인듐의 간섭 삽입을 통한 Bi2O3의 격자 산소 안정화로 효율적인 포름산 전기합성

비스무스 산화물(Bi2O3)은 CO2를 포름산(HCOOH)으로 변환하는 강력한 촉매로 부상하고 있으며, 풍부한 격자 산소와 Bi-O 결합의 높은 활성화를 활용하고 있습니다. 그러나 그 내구성은 보통 격자 산소의 손실로 인한 구조 변화와 비활성화된 결합으로 방해받습니다. 본 연구에서는 인듐(In)을 Bi2O3에 간섭적 방식으로 도입하여 결합 안정성을 크게 향상시키고 격자 산소를 보존하는 혁신적인 접근 방식을 보고합니다. 최적화된 In-Bi2O3-100 촉매는 H-셀과 플로우 셀 모두에서 HCOOH 생산을 위한 90% 이상의 파라데이 효율을 달성하며, 100시간의 연속 작업 후에도 강력한 안정성을 유지합니다. 현장 강화 적외선 흡수 분광법과 이론적 계산을 통해 간섭적 In 도핑이 CO2*와 OCHO* 중간체의 흡착을 정밀하게 조정하여 빠른 변환을 촉진함을 보여줍니다. 추가적인 현장 라만 분광법은 Bi2O3 내에서 산화된 구조의 안정성을 강화하는 In의 역할을 확인하며, 이는 전기화학적 CO2 환원 중 격자 산소를 유지하는 데 중요합니다.