g-C₃N₄ 도입에 따른 다공성 Au 전극의 전기화학적 이산화탄소 환원 특성

Enhanced Electrochemical CO₂ Reduction on Porous Au Electrodes with g-C₃N₄ Integration

이산화탄소 (CO₂)의 전기화학적 환원은 CO₂를 고부가가치 탄소화합물로 변환하는 효과적인 방법으로 주목받고 있다. 본 논문에서는 e-beam 증착법과 양극 산화법을 이용하여 전기화학적 CO₂ 환원용 g-C₃N₄가 도입된 다공성Au(pAu) 전극을 합성하는 손쉬운 방법과 그 특성에 대해 보고한다. 제작된 pAu@g-C₃N₄ 전극 (@ -0.9 VRHE)은 pAu 전극대비 더 우수한 전기화학적 성능을 보였다. CO₂ 환원 성능을 확인해 보았을 때, 두 전극 모두 CO 생성물에 대해 100%의패러데이 효율 (FE)을 기록하였으며, pAu@g-C₃N₄ 전극은 최대 9.94 mg/s의 CO 생산량을 나타내어 pAu 전극에 비해 최대 2.2배 많은 CO를 생산하였다. 본 연구는 CO₂ 배출로 인한 기후 변화에 대응하는 경제적이며 지속 가능한 방법을 제공할 뿐만 아니라, 전기화학적 CO₂ 환원용 전극 개발에 크게 기여할 것으로 예상된다.

The electrochemical reduction of carbon dioxide (CO₂) is gaining attention as an effective method for converting CO₂ into high-value carbon compounds. This paper reports a f acile m eth od f or s ynth esizing and characterizing g-C₃N₄- modified porous Au (pAu) electrodes for electrochemical CO₂ reduction using e-beam deposition and anodization techniques. The fabricated pAu@g-C₃N₄ electrode (@ -0.9 VRHE) demonstrated superior electrochemical performance compared to the pAu electrode. Both electrodes exhibited a Faradaic efficiency (FE) of 100% for CO production. The pAu@g-C₃N₄ electrode achieved a maximum CO production rate of 9.94 mg/s, which is up to 2.2 times higher than that of the pAu electrode. This study provides an economical and sustainable approach to addressing climate change caused by CO₂ emissions and significantly contributes to the development of electrodes for electrochemical CO₂ reduction.