단일원자 촉매(SACs)는 뛰어난 촉매 특성으로 인해 상당한 주목을 받고 있으나, SACs의 합성은 열역학적 불안정성 때문에 여전히 어렵다. 본 연구에서는 이온 주입 기술을 통해 안정화된 Co 기반 SACs를 제시한다. 가속 에너지 120 keV로 Co 이온을 주입하고, 이를 제어된 플루언스로 수행하면, Co 원자가 나노클러스터로 유의미하게 응집되는 일 없이 안정화된 Co 단일원자의 형성으로 이어질 뿐 아니라, 산소 공공(oxygen vacancies)과 같은 NiO 지지체의 결함 생성도 유도됨이 밝혀졌다. 결함이 존재하는 NiO 지지체 위에 원자 수준으로 분산된 Co 금속의 효과로, Co 단일원자 지지 NiO 촉매는 수소 발생 반응(Hydrogen evolution reaction)에서 우수한 전기촉매 성능을 보이며, 장기간 운전 동안 촉매 성능 저하가 미미한 상태로 활성 또한 안정성이 유의하게 향상된다. 또한 이온 주입 기술을 통해 Cu, Ni, Fe 기반 SACs도 성공적으로 합성하였으며, 이는 사용 가능한 다양한 금속 원소와 지지체 물질의 조합에 대해 광범위한 SACs를 합성하기 위한 보편적인 전략임을 시사한다. 이러한 발견은 다양한 촉매 반응에 기반한 효율적이고 실용적인 지속가능 에너지 전환 시스템을 향해 안정화된 SACs를 개발하는 데 기여할 수 있다.

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