Cu는 C2+ 탄화수소를 생산하는 전기화학적 이산화탄소 환원 반응(CO2RR)에 대한 가장 유망한 촉매로 간주되지만, 장기 안정성과 함께 높은 C2+ 생성물 선택도 및 효율을 달성하는 일은 여전히 큰 과제이다. 본 연구에서는 CuO에 대한 산소 플라즈마 보조 질소 도핑의 이점을 활용하여, 높은 C2+ 생성물 선택도와 안정적인 촉매 특성을 가능하게 하는 CO2RR 촉매 전략을 보고한다. CuO에 대한 N2 플라즈마 라디칼에 의해 CO2RR에 적합한 산소 공백 및 결정립 경계와 같은 결함이 생성됨이 나타난다. 또한 O2 플라즈마에 의해 Cu의 환원 없이 Cu의 산화 상태가 유지된다. 실제로, 산소 플라즈마 보조 질소 도핑을 통해 합성된 ON–CuO는 −1.1 V (vs RHE)에서 −34.6 mA/cm2의 높은 전류 밀도와 함께 77%의 높은 C2+ 생성물 선택도(높은 C2H4 선택도 56% 포함)를 제공하며, 성능 저하 없이 22 h 동안 장기 안정성을 보인다. 높은 CO2RR 성능은 N-도핑된 CuO에서 증가한 CO 결합 에너지와 촉매 활성 부위에 기인한다. 더 나아가 in situ X선 흡수 근접 구조 분석 결과, ON–CuO의 결함이 C–C 결합을 유도하여 C2+ 생성물로 이어지는 데 유리함이 밝혀진다.

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