dissimilar metal layer to form a metal oxide; And it may be provided with a method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide, including the step of forming an alloy nanostructure by flowing a reduction current density through the metal oxide.

상기 주류 금속 박막을 형성하는 단계는, 상기 기판의 일면에 접착층을 형성하고, 상기 접착층 상에 상기 주류 금속 박막을 형성하는, 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법이 제공될 수 있다.Forming the mainstream metal thin film, forming an adhesive layer on one surface of the substrate, and forming the mainstream metal thin film on the adhesive layer, an alloy catalyst manufacturing method for carbon dioxide reduction may be provided.

상기 접착층은, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 및 크롬(Cr) 중 하나 이상의 금속을 포함하는, 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법이 제공될 수 있다.The adhesive layer may be provided with an alloy catalyst manufacturing method for reducing carbon dioxide, including one or more metals of titanium (Ti), tantalum (Ta), and chromium (Cr).

상기 접착층은, 1nm 내지 10nm의 두께를 가지고, 상기 주류 금속 박막은, 50nm 내지 1000nm의 두께를 갖는, 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법이 제공될 수 있다.The adhesive layer has a thickness of 1 nm to 10 nm, and the mainstream metal thin film has a thickness of 50 nm to 1000 nm, an alloy catalyst manufacturing method for carbon dioxide reduction may be provided.

상기 이종금속층을 형성하는 단계에 의해 형성된 이종금속층은, 미달 전위 석출법(Underpotential Deposition:UPD) 및 전착(Electrodepostion) 중 하나의 방법을 통해 형성되는, 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법이 제공될 수 있다.The dissimilar metal layer formed by the step of forming the dissimilar metal layer is formed through one of an underpotential deposition (UPD) and an electrodeposition (electrodeposition) method, an alloy catalyst manufacturing method for reducing carbon dioxide can be provided. there is.

상기 기판은, 철(Fe), 구리(Cu), 아연(Zn) 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상을 포함하는 금속류, 스테인리스 스틸을 포함하는 합금류, 실리콘(Si) 및 갈륨비소(GaAs) 중 하나 이상을 포함하는 반도체류, 규소(Si), 아크릴레이트(acrylate), 바이닐(vinyle), 및 카보네이트(carbonate) 중 하나 이상을 포함하는 고분자(polymer) 플라스틱류 및 인듐과 산화주석의 화합물, 유리(glass), 및 석영(quartz)으로 이루어진 군에서 하나 이상이 선택되어 포함하는, 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법이 제공될 수 있다.The substrate may be selected from among metals including at least one of iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), and aluminum (Al), alloys including stainless steel, silicon (Si), and gallium arsenide (GaAs). Semiconductors containing one or more, polymer plastics containing one or more of silicon (Si), acrylate, vinyl, and carbonate, and compounds of indium and tin oxide, glass (Glass), and at least one selected from the group consisting of quartz (quartz), including, can be provided with an alloy catalyst manufacturing method for reducing carbon dioxide.

상기 주류 금속 박막은, 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 아연(Zn) 등으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 금속을 포함하는, 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법이 제공될 수 있다.The mainstream metal thin film includes one metal selected from the group consisting of gold (Au), silver (Ag), palladium (Pd), zinc (Zn), etc., an alloy catalyst manufacturing method for carbon dioxide reduction can be provided there is.

상기 이종금속은, 은(Ag), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 주석(Sn), 아연(Zn) 및 철(Fe) 중 하나 이상을 금속을 포함하는, 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법이 제공될 수 있다.The dissimilar metal includes at least one of silver (Ag), palladium (Pd), copper (Cu), tin (Sn), zinc (Zn) and iron (Fe), preparing an alloy catalyst for carbon dioxide reduction A method may be provided.

상기 이종금속층은, 연속적인 층상(layer) 구조 또는 불연속적인 덩어리(island) 구조로 형성된, 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법이 제공될 수 있다.The heterogeneous metal layer may be provided with an alloy catalyst manufacturing method for carbon dioxide reduction formed in a continuous layer structure or a discontinuous island structure.

상기 연속적인 층상의 두께는 1Å 내지 10nm인, 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법이 제공될 수 있다.The thickness of the continuous layer may be 1Å to 10nm, an alloy catalyst manufacturing method for reducing carbon dioxide.

상기 불연속적인 덩어리의 두께는, 50nm 내지 400nm인, 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법이 제공될 수 있다.The thickness of the discontinuous mass may be provided with an alloy catalyst manufacturing method for reducing carbon dioxide, which is 50 nm to 400 nm.

상기 금속 산화물을 형성하는 단계는, 가역수소 전극(Reversible Hydrogen Electrode;RHE) 대비 1.5 내지 3V의 양극 전압을 1분 이상 인가하는, 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법이 제공될 수 있다.In the step of forming the metal oxide, a method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide may be provided by applying an anode voltage of 1.5 to 3V compared to a reversible hydrogen electrode (RHE) for 1 minute or more.

상기 환원전류밀도가 -0.1mA/㎠ 내지 -10.0mA/㎠ 인, 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법이 제공될 수 있다.The reduction current density is -0.1 mA/cm 2 to -10.0 mA/cm 2 , a method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide may be provided.

상기 금속 산화물을 형성하는 단계 및 상기 합금 나노구조체를 형성하는 단계는, 동일한 수용액 내에서 이루어지는, 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법이 제공될 수 있다.The forming of the metal oxide and the forming of the alloy nanostructure may be performed in the same aqueous solution, a method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide.

상기 환원전류밀도는, 상기 금속 산화물에 걸린 전극 전위 값이 음의 방향으로 변화하는 시점까지 흘리는, 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법이 제공될 수 있다.The reduction current density may be provided with an alloy catalyst manufacturing method for reducing carbon dioxide, in which the electrode potential value applied to the metal oxide flows to the point where the value changes in a negative direction.

상기 합금 나노구조체에 포함된 이종금속의 조성은, 1원자% 내지 15원자%인, 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법이 제공될 수 있다.The composition of the dissimilar metal contained in the alloy nanostructure may be provided with an alloy catalyst manufacturing method for reducing carbon dioxide, which is 1 atomic% to 15 atomic%.

본 발명의 일 실시예는, 주류 금속 박막을 기판에 증착한 뒤에 전착 등의 방법으로 이종 금속을 형성하고 수용액에서 전기화학적인 산화반응 및 환원반응을 연속적으로 수행하는 것으로, 합금 촉매를 제조할 수 있어, 합금 촉매를 종래보다 쉽게 제조할 수 있다.An embodiment of the present invention is to form a different metal by a method such as electrodeposition after depositing a mainstream metal thin film on a substrate and continuously perform an electrochemical oxidation and reduction reaction in an aqueous solution, thereby preparing an alloy catalyst. Therefore, the alloy catalyst can be prepared more easily than before.

본 발명의 일 실시예는, 합금 촉매를 종래보다 쉽고 빠르게 3차원 나노구조체로 합금 촉매를 형성할 수 있어 공정 편의성 및 비용 절감과 함께 양산 가능성 검토 및 생산성도 증대될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the alloy catalyst can be formed into a three-dimensional nanostructure more easily and quickly than before, so that mass production possibility can be reviewed and productivity can be increased along with process convenience and cost reduction.

본 발명의 일 실시예는, 합금 촉매를 이산화탄소 저감을 위한 촉매로 이용할 경우, 합금 내에 이종금속의 조성을 미량 내지 소량으로 제어할 수 있어, 합금 촉매에서 주류 금속의 촉매 특성을 약화시키지 않을 수 있으며, 또한, 이산화탄소 저감 반응이 진행됨에 따라 미세하게 발생하는 주류 금속 원자의 표면 확산(이동)에 따른 구조 붕괴를 효과적으로 억제할 수 있어, 이산화탄소 저감을 위한 촉매 특성을 장시간 동안 유지할 수 있는 효과가 있다.In one embodiment of the present invention, when the alloy catalyst is used as a catalyst for reducing carbon dioxide, the composition of the dissimilar metal in the alloy can be controlled to a small to small amount, so that the catalytic properties of the main metal in the alloy catalyst can not be weakened, In addition, it is possible to effectively suppress structural collapse due to the surface diffusion (movement) of mainstream metal atoms generated finely as the carbon dioxide reduction reaction proceeds, so that catalytic properties for carbon dioxide reduction can be maintained for a long time.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법에서 기판 상에 접착층 및 주류 금속 박막이 증착된 기판을 도시한 모식도이다.
도 2의 (b)는 도 2의 (a)에 도시된 기판을 주사전자현미경을 통해 촬영된 사진이다.
도 2의 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법에서 이종금속층이 형성된 기판을 도시한 모식도이다.
도 2의 (d)는 도 2의 (c)에 도시된 기판을 주사전자현미경을 통해 촬영된 사진이다.
도 2의 (e)는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법에서 금속 산화물이 형성된 기판을 도시한 모식도이다.
도 2의 (f)는 도 2의 (e)에 도시된 기판을 주사전자현미경을 통해 촬영된 사진이다.
도 2의 (g)는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법에서 합금 나노구조체가 형성된 기판을 도시한 모식도이다.
도 2의 (h)는 도 2의 (g)에 도시된 기판을 주사전자현미경을 통해 촬영된 사진이다.
도 3의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법에서 주류 금속인 금 박막이 증착된 기판 상면을 원자 힘 현미경을 통해 촬영된 사진이다.
도 3의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법에서 이종금속인 구리가 미달 전위 석출법(UPD 법)을 이용하여 주류 금속 기판 상에 전착된 상태를 원자 힘 현미경을 통해 촬영된 사진이다.
도 3의 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법에서 이종금속인 구리가 전착법을 통해 10초 동안 주류 금속 기판 상에 전착된 상태를 주사전자현미경을 통해 촬영된 사진이다.
도 3의 (d)는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법에서 이종금속인 구리가 전착법을 통해 60초 동안 주류 금속 기판 상에 전착된 상태를 주사전자현미경을 통해 촬영된 사진이다.
도 3의 (b-1) 내지 도 3의 (d-1)는 각각 도 3의 (b) 내지 도 3의 (d)에 도시된 기판을 전기화학적으로 양극 산화한 상태를 주사전자현미경을 통해 촬영된 사진이다.
도 3의 (b-2) 내지 도 3의 (d-2)는 각각 도 3의 (b) 내지 도 3의 (d)에 도시된 기판을 전기화학적으로 양극 산화하여 형성된 금속 산화물을 주사전자현미경을 통해 촬영된 사진이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법의 실시예 1에서 제조된 구리 및 금 합금 나노구조체를 주사투과전자현미경을 통해 촬영된 사진이다.
도 4의 (b)는 도 4의 (a)의 촬영된 사진을 매핑한 이미지이다.
도 4의 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법의 실시예 2에서 10초 동안 주류 금속 기판 상에 구리가 전착된 상태를 주사투과전자현미경을 통해 촬영된 사진이다.
도 4의 (d)는 도 4의 (c)의 촬영된 사진을 매핑한 이미지이다.
도 4의 (e)는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법의 실시예 2에서 60초 동안 주류 금속 기판 상에 구리가 전착된 상태를 주사투과전자현미경을 통해 촬영된 사진이다.
도 4의 (f)는 도 4의 (e)의 촬영된 사진을 매핑한 이미지이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법으로 제조된 합금 촉매를 X-선 광전자 분광법으로 금의 결합 에너지 위치 및 세기를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법으로 제조된 합금 촉매를 X-선 광전자 분광법으로 구리의 결합 에너지 위치 및 세기를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5의 (c)는 도 5의 (b)의 일부를 확대한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법에서 인가전압에 따른 이산화탄소가 일산화탄소로 전환하는 전환 선택도를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법에서 인가전압이 고정될 때 시간에 따른 촉매 안정성을 확인할 수 있는 촉매 특성의 변화를 나타낸 그래프이다.
1 is a flowchart illustrating a method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 (a) is a schematic diagram showing a substrate on which an adhesive layer and a mainstream metal thin film are deposited on the substrate in the alloy catalyst manufacturing method for carbon dioxide reduction according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2(b) is a photograph taken through a scanning electron microscope of the substrate shown in FIG. 2(a).
Figure 2 (c) is a schematic diagram showing a substrate on which a heterogeneous metal layer is formed in the method for manufacturing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2(d) is a photograph taken through a scanning electron microscope of the substrate shown in FIG. 2(c).
Figure 2 (e) is a schematic diagram showing a substrate on which a metal oxide is formed in the method for manufacturing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2(f) is a photograph taken through a scanning electron microscope of the substrate shown in FIG. 2(e).
Figure 2 (g) is a schematic diagram showing a substrate on which the alloy nanostructure is formed in the alloy catalyst manufacturing method for carbon dioxide reduction according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 (h) is a photograph taken through a scanning electron microscope of the substrate shown in Figure 2 (g).
Figure 3 (a) is a photograph taken through an atomic force microscope of the upper surface of the substrate on which the gold thin film, which is the mainstream metal, is deposited in the method for manufacturing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 (b) shows a state in which copper, which is a heterogeneous metal, is electrodeposited on a mainstream metal substrate using an underpotential deposition method (UPD method) in the method for manufacturing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide according to an embodiment of the present invention. This is a picture taken through a force microscope.
3(c) shows a state in which copper, which is a heterogeneous metal, is electrodeposited on a mainstream metal substrate for 10 seconds through an electrodeposition method in an alloy catalyst manufacturing method for reducing carbon dioxide according to an embodiment of the present invention through a scanning electron microscope. this is a picture taken
3(d) shows a state in which copper, a heterogeneous metal, is electrodeposited on a mainstream metal substrate for 60 seconds through an electrodeposition method in an alloy catalyst manufacturing method for reducing carbon dioxide according to an embodiment of the present invention through a scanning electron microscope. this is a picture taken
3(b-1) to 3(d-1) show the electrochemically anodized state of the substrates shown in FIGS. 3(b) to 3(d) through a scanning electron microscope. this is a picture taken
3(b-2) to 3(d-2) show metal oxides formed by electrochemically anodizing the substrates shown in FIGS. 3(b) to 3(d), respectively, under a scanning electron microscope. This is a picture taken through
Figure 4 (a) is a photograph taken through a scanning transmission electron microscope of the copper and gold alloy nanostructure prepared in Example 1 of the alloy catalyst manufacturing method for carbon dioxide reduction according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4(b) is an image obtained by mapping the captured picture of FIG. 4(a).
4(c) is a photograph of a state in which copper is electrodeposited on a mainstream metal substrate for 10 seconds in Example 2 of an alloy catalyst manufacturing method for reducing carbon dioxide according to an embodiment of the present invention through a scanning transmission electron microscope It is a picture.
(d) of FIG. 4 is an image obtained by mapping the photograph taken in (c) of FIG. 4 .
4(e) is a photograph of a state in which copper is electrodeposited on a mainstream metal substrate for 60 seconds in Example 2 of an alloy catalyst manufacturing method for reducing carbon dioxide according to an embodiment of the present invention through a scanning transmission electron microscope. It is a picture.
FIG. 4(f) is an image obtained by mapping the captured picture of FIG. 4(e).
Figure 5 (a) is a graph showing the results of measuring the binding energy position and strength of gold by X-ray photoelectron spectroscopy of the alloy catalyst prepared by the alloy catalyst manufacturing method for carbon dioxide reduction according to an embodiment of the present invention. .
Figure 5 (b) is a graph showing the results of measuring the binding energy position and strength of copper by X-ray photoelectron spectroscopy of the alloy catalyst prepared by the alloy catalyst manufacturing method for carbon dioxide reduction according to an embodiment of the present invention. .
FIG. 5(c) is an enlarged view of a part of FIG. 5(b).
Figure 6 is a graph showing the conversion selectivity of carbon dioxide to carbon monoxide according to the applied voltage in the alloy catalyst manufacturing method for carbon dioxide reduction according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing changes in catalyst characteristics that can confirm catalyst stability over time when the applied voltage is fixed in the method for manufacturing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, specific embodiments for implementing the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '접속', '공급', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 접속, 공급, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, when a component is referred to as 'connecting', 'supporting', 'connecting', 'supplying', 'transferring', or 'contacting' to another component, it is directly connected to, supported by, or connected to the other component. It may be supplied, delivered, or contacted, but it should be understood that other components may exist in the middle.

본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.In addition, in this specification, expressions such as upper, lower, side, etc. are described based on the drawings, and it is made clear in advance that they may be expressed differently if the direction of the object is changed. For the same reason, some components in the accompanying drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated, and the size of each component does not entirely reflect the actual size.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In addition, terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various components, but the components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another.

명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.As used herein, the meaning of "comprising" specifies specific characteristics, regions, integers, steps, operations, elements, and/or components, and other specific characteristics, regions, integers, steps, operations, elements, elements, and/or groups. does not exclude the presence or addition of

도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법에 대해 설명한다.Referring to Figures 1 to 7, a method for manufacturing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide according to an embodiment of the present invention will be described.

본 실시예에 따른 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 준비 단계(S101), 주류 금속 박막 형성 단계(S103), 이종금속층 형성 단계(S105), 금속 산화물 형성 단계(S107) 및 합금 나노구조체 형성 단계(S109)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the method for manufacturing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide according to the present embodiment includes preparing a substrate (S101), forming a mainstream metal thin film (S103), forming a heterogeneous metal layer (S105), and forming a metal oxide. A step (S107) and an alloy nanostructure forming step (S109) are included.

이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조를 위해, 먼저, 기판을 준비한다(S101).To prepare an alloy catalyst for reducing carbon dioxide, first, a substrate is prepared (S101).

기판은, 금속 박막을 고정하고 지지하기 위한 것으로, 어떤 것도 이용될 수 있다. 기판은, 예컨대, 철(Fe), 구리(Cu), 아연(Zn) 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상을 포함하는 금속류, 스테인리스 스틸을 포함하는 합금류, 실리콘(Si) 및 갈륨비소(GaAs) 중 하나 이상을 포함하는 반도체류, 규소(Si), 아크릴레이트(acrylate), 바이닐(vinyle), 및 카보네이트(carbonate) 중 하나 이상을 포함하는 고분자(polymer) 플라스틱류 및 인듐과 산화주석의 화합물, 유리(glass), 및 석영(quartz)으로 이루어진 군에서 하나 이상이 선택되어 포함할 수 있다.The substrate is for fixing and supporting the metal thin film, and any substrate may be used. The substrate may include, for example, metals including at least one of iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), and aluminum (Al), alloys including stainless steel, silicon (Si), and gallium arsenide (GaAs). Semiconductors containing at least one of silicon (Si), acrylate, vinyl, and carbonate, and polymer plastics containing at least one of silicon (Si), acrylate, and carbonate, and a compound of indium and tin oxide, At least one selected from the group consisting of glass and quartz may be included.

구체적으로 기판은, 비전도성 또는 전도성의 기판일 수 있고, 상기 기판은 철, 구리, 알루미늄, 주석, 아연, 실리콘, 갈륨비소, 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide: ITO) 등의 전도성 물질, 및 유리, 석영, 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiolxance: PDMS), 폴리메틸메타크릴레이트, Polymethylmethacrylate: PMMA), 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidenefluoride: PVDF), 폴리카보네이트(Polycarbonate: PV+C)와 같은 고분자 등의 비전도성 물질을 포함할 수 있다.Specifically, the substrate may be a non-conductive or conductive substrate, and the substrate may be a conductive material such as iron, copper, aluminum, tin, zinc, silicon, gallium arsenide, indium tin oxide (ITO), and glass , quartz, polydimethylsiloxane (PDMS), polymethylmethacrylate (PMMA), polyvinylidenefluoride (PVDF), and non-conductive polymers such as polycarbonate (PV+C) may contain substances.

다만, 고분자 물질은 이산화탄소 저감 촉매로 활용할 때 수용액 내 탄소나 탄소화합물 등과 같은 유기물이 침출되어 이산화탄소 저감 효율을 떨어뜨릴 수 있어 사용되지 않을 수 있다.However, when the polymer material is used as a carbon dioxide reduction catalyst, organic matter such as carbon or carbon compounds in the aqueous solution may be leached out and the carbon dioxide reduction efficiency may be reduced, and thus may not be used.

그리고 실리콘 또는 갈륨비소 등이 포함된 기판은, 기판 표면에 산화물이 자연적으로 형성될 수 있어, 기판 상에 접착층을 형성할 때 기판과 접착층의 결착력이 떨어질 수 있다. 따라서 실리콘 또는 갈륨비소 등이 포함된 기판은, 불산 또는 불산을 희석한 수용액에 소정의 시간(예컨대, 1초 내지 90초, 1초 내지 60초 및 1초 내지 30초 중 하나)동안 담그고, 증류수로 세척한 다음, 비활성 기체(예컨대, 헬륨(He), 아르곤(Ar), 질소(N2), 또는 이산화탄소(CO2) 등)를 이용하여 건조시켜 이용할 수 있다.In addition, in a substrate containing silicon or gallium arsenide, oxides may be naturally formed on the surface of the substrate, and thus bonding strength between the substrate and the adhesive layer may deteriorate when forming the adhesive layer on the substrate. Therefore, the substrate containing silicon or gallium arsenide is immersed in hydrofluoric acid or an aqueous solution diluted with hydrofluoric acid for a predetermined time (eg, one of 1 second to 90 seconds, 1 second to 60 seconds, and 1 second to 30 seconds), and distilled water. After washing with an inert gas (eg, helium (He), argon (Ar), nitrogen (N 2 ), or carbon dioxide (CO 2 )), it may be used by drying.

또한, 유리 또는 석영 등이 포함된 기판은, SiOx 구조를 가짐에 따라 불산 또는 불산이 희석된 용액에 용해될 수 있어, 산화물 제거과정이 생략될 수 있다.In addition, since the substrate including glass or quartz has a SiO x structure, it can be dissolved in hydrofluoric acid or a solution in which hydrofluoric acid is diluted, so that an oxide removal process can be omitted.

기판은 100㎛ 내지 1000㎛ 또는 100㎛ 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있다. 여기서, 기판의 형상은, 원형이나 다각형 형상을 가질 수 있으며, 적어도 1㎠ 이상의 면적을 가질 수 있다. 예컨대, 기판은 2인치, 3인치, 4인치, 6인치 등의 지름을 갖는 원 모양, 한 변의 길이가 최소 1cm인 정사각형 또는 직사각형 등일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.The substrate may have a thickness of 100 μm to 1000 μm or 100 μm to 500 μm. Here, the shape of the substrate may have a circular or polygonal shape, and may have an area of at least 1 cm 2 or more. For example, the substrate may have a circular shape with a diameter of 2 inches, 3 inches, 4 inches, 6 inches, etc., a square or rectangle with a side length of at least 1 cm, etc., but is not limited thereto.

기판이 준비되면, 기판의 일면에 접착층 및 주류 금속 박막을 형성한다(S103).When the substrate is prepared, an adhesive layer and a mainstream metal thin film are formed on one surface of the substrate (S103).

접착층은, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 및 크롬(Cr) 중 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다. 그리고 접착층은, 1nm 내지 10nm 또는 1nm 내지 5nm의 두께를 가질 수 있다. 본 실시예에서, 접착층은, 주류 금속 박막이 기판에서 박리되는 것을 방지할 수 있다.The adhesive layer may include one or more metals of titanium (Ti), tantalum (Ta), and chromium (Cr). And the adhesive layer may have a thickness of 1 nm to 10 nm or 1 nm to 5 nm. In this embodiment, the adhesive layer can prevent the mainstream metal thin film from peeling off from the substrate.

접착층은, 기판에 화학기상증착법(chemical vapor deposition), 열 증착법(thermal evaporation), 전자빔 증착법(E-beam evaporation) 및 스퍼터링 증착법(RF or DC sputtering) 중 하나의 방법을 통해 진공 분위기에서 형성될 수 있다.The adhesive layer may be formed on the substrate in a vacuum atmosphere through one of chemical vapor deposition, thermal evaporation, E-beam evaporation, and RF or DC sputtering. there is.

기판에 접착층이 형성되면, 접착층 상에 주류 금속 박막을 형성한다.When an adhesive layer is formed on the substrate, a mainstream metal thin film is formed on the adhesive layer.

주류 금속 박막은, 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 아연(Zn) 등으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 금속을 포함한다. 그리고 주류 금속 박막은, 50nm 내지 1000nm, 50nm 내지 800nm, 50nm 내지 600nm, 50nm 내지 400nm 및 50nm 내지 200nm 중 하나의 두께를 가질 수 있다.The mainstream metal thin film includes one metal selected from the group consisting of gold (Au), silver (Ag), palladium (Pd), zinc (Zn), and the like. And the mainstream metal thin film may have a thickness of one of 50 nm to 1000 nm, 50 nm to 800 nm, 50 nm to 600 nm, 50 nm to 400 nm, and 50 nm to 200 nm.

여기서, 주류 금속 박막의 두께가 400nm를 초과하면 박막 형성에 걸리는 시간이 상대적으로 크게 증가하고, 박막 형성에 필요한 금속의 양이 증가하여 경제적으로 불리하다. 또한, 주류 금속 박막의 두께가 50nm 미만이면 박막의 두께가 얇아 이산화탄소 환원 반응 과정에서 벗겨지는 등의 문제가 발생할 수 있다.Here, when the thickness of the mainstream metal thin film exceeds 400 nm, the time taken to form the thin film relatively greatly increases, and the amount of metal required to form the thin film increases, which is economically unfavorable. In addition, if the thickness of the mainstream metal thin film is less than 50 nm, problems such as peeling off during the carbon dioxide reduction reaction may occur because the thickness of the thin film is thin.

주류 금속 박막은, 기판의 일면 전체에 형성됨에 따라 기판과 동일한 면적을 가질 수 있다.The mainstream metal thin film may have the same area as the substrate as it is formed on the entire surface of the substrate.

주류 금속 박막은, 접착층과 마찬가지로, 접착층 상에 판에 화학기상증착법(chemical vapor deposition), 열 증착법(thermal evaporation), 전자빔 증착법(E-beam evaporation) 및 스퍼터링 증착법(RF or DC sputtering) 중 하나의 방법을 통해 진공 분위기에서 형성될 수 있다.The mainstream metal thin film, like the adhesive layer, is applied to the plate on the adhesive layer by one of chemical vapor deposition, thermal evaporation, E-beam evaporation and sputtering deposition (RF or DC sputtering). It can be formed in a vacuum atmosphere through the method.

필요에 따른 접착층 및 주류 금속 박막은 연속적으로 기판 상에 증착될 수 있다.The adhesive layer and the mainstream metal thin film as required can be successively deposited on the substrate.

상기와 같이, 기판에 접착층 및 주류 금속 박막이 형성되면, 주로 금속 박막 상에 이종금속층이 형성된다(S105).As described above, when the adhesive layer and the mainstream metal thin film are formed on the substrate, a different metal layer is mainly formed on the metal thin film (S105).

이종금속은, 은(Ag), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 주석(Sn), 아연(Zn) 및 철(Fe) 중 하나 이상을 금속을 포함할 수 있다.The dissimilar metal may include one or more of silver (Ag), palladium (Pd), copper (Cu), tin (Sn), zinc (Zn), and iron (Fe).

이종금속층은, 화학기상증착법(chemical vapor deposition), 열 증착법(thermal evaporation), 전자빔 증착법(E-beam evaporation) 및 스퍼터링 증착법(RF or DC sputtering) 중 하나의 방법을 통해 진공 분위기에서 형성될 수 있으며, 또는, 미달 전위 석출법(Underpotential Deposition:UPD) 및 전착(Electrodepostion) 중 하나의 방법을 통해 수용액 분위기에서 전기 도금 방법을 통해 형성될 수 있다.The dissimilar metal layer may be formed in a vacuum atmosphere through one of chemical vapor deposition, thermal evaporation, E-beam evaporation, and RF or DC sputtering. , Or, it may be formed through an electroplating method in an aqueous solution atmosphere through one of underpotential deposition (UPD) and electrodeposition (electrodeposition).

이종금속층은, 수 옴스트롱(Å) 내지 수백 nm 두께를 가질 수 있다.The dissimilar metal layer may have a thickness of several angstroms (Å) to several hundred nm.

구체적으로, 미달 전위 석출법을 통해 이종금속층을 형성하는 경우, 미달 전위 석출법의 특성상 해당 금속의 평형 전위보다 낮은 전위(미달 전위)에서 석출이 진행되기 때문에 이종금속이 석출되는 층은 미달 전위가 가해진 시간에 비례하여 수 옴스트롱(Å) 내지 수 nm의 두께로 형성될 수 있다.Specifically, when a dissimilar metal layer is formed through the underpotential deposition method, the deposition proceeds at a potential (underpotential) lower than the equilibrium potential of the metal due to the characteristics of the underpotential deposition method, so the layer on which the dissimilar metal is deposited has an underpotential. It may be formed to a thickness of several angstroms (Å) to several nm in proportion to the applied time.

예컨대, 이종금속층은 연속적인 층상(layer) 구조로 형성되는 경우, 1Å 내지 10nm의 두께를 가질 수 있다.For example, when the dissimilar metal layer is formed in a continuous layer structure, it may have a thickness of 1 Å to 10 nm.

또한, 전착법(electrodeposition)을 통해 이종금속층을 형성하는 경우, 평형 전위보다 높은 전위로 석출이 진행되기 때문에 이종금속층은 수십 nm 내지 수백 nm의 두께로 형성될 수 있다. 여기서, 전착법을 통해 이종금속층을 형성하는 경우, 다수의 크고 작은 덩어리(island)가 무작위로 분포하는 등과 같이, 불연속적인 층으로 형성될 수 있다.In addition, when the dissimilar metal layer is formed through electrodeposition, since precipitation proceeds at a potential higher than the equilibrium potential, the dissimilar metal layer may be formed to a thickness of several tens of nm to several hundreds of nm. Here, in the case of forming the dissimilar metal layer through the electrodeposition method, it may be formed as a discontinuous layer, such as randomly distributing a plurality of large and small islands.

예컨대, 이종금속층은 덩어리 형태로 분포하는 경우, 50nm 내지 400nm의 두께로 형성될 수 있다.For example, when the dissimilar metal layer is distributed in the form of a lump, it may be formed to a thickness of 50 nm to 400 nm.

본 단계는, 필요에 따라 주류 금속 박막이 형성된 다음 연속적으로 진행될 수 있다.This step may be performed continuously after the mainstream metal thin film is formed, if necessary.

상기와 같이, 이종금속층이 형성되면, 형성된 이종금속층의 표면에 금속 산화물을 형성한다(S107).As described above, when the dissimilar metal layer is formed, a metal oxide is formed on the surface of the formed dissimilar metal layer (S107).

금속 산화물은, 주류 금속 박막 및 이종금속층이 형성된 기판을 수용액에 담근 상태에서, 이종금속층의 표면에 전압을 인가하여 전기화학적 양극산화(electrochemical anodization) 처리를 하여 형성할 수 있다. 이렇게 형성된 금속 산화물은 주류 금속 및 미량 내지 소량의 이종금속을 포함하고, 구체적으로, 금, 은, 구리, 팔라듐, 아연, 주석, 비스무스 및 인듐 중 둘 이상의 금속에 대한 옥사이드 또는 옥사이드 하이드레이트계일 수 있다.The metal oxide may be formed by electrochemical anodization by applying a voltage to the surface of the dissimilar metal layer in a state where the substrate on which the main metal thin film and the dissimilar metal layer are formed is immersed in an aqueous solution. The metal oxide thus formed includes the main metal and trace to small amounts of dissimilar metals, and may specifically be an oxide or oxide hydrate system for two or more metals among gold, silver, copper, palladium, zinc, tin, bismuth, and indium.

본 단계에서, 이종금속층에 양극전압을 인가하면 연속 또는 불연속으로 형성된 이종금속이 용해되어 이온으로 수용액에 용출된다. 그에 따라 이후 단계에서 환원전류밀도를 통해 환원되는 과정에서 이종금속의 이온이 합금 나노구조체 내에 미량이나 소량으로 랜덤(random) 분포할 수 있다.In this step, when an anode voltage is applied to the dissimilar metal layer, the discontinuous or discontinuous dissimilar metal is dissolved and eluted into the aqueous solution as ions. Accordingly, in the process of reduction through the reduction current density in a later step, ions of different metals may be randomly distributed in small or small amounts within the alloy nanostructure.

수용액은 산성, 중성 또는 염기성 수용액일 수 있다. 예컨대, 수용액은, 황산(H2SO4)수용액, 탄산수소칼륨(KHCO3) 수용액, 탄산수소나트륨(NaHCO3) 수용액, 수산화칼륨(KOH) 수용액, 수산화나트륨(NaOH) 수용액일 수 있다. 산성 수용액은 pH 0.1 내지 pH 3, pH 0.1 내지 pH 2 및 pH 0.1 내지 pH 1 중 하나일 수 있고, 중성 내지 약염기성 수용액은 pH 7 내지 pH 9일 수 있으며, 염기성 수용액은, pH 12 이상, 또는 pH 13 이상일 수 있다.Aqueous solutions may be acidic, neutral or basic aqueous solutions. For example, the aqueous solution may be an aqueous solution of sulfuric acid (H 2 SO 4 ), an aqueous solution of potassium hydrogen carbonate (KHCO 3 ), an aqueous solution of sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ), an aqueous solution of potassium hydroxide (KOH), or an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH). The acidic aqueous solution may be one of pH 0.1 to pH 3, pH 0.1 to pH 2 and pH 0.1 to pH 1, the neutral to weakly basic aqueous solution may be pH 7 to pH 9, and the basic aqueous solution may be pH 12 or higher, or pH 13 or higher.

전압인가는, 가역 수소 전극(Reversible Hydrogen Electrode;RHE)에 대비하여, 1.5V 내지 3.0V, 1.5V 내지 2.5V 및 1.5 내지 2.0V 중 하나의 양극 전압을 1분 이상, 1분 내지 80분, 1분 내지 60분, 1분 내지 40분 및 1분 내지 20분 중 하나의 시간 동안 인가할 수 있다.Voltage application, in preparation for a reversible hydrogen electrode (RHE), an anode voltage of one of 1.5V to 3.0V, 1.5V to 2.5V and 1.5 to 2.0V for 1 minute or more, 1 minute to 80 minutes, It may be applied for one of 1 minute to 60 minutes, 1 minute to 40 minutes, and 1 minute to 20 minutes.

한편, 본 실시예에서, 기판에 금속 산화물을 형성한 다음, 합금 나노구조체를 형성하기 전에 기판에 형성된 금속 산화물의 표면을 증류수를 이용하여 세척할 수 있다. 이는, 양극 산화된 금속 산화물의 표면에 부착되는 거품을 제거하기 위함이다.Meanwhile, in this embodiment, after forming the metal oxide on the substrate, the surface of the metal oxide formed on the substrate may be washed with distilled water before forming the alloy nanostructure. This is to remove bubbles adhering to the surface of the anodized metal oxide.

또한, 금속 산화물의 표면을 세척한 다음, 헬륨(He), 아르곤(Ar), 질소(N2), 또는 이산화탄소(CO2) 등과 같은 비활성 기체를 분사하여 건조시킬 수 있다. 예컨대, 비활성 기체를 금속 산화물의 표면에 상온에서 5초 내지 20초 동안 분사하여 건조시킬 수 있다.In addition, after cleaning the surface of the metal oxide, it may be dried by spraying an inert gas such as helium (He), argon (Ar), nitrogen (N 2 ), or carbon dioxide (CO 2 ). For example, an inert gas may be sprayed on the surface of the metal oxide at room temperature for 5 to 20 seconds to dry it.

상기와 같이, 기판에 금속 산화물이 형성되면, 이산화탄소 저감 특성을 갖는 합금 나노구조체를 형성한다(S109).As described above, when the metal oxide is formed on the substrate, an alloy nanostructure having a carbon dioxide reducing property is formed (S109).

본 단계는, 주류 금속과 이종금속으로 구성된 금속 산화물을 산성 수용액, 중성 수용액 및 염기성 수용액 중 하나에서 환원시키는 단계이다. 여기서, 환원시키기 위한 수용액은, 단계 S107에서 사용된 수용액을 연속적으로 사용하는 경우, 수용액 내에 용출된 이종금속의 이온들을 금속 산화물과 동시에 환원시킬 수 있어, 합금 나노구조체에 이종금속이 보다 많이 함유될 수 있다.This step is a step of reducing a metal oxide composed of a main metal and a dissimilar metal in one of an acidic aqueous solution, a neutral aqueous solution and a basic aqueous solution. Here, the aqueous solution for reduction, when the aqueous solution used in step S107 is continuously used, ions of different metals eluted in the aqueous solution can be reduced simultaneously with metal oxides, so that more different metals are contained in the alloy nanostructure. can

또한, 본 단계에서, 합금 나노구조체를 형성하기 위해, 기판 상에 형성된 금속 산화물에 일정한 크기의 환원전류밀도를 흘릴 수 있다. 즉, 전기화학적 환원(electrochemical reduction) 처리를 통해 합금 나노구조체가 형성된다.In addition, in this step, a reduction current density of a certain size may be applied to the metal oxide formed on the substrate in order to form the alloy nanostructure. That is, an alloy nanostructure is formed through an electrochemical reduction treatment.

여기서, 환원전류밀도는, -0.1mA/㎠ 내지 -10.0mA/㎠, -0.1mA/㎠ 내지 -5.0mA/㎠ 및 -0.5mA/㎠ 내지 -2.0mA/㎠ 중 하나일 수 있다.Here, the reduction current density may be one of -0.1 mA/cm 2 to -10.0 mA/cm 2 , -0.1 mA/cm 2 to -5.0 mA/cm 2 , and -0.5 mA/cm 2 to -2.0 mA/cm 2 .

이렇게 가해지는 환원전류밀도의 크기에 따라 합금 나노구조체가 형성되는 형태가 제어될 수 있다. 환원전류밀도의 크기가 상대적으로 작은 경우, 기공형(pore like)의 합금 나노구조체가 형성될 수 있고, 환원전류밀도의 크기가 상대적으로 큰 경우, 기둥형(pillar like)의 합금 나노구조체가 형성될 수 있다. 이렇게 합금 나노구조체의 형태에 따라 반응물 및 생성물의 물질 전달률 차이가 발생할 수 있고, 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 특성에 대한 차이도 발생할 수 있다.The shape in which the alloy nanostructure is formed can be controlled according to the magnitude of the applied reduction current density. When the size of the reduction current density is relatively small, a pore-like alloy nanostructure can be formed, and when the size of the reduction current density is relatively large, a pillar-like alloy nanostructure is formed. It can be. In this way, a difference in mass transfer rates of reactants and products may occur depending on the shape of the alloy nanostructure, and a difference in alloy catalyst characteristics for carbon dioxide reduction may also occur.

환원전류밀도는 주류 금속 박막의 작용 전극에 대한 전위 값이 음의 방향으로 급격하게 변화하는 시점까지 흘려주어 금속 산화물을 환원시킬 수 있다. 여기서, 환원전류밀도를 흘려주는 시점은, 환원전류밀도의 크기 및 금속 산화물의 두께에 따라 달라질 수 있다.The reduction current density can reduce the metal oxide by flowing it until the potential value of the working electrode of the mainstream metal thin film changes rapidly in a negative direction. Here, the timing at which the reduction current density is applied may vary depending on the magnitude of the reduction current density and the thickness of the metal oxide.

예컨대, 400nm 내지 500nm 또는 400nm 내지 450nm의 두께로 형성된 금속 산화물층에는, -10mA/㎠의 환원전류밀도를 약 10초 내지 60초 또는 10초 내지 30초 동안 흘려 금속 산화물을 환원시킬 수 있다. 이때, -0.5mA/㎠의 환원전류밀도를 흘리는 경우, 3분 내지 20분 또는 3분 내지 10분 동안 흘려 금속 산화물을 환원시킬 수 있다.For example, a reduction current density of -10 mA/cm 2 is applied to the metal oxide layer formed to a thickness of 400 nm to 500 nm or 400 nm to 450 nm for about 10 seconds to 60 seconds or 10 seconds to 30 seconds to reduce the metal oxide. At this time, when a reduction current density of -0.5 mA/cm 2 is applied, the metal oxide may be reduced by flowing for 3 to 20 minutes or 3 to 10 minutes.

상기와 같은 과정을 거쳐 생성된 합금 나노구조체는, 이종금속인 구리의 조성이 1원자% 내지 15원자%가 포함될 수 있다.The alloy nanostructure produced through the above process may include 1 atomic % to 15 atomic % of the composition of copper, which is a different type of metal.

도 2 내지 도 7을 참조하여, 이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법에 대한 실시예 1에 대해 설명한다.Referring to FIGS. 2 to 7 , Example 1 of a method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide will be described.

기판 준비substrate preparation

n형 혹은 p형 실리콘 웨이퍼를 준비하고, 실리콘 웨이퍼 표면에 자연적으로 형성되어 있는 수 nm 두께의 실리콘 산화물(SiOx) 층을 제거하기 위해 10중량%로 희석된 불산 수용액에 20초 간 담근 다음, 과량의 3차 증류수로 표면을 세척한 후 질소 기체로 건조시킨다. 이때, 상기 실리콘 웨이퍼의 크기는 4인치 내지 6인치를 사용할 수 있으며, 또한, 8인치 내지 12인치 등 대면적의 웨이퍼도 사용할 수 있다.Prepare an n-type or p-type silicon wafer, immerse it for 20 seconds in an aqueous solution of hydrofluoric acid diluted to 10% by weight to remove a several nm thick silicon oxide (SiO x ) layer naturally formed on the surface of the silicon wafer, After washing the surface with an excess of tertiary distilled water, it was dried with nitrogen gas. At this time, the size of the silicon wafer may be 4 inches to 6 inches, and a wafer having a large area such as 8 inches to 12 inches may also be used.

접착층 및 주류 금속 박막 형성Formation of adhesive layer and mainstream metal thin film

전자빔 증착법(E-beam evaporation)을 사용하여 티타늄(Ti)을 1Å/s의 증착속도로 실리콘 웨이퍼의 일면에 5nm의 두께가 되도록 증착시킨다. 그 다음, 연속적으로 금(Au)을 5Å/s의 속도로 200nm의 두께가 되도록 증착시켜 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판 상에 티타늄 및 금이 차례로 형성된다.Titanium (Ti) is deposited to a thickness of 5 nm on one side of a silicon wafer at a deposition rate of 1 Å/s using an electron beam evaporation method. Then, gold (Au) is continuously deposited at a rate of 5 Å/s to have a thickness of 200 nm, and as shown in FIG. 2(a), titanium and gold are sequentially formed on the silicon substrate.

그리고 도 2의 (b)의 주사전자현미경을 통해 촬영된 사진을 통해 금, 티타늄 및 실리콘 기판의 상태를 확인할 수 있으며, 금 및 티타늄이 약 200nm의 두께로 증착된 것을 확인할 수 있다.In addition, it is possible to check the states of the gold, titanium, and silicon substrates through the photograph taken through the scanning electron microscope in (b) of FIG. 2, and it can be confirmed that the gold and titanium are deposited to a thickness of about 200 nm.

이종금속층 형성Formation of heterogeneous metal layer

이종금속층 형성이 쉽게 되도록 금, 티타늄 및 실리콘 기판을 약 1㎠의 크기로 제조한다. 이렇게 제조된 것을 주류 금속 기판이라 명한다.Gold, titanium, and silicon substrates are prepared in a size of about 1 cm 2 so that the formation of the different metal layer is easy. What is thus produced is called a mainstream metal substrate.

그리고 주류 금속 기판을 작용 전극(Working Electrode: WE)으로 하고, 백금 와이어를 상대 전극(Counter Electrode: CE)으로 하며, 3몰농도(3M)의 염화나트륨(NaCl) 수용액에 담긴 은-염화은 (Ag/AgCl (NaCl, 3M)) 전극을 기준 전극(Reference Electrode: RE)하는 3전극 시스템을 구성한다.And, with the mainstream metal substrate as the working electrode (WE) and the platinum wire as the counter electrode (CE), silver-silver chloride (Ag/ AgCl (NaCl, 3M) electrode constitutes a three-electrode system in which the Reference Electrode (RE) electrode is used.

0.05몰농도(50mM)의 황산구리(CuSO4) 수용액과 0.05몰농도(50 mM)의 황산(H2SO4) 수용액으로 구성된 혼합 용액에 작용 전극을 담가 기준 전극 대비 -0.1V의 전압을 약 60초 시간 동안 인가하여, 이종금속인 구리(Cu)를 주류 금속 기판 표면에 전착(Electrodeposition)한다. 그에 따라 도 2의 (c) 및 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이, 구리, 금, 티타늄 및 실리콘 기판을 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 것을 이종금속 기판이라 명한다.The working electrode is immersed in a mixed solution composed of 0.05 molarity (50 mM) copper sulfate (CuSO 4 ) aqueous solution and 0.05 molarity (50 mM) sulfuric acid (H 2 SO 4 ) aqueous solution, and the voltage of -0.1V compared to the reference electrode is about 60 By applying for a second time, copper (Cu), a different type of metal, is electrodeposited on the surface of the main metal substrate. Accordingly, copper, gold, titanium and silicon substrates can be manufactured as shown in FIGS. 2(c) and 2(d). What is manufactured in this way is called a dissimilar metal substrate.

이렇게 제조된 이종금속 기판의 이종금속층은 주류 금속 기판의 표면에 덩어리(island) 형태로 무작위로 분포되어 있으며, 덩어리의 두께는 수십 nm 내지 수백 nm일 수 있다. 그리고 도 2의 (d)의 사진을 통해 덩어리 형태의 구리가 주류 금속 기판의 일면에 전착된 것을 확인할 수 있다.The dissimilar metal layer of the dissimilar metal substrate thus prepared is randomly distributed in the form of islands on the surface of the mainstream metal substrate, and may have a thickness of several tens of nm to several hundreds of nm. Also, it can be seen from the photograph of (d) of FIG. 2 that copper in the form of a lump is electrodeposited on one surface of the mainstream metal substrate.

금속 산화물 형성metal oxide formation

작용 전극을 제작하기 위해 이종금속 기판 표면의 한 모서리에 페이스트(Ag paste)를 사용하여 전기적 접촉면을 형성하여 고정한 다음, 접착테이프를 전기적 접촉면과 이종금속 기판의 모든 모서리 부분에 붙여 테두리 격리를 한다. 따라서 이종금속 기판은 구리 및 금 박막 표면만 노출될 수 있고, 접착테이프는 절연성 및 내화학성 성질을 가진다.To manufacture the working electrode, an electrical contact surface is formed and fixed using Ag paste on one edge of the surface of the dissimilar metal substrate, and then adhesive tape is attached to the electrical contact surface and all edges of the dissimilar metal substrate to isolate the edge. Therefore, the dissimilar metal substrate can expose only the surface of the copper and gold thin films, and the adhesive tape has insulating properties and chemical resistance.

전기화학적 양극산화 및 환원 처리를 위해 수소 이온 농도 지수(pH)가 8.4 수준인 0.2몰농도(0.2M)의 탄산수소칼륨(KHCO3) 수용액을 유리비커에 약 60 ml의 부피로 준비한다. 여기서, 구리 및 금 박막 전극을 작용 전극으로 하고, 백금 와이어(Pt wire)를 상대 전극(CE)으로 하며, 3몰농도(3 M)의 염화나트륨(NaCl) 수용액에 담긴 은-염화은 (Ag/AgCl (NaCl, 3M)) 전극을 기준 전극(RE)으로 한다.For the electrochemical anodic oxidation and reduction treatment, an aqueous solution of potassium hydrogen carbonate (KHCO 3 ) having a hydrogen ion concentration index (pH) of 8.4 and a 0.2 molar concentration (0.2 M) was prepared in a volume of about 60 ml in a glass beaker. Here, a copper and gold thin film electrode is used as a working electrode, a platinum wire (Pt wire) is used as a counter electrode (CE), and silver-silver chloride (Ag/AgCl (NaCl, 3M)) electrode as a reference electrode (RE).

한편, 전기화학적 산화 및 환원 처리가 이루어지는 과정에서 수용액 내 이온 조성을 균일하게 유지하기 위해 마그네틱 교반기(Magnetic stirrer)에 수용액을 올려 80rpm의 속도로 일정하게 회전시킨다.On the other hand, in order to uniformly maintain the ion composition in the aqueous solution during the electrochemical oxidation and reduction process, the aqueous solution is placed on a magnetic stirrer and rotated at a constant speed of 80 rpm.

그리고 전기화학적 양극산화를 위해 이종금속 기판의 작용 전극에 기준 전극 대비 1.8V(vs. Ag/AgCl)의 전압을 40분 동안 인가한다. 이때, 인가된 전압은 수용액의 수소 이온 농도 지수(pH)에 따른 전위차를 보정하여 환산한 값(가역 수소 전위)에 대비하여 2.5V(vs. RHE)이다. 이러한 수치는, 작용 전극에 걸린 전압, 기준 전극에 따른 전위차 보정 값 및 수소 이온 농도 지수에 따른 전위차 보정 값이 더해져 계산될 수 있다. 즉, 1.80 V + 0.209 V (Ag/AgCl (NaCl, 3M)의 경우) + 0.059 Ⅹ 8.4(pH) = 2.50 V (vs. RHE)일 수 있다.And, for electrochemical anodic oxidation, a voltage of 1.8V (vs. Ag/AgCl) compared to the reference electrode is applied to the working electrode of the dissimilar metal substrate for 40 minutes. At this time, the applied voltage is 2.5V (vs. RHE) compared to the value (reversible hydrogen potential) converted by correcting the potential difference according to the hydrogen ion concentration index (pH) of the aqueous solution. This value can be calculated by adding the voltage applied to the working electrode, the potential difference correction value according to the reference electrode, and the potential difference correction value according to the hydrogen ion concentration index. That is, it may be 1.80 V + 0.209 V (for Ag/AgCl (NaCl, 3M)) + 0.059 X 8.4 (pH) = 2.50 V (vs. RHE).

도 2의 (e) 및 도 2의 (f)에 도시된 바와 같이, 전기화학적 양극 산화에 의해 기판 상에 형성된 구리 및 금 박막은 표면부터 산화되어 나노다공성(annoporous) 구조를 갖는 금속 산화물이 형성될 수 있다.As shown in FIG. 2(e) and FIG. 2(f), the copper and gold thin films formed on the substrate by electrochemical anodic oxidation are oxidized from the surface to form metal oxides having a nanoporous structure. It can be.

도 2의 (f)에 도시된 바와 같이, 주사전자현미경을 통해 촬영된 사진을 보면, 금속 산화물은 400nm 내지 450nm의 두께를 가지며 산화반응이 진행되지 않고, 남은 금 박막 두께는 약 90nm 내지 100nm인 것을 확인할 수 있다. 또한, 금속 산화물 내에 약 15nm 내지 30nm의 나노기공(nanopore)들이 분포된 것을 확인할 수 있다.As shown in (f) of FIG. 2, looking at a photograph taken through a scanning electron microscope, the metal oxide has a thickness of 400 nm to 450 nm, the oxidation reaction does not proceed, and the thickness of the remaining gold thin film is about 90 nm to 100 nm. can confirm that In addition, it can be confirmed that nanopores of about 15 nm to 30 nm are distributed in the metal oxide.

상기와 같이, 나노기공이 금속 산화물에 형성된 것은, 수용액 내에 전기화학적 산화반응을 진행하는 과정에서 금 박막 표면이나 금 산화물 층과 반응하지 않은 금 박막 계면에서 전기화학적으로 물이 산화되면서 발생된 산소 기체가 금속 산화물이 형성되는 과정에서 산화물 층을 통과하여 밖으로 이동하면서 산소 기체가 템플릿으로 작용하여 기공이 형성된 것으로 예상할 수 있다.As described above, the reason why the nanopores are formed in the metal oxide is that oxygen gas generated when water is electrochemically oxidized at the surface of the gold thin film or at the interface of the gold thin film that has not reacted with the gold oxide layer during the electrochemical oxidation reaction in the aqueous solution. It can be expected that pores are formed by the oxygen gas acting as a template while moving outward through the oxide layer during the process of forming the metal oxide.

전기화학적 양극산화 처리가 완료된 다음, 구리 및 금의 전기화학적 산화반응 중에 발생되어 작용 전극 표면에 붙은 기포 등을 제거하기 위해 3차 증류수를 이용하여 씻고 질소 기체를 분사하여 건조한다.After the electrochemical anodic oxidation treatment is completed, in order to remove air bubbles generated during the electrochemical oxidation reaction of copper and gold and attached to the surface of the working electrode, it is washed with tertiary distilled water and dried by spraying nitrogen gas.

금속 산화물의 환원reduction of metal oxides

금속 산화물이 형성된 작용 전극에 -0.5mA/㎠ 크기를 갖는 환원전류밀도(cathodic current density)를 일정하게 흘린다. 이때, 환원전류밀도는 작용 전극의 전극 전위 값이 음의 방향으로 급격히 변화하는 시점까지 흘려 기판에 형성된 금속 산화물을 환원한다. 환원의 결과로, 도 2의 (g) 및 도 2의 (h)에 도시된 바와 같이, 주류 금속인 금 내에 미량 내지 소량의 구리가 고르게 분포된 희석 합금(Dilute Alloy) 형태의 기공형(Pore-like) 구리/금 합금 나노구조체가 형성된다.A cathodic current density having a magnitude of -0.5 mA/cm2 is constantly applied to the working electrode on which the metal oxide is formed. At this time, the reduction current density flows until the electrode potential value of the working electrode rapidly changes in a negative direction to reduce the metal oxide formed on the substrate. As a result of the reduction, as shown in FIG. 2(g) and FIG. 2(h), pores in the form of a dilute alloy in which trace or small amounts of copper are evenly distributed in gold, which is the mainstream metal -like) copper/gold alloy nanostructures are formed.

도 2의 (h)에 도시된 바와 같이, 환원전류밀도를 흘려 기판 상에 기공형 구리 및 금 합금 나노구조체가 형성된 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 구리 및 금 합금 나노구조체는, 약 200nm의 높이를 가지며, 잔존하는 금 박막 두께(약 100nm)까지 고려하면, 구리 및 금 합금 나노구조체의 높이는 약 300nm를 가질 수 있다. 이는 전기화학적 산화 및 환원반응을 통해 초기 주류 금속 박막의 두께에 비해 약 1.5배 증가한 것을 확인할 수 있다.As shown in (h) of FIG. 2, it can be confirmed that porous copper and gold alloy nanostructures are formed on the substrate by applying a reduction current density. Through this, the copper and gold alloy nanostructure has a height of about 200 nm, and considering the remaining gold thin film thickness (about 100 nm), the height of the copper and gold alloy nanostructure may have a height of about 300 nm. It can be seen that the thickness increased by about 1.5 times compared to the thickness of the initial mainstream metal thin film through electrochemical oxidation and reduction reactions.

비교예 1: 이산화탄소 저감 특성이 나타나는 촉매(금 박막) 제조Comparative Example 1: Preparation of Catalyst (Gold Thin Film) Showing Carbon Dioxide Reducing Characteristics

실시예 1에서 제조된 합금 촉매와 비교하기 위해, 이종금속층을 형성하지 않고, 전기화학적 산화 및 환원 단계를 수행하지 않은 접착층 및 주류 금속 박막을 실시예 1과 동일한 방법으로 제조한다.For comparison with the alloy catalyst prepared in Example 1, an adhesive layer and a main metal thin film were prepared in the same manner as in Example 1 without forming a dissimilar metal layer and without performing electrochemical oxidation and reduction steps.

비교예 2: 고효율 이산화탄소 저감 촉매(기공형 금 나노구조) 제조Comparative Example 2: Preparation of high-efficiency carbon dioxide reduction catalyst (porous gold nanostructure)

실시예 1에서 제조된 합금 촉매 및 비교예 1에서 제조된 촉매와 비교하기 위해, 이종금속층을 형성하지 않은 기공형 금 나노구조를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조한다.For comparison with the alloy catalyst prepared in Example 1 and the catalyst prepared in Comparative Example 1, a porous gold nanostructure without a heterogeneous metal layer was prepared in the same manner as in Example 1.

실시예 2: 합금 내 구리의 조성이 변화되도록 이종금속층 형성 시간 또는 방법을 변화하여 고효율 및 고안정성의 이산화탄소 저감 촉매 제조Example 2: Preparation of high-efficiency and high-stability carbon dioxide reduction catalyst by changing the time or method of forming a heterogeneous metal layer so that the composition of copper in the alloy is changed

이종금속층 형성단계에서, 이종금속의 형성을 위해 실시예 1에서와 동일한 전착법(Electrodeposition)을 사용하되 형성 시간을 짧게(10초) 유지하여 이종금속층을 형성하고, 미달 전위 석출법(UPD)을 사용하여 형성 시간을 실시예 1에서와 동일(60초)하게 유지하여 이종금속층을 형성한 구리 및 금 합금 나노구조체를 제조한다.In the dissimilar metal layer formation step, the same electrodeposition method as in Example 1 was used to form the dissimilar metal layer, but the formation time was kept short (10 seconds) to form the dissimilar metal layer, and the underpotential deposition method (UPD) was used to form the dissimilar metal layer. The formation time was maintained the same as in Example 1 (60 seconds) to prepare a copper and gold alloy nanostructure in which a heterogeneous metal layer was formed.

도 3의 (b)는 UPD법을 사용하여 60초 동안 이종금속층을 형성 것이고, 도 3의 (c)는 전착법을 사용하여 10초 동안 이종금속층을 형성한 것이다. 이때, 도 3의 (b)의 경우, UPD법의 특성상 원자 레벨 수준으로 전착이 이루어지기 때문에 주사전자현미경의 분해능(resolution) 한계로 촬영이 어려워 원자 힘 현미경(Atomic Force Microscopy:AFM)을 통해 촬영된 사진이다.In (b) of FIG. 3, a dissimilar metal layer is formed for 60 seconds using the UPD method, and in (c) of FIG. 3, a dissimilar metal layer is formed for 10 seconds using the electrodeposition method. At this time, in the case of (b) of FIG. 3, since the electrodeposition is performed at the atomic level due to the nature of the UPD method, it is difficult to photograph due to the resolution limit of the scanning electron microscope, so it is photographed through Atomic Force Microscopy (AFM). it is a picture

도 3의 (a)에 도시된 도면은 비교예 1과 동일한 금 박막 표면으로, 도 3의 (b)와 비교하여 표면 상태 차이를 시각적으로 확인하기 위해 원자 힘 현미경을 통해 촬영된 사진이다. 그리고 도 3의 (d)에 도시된 도면은 실시예 2를 통해 형성한 합금 나노구조체와 비교하기 위해 실시예 1과 동일한 방법으로 형성하여 주사전자현미경을 통해 촬영된 사진이다.The figure shown in (a) of FIG. 3 is the same surface of the gold thin film as in Comparative Example 1, and is a photograph taken through an atomic force microscope to visually confirm the difference in surface state compared to (b) of FIG. 3. And the drawing shown in (d) of FIG. 3 is a photograph taken through a scanning electron microscope formed in the same manner as in Example 1 for comparison with the alloy nanostructure formed through Example 2.

도 3의 (b)와 도 3의 (d)를 비교하면, 같은 시간 동안 전착하되 다른 형태의 전착법을 사용한 경우, 현저히 다른 결과가 나타나는 것을 확인할 수 있다. 다시 말해, 평형 전위를 기준으로 미달 전위에서 약 60초 동안 진행한 것은, 두 nm 수준의 구리 원자층을 형성할 수 있으며, 평형 전위를 기준으로 초과 전위에서 약 60초 동안 전착을 진행한 결과는 수백 nm 수준의 구리 덩어리가 불연속적으로 분포되어 잇는 이종금속층이 형성되는 것을 확인할 수 있다.Comparing FIG. 3(b) with FIG. 3(d), it can be seen that significantly different results are obtained when electrodeposition is performed for the same time but different types of electrodeposition are used. In other words, the electrodeposition process for about 60 seconds at a potential below the equilibrium potential can form a copper atomic layer at the level of 2 nm, and the result of electrodeposition at a potential above the equilibrium potential for about 60 seconds is It can be confirmed that a dissimilar metal layer in which copper chunks of several hundred nm are discontinuously distributed is formed.

한편, 도 3의 (c) 및 도 3의 (d)를 보면, 같은 전착법을 사용하되 전착 시간을 길게 할수록 형성되는 이종금속의 크기가 커지고, 주류 금속 기판 상의 밀도도 더 높아지는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, looking at (c) and (d) of FIG. 3, it can be seen that the same electrodeposition method is used, but the longer the electrodeposition time, the larger the size of the dissimilar metal formed, and the higher the density on the mainstream metal substrate. .

도 3의 (b-1) 내지 도 3의 (d-1)는 이종금속인 구리를 주류 금속인 금 표면에 형성된 후 전기화학적 산화를 통해 구리 및 금 산화물을 형성한 결과를 주사전자현미경을 통해 촬영된 사진이다. 도 3의 (b-1)과 도 3의 (d-1) 및 도 3의 (c-1)과 도 3의 (d-1)을 비교하였을 때, 이종금속이 형성된 직후임에 도 불구하고, 전기화학적 산화된 모습은 외형적으로 큰 차이가 없는 것을 확인할 수 있다.3(b-1) to 3(d-1) show the result of forming copper and gold oxide through electrochemical oxidation after copper, which is a different type of metal, is formed on the surface of gold, which is the main metal, through a scanning electron microscope. this is a picture taken 3(b-1) and 3(d-1) and FIG. 3(c-1) and FIG. 3(d-1) are compared, even though the dissimilar metal is formed immediately after , it can be seen that there is no significant difference in the appearance of electrochemical oxidation.

도 3의 (b-2) 내지 도 3의 (d-2)는 구리 및 금 산화물을 전기화학적 환원을 통해 환원되어 구리 및 금 합금 나노구조체를 형성한 결과를 주사전자현미경을 통해 촬영된 사진이다. 실시예 1에 해당하는 도 3의 (d-2)과 비교하여 도 3의 (b-2) 및 도 3의 (c-2)를 보면, 동일한 전착 방법을 선택하더라도 전착 시간이 짧거나(전착법 10초) 또는 동일한 전착 시간을 가지더라도 미달 전위 석출법(UPD 60초)과 같이, 원자 레벨로 미량의 이종금속을 전착하여 이종금속을 형성하면, 합금 나노구조체의 형태가 미세하게 달라지는 것을 확인할 수 있다.3(b-2) to 3(d-2) are photographs taken through a scanning electron microscope of the result of forming a copper and gold alloy nanostructure by reducing copper and gold oxides through electrochemical reduction. . Compared to (d-2) of FIG. 3 corresponding to Example 1, looking at (b-2) and (c-2) of FIG. 3, even if the same electrodeposition method is selected, the electrodeposition time is short (electrodeposition 10 seconds) or the underpotential deposition method (UPD 60 seconds) even with the same electrodeposition time, it can be confirmed that the shape of the alloy nanostructure is minutely changed when a small amount of different metal is electrodeposited at the atomic level to form a different type of metal. can

구체적으로 초기 이종금속의 양(mass)이 많을수록 전기화학적 산화 및 환원 처리 후에 형성된 합금 나노구조체의 복잡성이나 구조 간 간격(gap)이 좁아지는 경향이 나타날 수 있다.Specifically, as the amount of the initial dissimilar metal increases, the complexity of the alloy nanostructure formed after the electrochemical oxidation and reduction treatment or the gap between the structures may tend to narrow.

또한, 이종금속층을 형성할 때, 전착 방법이나 시간이 달라짐에 따라 합금 나노구조체 내의 이종금속의 함량 및 조성이 달라지는 것을 확인할 수 있다. 이렇게 달라지는 것을 도 4의 주사투과전자현미경을 통해 촬영된 사진을 통해 확인할 수 있고, 도 5의 X-선 광전자 분광 결과를 통해 확인할 수 있다.In addition, when forming the different metal layer, it can be confirmed that the content and composition of the different metal in the alloy nanostructure vary according to the electrodeposition method or time. This change can be confirmed through the photograph taken through the scanning transmission electron microscope of FIG. 4 and can be confirmed through the X-ray photoelectron spectroscopy result of FIG. 5 .

실시예 1에 해당하는 도 4의 (b)와 비교하여, 도 4의 (d) 및 도 4의 (f)의 경우, 정성적으로 그 함량이 더 적어보이는 것을 시각적으로 확인할 수 있다.Compared to FIG. 4 (b) corresponding to Example 1, in the case of FIG. 4 (d) and FIG. 4 (f), it can be visually confirmed that the content appears qualitatively smaller.

구리의 조성에 대한 차이는, 도 5에 도시된 X-선 광전자 분광법의 결과를 통해 확인할 수 있다. 실시예 1에 해당하는 분석 결과는, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2의 결과와 비교할 때, 구리의 존재 유무와 함량 및 금의 결합 에너지 변화에 있어 큰 차이가 있음을 확인할 수 있다.The difference in copper composition can be confirmed through the results of X-ray photoelectron spectroscopy shown in FIG. 5 . The analysis results corresponding to Example 1, compared to the results of Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, it can be confirmed that there is a large difference in the presence and absence of copper and the change in the binding energy of gold.

합금 나노구조체 내에 구리의 존재 및 함량은 도 5의 (b)에 도시된 Cu2P에 대한 결합 에너지 위치 및 세기를 통해 확인할 수 있다. 도 5의 (b)에서 실시예 1 및 실시예 2에서만 구리의 특성 피크가 확인되는 것을 확인할 수 있다.The presence and content of copper in the alloy nanostructure can be confirmed through the location and strength of binding energy to Cu 2 P shown in (b) of FIG. 5 . In (b) of FIG. 5 , it can be seen that characteristic peaks of copper are confirmed only in Examples 1 and 2.

또한, 피크의 세기(그래프에서 피크 내 면적)는 분석 목적 원소의 분포(함량)와 비례할 수 있는데, 이를 통해 실시예 1을 통해 형성된 합금 나노구조체 내 가장 많은 구리가 포함되어 있음을 알 수 있다. 그리고 실시예 2를 통해 형성된 시료 중 미달 전위 석출법(UPD법)을 통해 형성된 합금 나노구조체 내의 구리가 가장 적게 존재하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 도 4의 주사투과전자현미경의 매핑 분석을 통한 결과와 상당히 일치하는 것을 알 수 있다.In addition, the intensity of the peak (the area within the peak in the graph) can be proportional to the distribution (content) of the element to be analyzed, which indicates that the alloy nanostructure formed in Example 1 contains the most copper. . In addition, it can be confirmed that among the samples formed through Example 2, copper in the alloy nanostructure formed through the underpotential deposition method (UPD method) is present the least. It can be seen that these results are in good agreement with the results obtained through scanning transmission electron microscopy mapping analysis in FIG. 4 .

한편, 도 5의 (a)를 통해 실시예 1 및 실시예 2에서 형성된 나노구조체 내의 구리 및 금이 합금 형태로 존재하는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로 순수한 금의 경우 그 특성 피크는 결합 에너지가 84.04eV 및 87.60eV인 위치에 존재하는데, 불순물 등 다른 물질이 화학적 결합(binding)된 경우 해당 특성 피크는 시프트된다.On the other hand, it can be confirmed through (a) of FIG. 5 that copper and gold in the nanostructures formed in Examples 1 and 2 exist in the form of an alloy. Specifically, in the case of pure gold, its characteristic peaks exist at binding energies of 84.04 eV and 87.60 eV, but when other substances such as impurities are chemically bound, the corresponding characteristic peaks shift.

이를 통해 도 5의 (a)를 보면, 순수 금으로만 이루어진 비교예 1 및 비교예 2의 경우, 특성 피크가 이론 값에 위치하지만, 실시예 1 및 실시예 2에 해당하는 합금 나노구조체는 특성 피크가 시프트됨을 알 수 있다. 즉, 피크의 중심 값은 구리의 함량이 높을수록 더 크게 시프트하는 것을 확인할 수 있다.Looking at (a) of FIG. 5 through this, in the case of Comparative Examples 1 and 2 made of only pure gold, the characteristic peak is located at the theoretical value, but the alloy nanostructures corresponding to Examples 1 and 2 have characteristics It can be seen that the peak is shifted. That is, it can be seen that the central value of the peak shifts more greatly as the copper content increases.

따라서 이러한 결과를 통해 실시예 1 및 실시예 2에서 주류 금속 표면상에 이종금속층을 형성한 뒤 전기화학적 산화 및 환원 처리를 진행하는 것은 합금 나노구조체를 손쉽게 형성할 수 있는 방법인 것을 알 수 있다. 그리고 이종금속층이 형성되는 정도(양)에 따라 합금 나노구조체 내의 이종금속의 조성도 제어되는 것을 확인할 수 있다.Therefore, it can be seen from these results that forming a heterogeneous metal layer on the surface of the mainstream metal in Examples 1 and 2 and then performing electrochemical oxidation and reduction treatment is a method that can easily form an alloy nanostructure. In addition, it can be confirmed that the composition of the different metal in the alloy nanostructure is also controlled according to the degree (amount) of the formation of the different metal layer.

실험예 1: 미량 내지 소량의 구리가 함유된 합금 나노구조체의 이산화탄소 저감 효율 비교Experimental Example 1: Comparison of carbon dioxide reduction efficiency of alloy nanostructures containing trace to small amounts of copper

실험예 1은 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2에서 형성된 합금 나노구조체를 포함하는 이산화탄소 저감 촉매에 대해 촉매 특성인 전환 효율을 확인하기 위한 실험이다.Experimental Example 1 is an experiment to confirm the conversion efficiency, which is a catalyst characteristic, for the carbon dioxide reduction catalyst including the alloy nanostructures formed in Examples 1, 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2.

이산화탄소가 포화된 수용액 상에서 전기화학적으로 이산화탄소 환원(저감)을 수행하기 위해, 0.2몰농도(0.2M)의 수산화칼륨(KHO3) 수용액에 초고순도(99.999%) 이산화탄소 기체를 약 30분 동안 퍼징(purging)하여 포화 시킨 후, 3 전극 시스템을 닫힌계(Closed system)로 구성한다. 이때, 3 전극 시스템은 이산화탄소 저감 촉매를 작용 전극으로 이용하고, 연봉(Graphite rod)을 상대 전극으로 이용하며, 3몰농도(3M)의 염화나트륨(NaCl) 수용액에 담긴 은-염화은(Ag/AgCl (NaCl, 3M)) 전극을 기준 전극으로 이용한다.To perform carbon dioxide reduction (reduction) electrochemically in an aqueous solution saturated with carbon dioxide, ultra-high purity (99.999%) carbon dioxide gas is purged in an aqueous solution of 0.2 mol (0.2M) potassium hydroxide (KHO 3 ) for about 30 minutes ( After saturation by purging, the three-electrode system is configured as a closed system. At this time, the three-electrode system uses a carbon dioxide reduction catalyst as a working electrode, a graphite rod as a counter electrode, and silver-silver chloride (Ag / AgCl (Ag / AgCl ( NaCl, 3M)) electrode is used as a reference electrode.

이산화탄소 저감 반응은 인가전압별 약 0.5쿨롱(Coulomb, C)의 전하량을 흘려주는 시간까지 진행하고, 이산화탄소 전환 산물은 가스 크로마토그래피(Gas Chromatography, GC)장비를 통해 측정 및 분석한다.The carbon dioxide reduction reaction proceeds until the amount of charge of about 0.5 Coulomb (C) per applied voltage is shed, and the carbon dioxide conversion product is measured and analyzed through Gas Chromatography (GC) equipment.

한편, 이산화탄소 저감(환원) 반응 과정에서 수용액 내 이온 조성을 균일하게 유지하면서 반응에 참여하는 반응물 및 생성물의 효과적인 물질 전달을 위해, 마그네틱 교반기(Magnetic stirrer)를 400 rpm의 속도로 일정하게 회전시킨다.Meanwhile, a magnetic stirrer is constantly rotated at a speed of 400 rpm for effective mass transfer of reactants and products participating in the reaction while maintaining a uniform ionic composition in the aqueous solution during the carbon dioxide reduction (reduction) reaction.

그리고 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2의 각 촉매를 이용하여 이산화탄소를 일산화탄소로 전환할 때, 사용된 전하량(C)을 통해 각 촉매의 전환 효율을 비교한다.And when carbon dioxide is converted to carbon monoxide using each catalyst of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the conversion efficiency of each catalyst is compared through the amount of charge (C) used.

그에 따라 도 6에 도시된 바와 같이, 나노구조체를 형성할수록 보다 낮은 인가전압에서 높은 전환 선택도를 가지는 것을 확인할 수 있다. 예를 들어, 비교예 1과 비교하여 비교예 2는, 동일 인가전압에서 현저히 높은 전환 선택도를 나타내고, 매우 낮은 인가전압(예컨대, -0.39V vs. RHE)에서 약 3배 이상의 전환 선택도를 나타낸다.Accordingly, as shown in FIG. 6, it can be confirmed that the more nanostructures are formed, the higher the conversion selectivity is at a lower applied voltage. For example, compared to Comparative Example 1, Comparative Example 2 exhibits significantly higher conversion selectivity at the same applied voltage, and about 3 times or more conversion selectivity at a very low applied voltage (eg, -0.39V vs. RHE). indicate

한편, 낮은 인간 접압 영역에서, 실시예 1 및 실시예 2는 이종금속인 구리의 조성이 상대적으로 높아질수록 이산화탄소 전환 효율이 약화되는 것을 확인할 수 있다. 이는 주류 금속인 금의 촉매 특성이 이종금속인 구리에 의해 변화되어 구리가 금의 촉매 특성이 발현되는 것을 방해하는 것으로 예상된다. 따라서 구리가 미량인 경우에는 금과의 시너지 효과로 촉매 특성이 향상되지만, 구리의 함량이 많아지면 촉매 특성이 오히려 낮아지는 것을 알 수 있다. 이는, 비교예 2에 의해 제조된 순수 금 나노구조체와 비교한 결과를 통해 명확하게 확인할 수 있다.On the other hand, in the low human contact area, in Examples 1 and 2, it can be confirmed that the carbon dioxide conversion efficiency is weakened as the composition of copper, which is a heterogeneous metal, is relatively increased. This is expected because the catalytic properties of gold, a mainstream metal, are changed by copper, a heterogeneous metal, so that copper prevents the catalytic properties of gold from being expressed. Therefore, it can be seen that the catalytic properties are improved due to the synergistic effect with gold when the amount of copper is small, but the catalytic properties are rather lowered when the copper content is increased. This can be clearly confirmed through comparison with the pure gold nanostructure prepared in Comparative Example 2.

실험예 2: 구리 및 금 합금 나노구조체의 이산화탄소 저감 촉매 특성의 안정성 비교Experimental Example 2: Comparison of stability of carbon dioxide reduction catalytic properties of copper and gold alloy nanostructures

실험예 2는 구리 및 금 합금 나노구조체의 이산화탄소 저감 촉매 특성이 얼마나 오랫동안 지속되는지를 실험한다.Experimental Example 2 tests how long the carbon dioxide reduction catalytic properties of copper and gold alloy nanostructures last.

이산화탄소 저감 촉매 특성 평기를 위해, 실험예 1과 동일하게 구성한다. 다만, 평가 방법에 있어 인가전압을 -0.49eV vs. RHE로 일정하게 유지하고 1시간 단위로 이산화탄소 저감 산물의 종류와 그 양을 가스 크로마토그래피로 측정한다.For evaluation of carbon dioxide reduction catalyst characteristics, the configuration is the same as in Experimental Example 1. However, in the evaluation method, the applied voltage is -0.49eV vs. It is kept constant by RHE, and the type and amount of carbon dioxide reduction products are measured by gas chromatography on an hourly basis.

이때, 가스 크로마토그래피로 측정하고 분석한 다음, 수용액은 동일하게 사용하고, 반응물인 이산화탄소를 재포화시키기 위해 약 5분간 초고순도 이산화탄소를 퍼징하는 과정을 실시한다.At this time, after measuring and analyzing by gas chromatography, the aqueous solution is used in the same way, and ultra-high purity carbon dioxide is purged for about 5 minutes to re-saturate carbon dioxide as a reactant.

도 7을 참조하면, 비교예 1에서 제조된 평판 금 박막과 비교예 2에서 제조된 기공형 순수 금 나노구조 촉매에 대해, 시간에 따른 전환 선택도 변화(안정성)를 비교하면, 비교예 2의 촉매가 비교예 1의 촉매에 대비하여 장시간 동안 촉매 특성을 유지하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, when comparing the conversion selectivity change (stability) with time for the flat gold thin film prepared in Comparative Example 1 and the porous pure gold nanostructured catalyst prepared in Comparative Example 2, Comparative Example 2 It can be seen that the catalyst maintains its catalytic properties for a long time compared to the catalyst of Comparative Example 1.

이러한 차이는, 평판 구조 대비 나노구조체의 표면적이 급격하게 넓고, 그에 따른 촉매 활성점이 많아지기 때문인 것으로 예상된다.It is expected that this difference is because the surface area of the nanostructure is rapidly larger than that of the flat plate structure, and thus there are many catalytically active sites.

또한, 비교예 2, 실시예 1 및 실시예 2를 비교하면, 미량 내지 소량으로 이종금속이 함유되면, 그렇지 않은 경우(비교예 2)와 비교하여 더 높은 일산화탄소로의 전환 선택도를 장시간 동안 유지할 수 있는 것을 확인할 수 있다.In addition, comparing Comparative Example 2, Example 1 and Example 2, when a trace or small amount of a dissimilar metal is contained, a higher conversion selectivity to carbon monoxide is maintained for a long time compared to the case where it is not (Comparative Example 2). You can check what you can.

이는 합금 나노구조체 내에 구리가 수용액 내에서 전기화학적 이산화탄소 환원 반응 과정이 일어나는 동안 금 원자의 표면 확산을 억제하는 장벽으로 작용하기 때문인 것으로 예상된다.This is expected to be because copper in the alloy nanostructure acts as a barrier to suppress the surface diffusion of gold atoms during the electrochemical carbon dioxide reduction reaction process in aqueous solution.

한편, 실시예 1 및 실시예 2는 서로 촉매 안정성의 차이가 있는 것으로 나타난다. 실시예 2에서 구리의 함량이 비교적 적은 경우, 유지시간이 구리 함량이 작아질수록 짧아진다. 반면, 실시예 1에서 구리의 함량이 비교적 많은 경우, 유지시간이 상대적으로 오래 지속된다. 이러한 현상은, 이종금속의 존재가 주류 금속인 금의 촉매 특성을 발현시키고, 촉매 특성을 유지하는 트레드 오프(trade off) 관계에 있기 때문인 것으로 예상된다.On the other hand, Example 1 and Example 2 appear to have a difference in catalyst stability from each other. In Example 2, when the copper content is relatively small, the holding time becomes shorter as the copper content decreases. On the other hand, when the copper content is relatively high in Example 1, the holding time lasts relatively long. It is expected that this phenomenon is due to the presence of a different metal in a trade-off relationship in which the catalytic properties of gold, a mainstream metal, are expressed and the catalytic properties are maintained.

이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 실시예들에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.Although the embodiments of the present invention have been described as specific embodiments, this is merely an example, and the present invention is not limited thereto, and should be construed as having the widest scope according to the embodiments disclosed herein. A person skilled in the art may implement a pattern of a shape not indicated by combining/substituting the disclosed embodiments, but this also does not deviate from the scope of the present invention. In addition, those skilled in the art can easily change or modify the disclosed embodiments based on this specification, and it is clear that such changes or modifications also fall within the scope of the present invention.

Claims (16)

기판을 준비하는 단계;
상기 기판의 일면에 주류 금속 박막을 형성하는 단계;
상기 주류 금속 박막의 표면에 이종금속층을 형성하는 단계;
상기 주류 금속 박막 및 상기 이종금속층이 형성된 기판을 수용액에 담그고, 상기 이종금속층의 표면에 양극전압을 인가하여 금속 산화물을 형성하는 단계; 및
상기 금속 산화물에 환원전류밀도를 흘려 합금 나노구조체를 형성하는 단계를 포함하며,
상기 주류 금속 박막은, 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 아연(Zn) 등으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 금속을 포함하고,
상기 이종금속은, 은(Ag), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 주석(Sn), 아연(Zn) 및 철(Fe) 중 하나 이상의 금속을 포함하는,
이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법.
preparing a substrate;
Forming a mainstream metal thin film on one surface of the substrate;
Forming a heterogeneous metal layer on the surface of the mainstream metal thin film;
immersing the substrate on which the main metal thin film and the dissimilar metal layer are formed in an aqueous solution, and applying an anode voltage to a surface of the dissimilar metal layer to form a metal oxide; and
Forming an alloy nanostructure by flowing a reduction current density through the metal oxide,
The mainstream metal thin film includes one metal selected from the group consisting of gold (Au), silver (Ag), palladium (Pd), zinc (Zn), and the like,
The dissimilar metal includes one or more of silver (Ag), palladium (Pd), copper (Cu), tin (Sn), zinc (Zn), and iron (Fe).
A method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide.
제 1 항에 있어서,
상기 주류 금속 박막을 형성하는 단계는, 상기 기판의 일면에 접착층을 형성하고, 상기 접착층 상에 상기 주류 금속 박막을 형성하는,
이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법.
According to claim 1,
Forming the mainstream metal thin film may include forming an adhesive layer on one surface of the substrate and forming the mainstream metal thin film on the adhesive layer;
A method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide.
제 2 항에 있어서,
상기 접착층은, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 및 크롬(Cr) 중 하나 이상의 금속을 포함하는,
이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법.
According to claim 2,
The adhesive layer contains one or more metals of titanium (Ti), tantalum (Ta), and chromium (Cr).
A method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide.
제 2 항에 있어서,
상기 접착층은, 1nm 내지 10nm의 두께를 가지고,
상기 주류 금속 박막은, 50nm 내지 1000nm의 두께를 갖는,
이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법.
According to claim 2,
The adhesive layer has a thickness of 1 nm to 10 nm,
The mainstream metal thin film has a thickness of 50 nm to 1000 nm,
A method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide.
제 1 항에 있어서,
상기 이종금속층을 형성하는 단계에 의해 형성된 이종금속층은, 미달 전위 석출법(Underpotential Deposition:UPD) 및 전착(Electrodepostion) 중 하나의 방법을 통해 형성되는,
이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법.
According to claim 1,
The dissimilar metal layer formed by the step of forming the dissimilar metal layer is formed through one of underpotential deposition (UPD) and electrodeposition (electrodeposition),
A method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide.
제 1 항에 있어서,
상기 기판은, 철(Fe), 구리(Cu), 아연(Zn) 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상을 포함하는 금속류, 스테인리스 스틸을 포함하는 합금류, 실리콘(Si) 및 갈륨비소(GaAs) 중 하나 이상을 포함하는 반도체류, 규소(Si), 아크릴레이트(acrylate), 바이닐(vinyle), 및 카보네이트(carbonate) 중 하나 이상을 포함하는 고분자(polymer) 플라스틱류 및 인듐과 산화주석의 화합물, 유리(glass), 및 석영(quartz)으로 이루어진 군에서 하나 이상이 선택되어 포함하는,
이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법.
According to claim 1,
The substrate may be selected from among metals including at least one of iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), and aluminum (Al), alloys including stainless steel, silicon (Si), and gallium arsenide (GaAs). Semiconductors containing one or more, polymer plastics containing one or more of silicon (Si), acrylate, vinyl, and carbonate, and compounds of indium and tin oxide, glass (glass), and containing at least one selected from the group consisting of quartz,
A method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 이종금속층은, 연속적인 층상(layer) 구조 또는 불연속적인 덩어리(island) 구조로 형성된,
이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법.
According to claim 1,
The dissimilar metal layer is formed in a continuous layer structure or a discontinuous island structure,
A method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide.
제 9 항에 있어서,
상기 연속적인 층상의 두께는 1Å 내지 10nm인,
이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법.
According to claim 9,
The thickness of the continuous layer is 1 Å to 10 nm,
A method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide.
제 9 항에 있어서,
상기 불연속적인 덩어리의 두께는, 50nm 내지 400nm인,
이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법.
According to claim 9,
The thickness of the discontinuous lump is 50 nm to 400 nm,
A method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide.
제 1 항에 있어서,
상기 금속 산화물을 형성하는 단계는, 가역수소 전극(Reversible Hydrogen Electrode;RHE) 대비 1.5 내지 3V의 양극 전압을 1분 이상 인가하는,
이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법.
According to claim 1,
In the forming of the metal oxide, an anode voltage of 1.5 to 3V compared to a reversible hydrogen electrode (RHE) is applied for 1 minute or more,
A method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide.
제 1 항에 있어서,
상기 환원전류밀도가 -0.1mA/㎠ 내지 -10.0mA/㎠ 인,
이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법.
According to claim 1,
The reduction current density is -0.1 mA / cm 2 to -10.0 mA / cm 2,
A method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide.
제 1 항에 있어서,
상기 금속 산화물을 형성하는 단계 및 상기 합금 나노구조체를 형성하는 단계는, 동일한 수용액 내에서 이루어지는,
이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법.
According to claim 1,
Forming the metal oxide and forming the alloy nanostructure are made in the same aqueous solution,
A method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide.
제 1 항에 있어서,
상기 환원전류밀도는, 상기 금속 산화물에 걸린 전극 전위 값이 음의 방향으로 변화하는 시점까지 흘리는,
이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법.
According to claim 1,
The reduction current density flows until the point where the value of the electrode potential applied to the metal oxide changes in a negative direction,
A method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide.
제 1 항에 있어서,
상기 합금 나노구조체에 포함된 이종금속의 조성은, 1원자% 내지 15원자%인,
이산화탄소 저감을 위한 합금 촉매 제조 방법.
According to claim 1,
The composition of the dissimilar metal contained in the alloy nanostructure is 1 atomic% to 15 atomic%,
A method for preparing an alloy catalyst for reducing carbon dioxide.
KR1020210033602A 2021-03-15 2021-03-15 Alloy catalyst manufacturing method for reducing carbon dioxide KR102497272B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210033602A KR102497272B1 (en) 2021-03-15 2021-03-15 Alloy catalyst manufacturing method for reducing carbon dioxide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210033602A KR102497272B1 (en) 2021-03-15 2021-03-15 Alloy catalyst manufacturing method for reducing carbon dioxide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220128880A KR20220128880A (en) 2022-09-22
KR102497272B1 true KR102497272B1 (en) 2023-02-08

Family

ID=83445630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210033602A KR102497272B1 (en) 2021-03-15 2021-03-15 Alloy catalyst manufacturing method for reducing carbon dioxide

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102497272B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101562126B1 (en) 2014-04-23 2015-10-22 한양대학교 에리카산학협력단 Photocatalysis composite and method of fabricating the same
WO2017033994A1 (en) 2015-08-25 2017-03-02 国立大学法人熊本大学 Metal foil catalyst, method for producing same and catalyst converter
KR101932195B1 (en) * 2017-10-27 2018-12-24 한국과학기술원 Method of manufacturing surface enhanced raman spectroscopy substrates

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101562126B1 (en) 2014-04-23 2015-10-22 한양대학교 에리카산학협력단 Photocatalysis composite and method of fabricating the same
WO2017033994A1 (en) 2015-08-25 2017-03-02 国立大学法人熊本大学 Metal foil catalyst, method for producing same and catalyst converter
KR101932195B1 (en) * 2017-10-27 2018-12-24 한국과학기술원 Method of manufacturing surface enhanced raman spectroscopy substrates

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Phuoc Cao Van et al., "Broadband tunable plasmonic substrate using self-assembled gold.silver alloy nanoparticles", Current Applied Physics, Vol.19, pp.1245-1251(2019.)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220128880A (en) 2022-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bera et al. Synthesis of nanostructured materials using template-assisted electrodeposition
JP4303794B2 (en) Porous film and preparation method thereof
KR102278643B1 (en) Water-spliting electrocatalyst and manufacturing method thereof
US20060270229A1 (en) Anodized aluminum oxide nanoporous template and associated method of fabrication
Kowalik et al. Electrodeposition of cadmium selenide
Şişman et al. Electrochemical growth and characterization of size-quantized CdTe thin films grown by underpotential deposition
Shen et al. DC electrochemical deposition of CdSe nanorods array using porous anodic aluminum oxide template
US20220356588A1 (en) Cathode electrode, composite of cathode electrode and substrate, and method of manufacturing composite of cathode electrode and substrate
JP2004149871A (en) Method for electrodepositing metal cobalt fine particle of nanosize
Milhano et al. The electrodeposition and electrocatalytic properties of copper–palladium alloys
CN1712574A (en) Production of free superthin porous alumina template with controllable thickness
Tominaka Facile synthesis of nanostructured gold for microsystems by the combination of electrodeposition and dealloying
Mkhohlakali et al. Electrosynthesis and characterization of PdIr using electrochemical atomic layer deposition for ethanol oxidation in alkaline electrolyte
CN113122871A (en) Preparation method and application of bimetallic porous nano-material catalyst
Şişman Template-assisted electrochemical synthesis of semiconductor nanowires
Cabral et al. Deposition of selenium thin layers on gold surfaces from sulphuric acid media: Studies using electrochemical quartz crystal microbalance, cyclic voltammetry and AFM
Perry et al. Template-free electrochemical deposition of tellurium nanowires with eutectic solvents
KR102497272B1 (en) Alloy catalyst manufacturing method for reducing carbon dioxide
JP2018031034A (en) Electrode carrying metal-containing nanoparticles and carbon dioxide reduction apparatus
Kanchibotla et al. Self assembly of nanostructures using nanoporous alumina templates
Davi et al. Fabrication of hierarchically ordered porous scheelite-related monoclinic BiVO4 nanotubes by electrochemical deposition
Macak Growth of anodic self-organized titanium dioxide nanotube layers
Geng et al. A methodology to electrochemically fabricate Fe-Ni-Co nanotips
Choi et al. Electrochemical preparation of cadmium selenide nanoparticles by the use of molecular templates
Stępniowski et al. The influence of electrolyte usage on the growth of nanostructured anodic films on copper in sodium carbonate aqueous solution

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right