The upsurge of $CO_2$ concentration in the atmosphere which is one of the major reason for global warming and abrupt climate changes is one of the urgent worldwide issues. Among the various methods for decreasing $CO_2$ level, the electrochemical $CO_2$ reduction reaction (e$CO_2$RR) receive attention in terms of its sustainability converting waste $CO_2$ into value-added carbonaceous products which can be used for raw materials in industrial fields. For e$CO_2$RR, metal catalysts are usually studied to solve high overpotential, low product selectivity, short catalytic durability and low catalytic activity that come from the catalytic characteristics and reaction circumstances. In this dissertation, we solve the problems about overpotential, selectivity and activity by engineering surface and structure of metal catalysts and look into the reason for the changed e$CO_2$RR properties.
지구 온난화 및 급격한 기후 변화의 원인이 되는 공기 중 이산화탄소 농도의 증가는 범세계적으로 해소해야 할 과제 중 하나이다. 이산화탄소를 감축하는 여러 방법 중 전기화학적 이산화탄소 환원은 이산화탄소를 고부가가치를 가지는 탄소 산물로 전환하여 산업 원료로 사용할 수 있는 지속 가능한 방법이라는 점에서 주목받고 있다. 이러한 전기화학적 이산화탄소 환원에는 금속 촉매가 주로 사용되며, 반응 환경과 촉매 특성에서 기인하는 높은 과전압, 낮은 산물 선택도, 짧은 촉매 수명, 낮은 촉매 활성도 등을 해결하기 위해 다양한 연구들이 진행되고 있다. 본 학위 논문에서는 과전압과 선택도, 활성도에 초점을 맞추어 금속 촉매의 표면과 3차원 구조 엔지니어링을 통해 해당 문제들을 해결하고 그에 따라 달라진 이산화탄소 환원 반응의 특성에 대해 고찰하고자 한다.
