Electrochemical $CO_2$ reduction reactions are attracting much attention because it can convert $CO_2$ into economically valuable products. So, techniques for quickly detecting and screening $CO_2$ products are increasingly important to find the optimal catalyst which can selectively convert $CO_2$ to the desired chemical. Here, we suggested a new possibilities for measuring $CO_2$ reduction products using the redox cycling reaction without using conventional methods like GC and LC. By electroplating indium which is known as the one of the formate selective catalysts on the one array of IDAE, one of the redox cycling devices, and inducing a redox cycling reaction of formate, not only could we increase the sensitivity for detecting formate, but also we see the same redox cycling reaction of formate when there are only $CO_2$ in the bulk solution. In the experiment using indium bulk sample, we found that -1.4V vs RHE was the most suitable potential for formate formation, and this was also confirmed in the results from the formate oxidation peak obtained using In-Pt IDAE. In addition, we calculated the faraday efficiency of formate from the formate oxidation peak based on several assumptions, and found that the value is almost similar to those obtained from HPLC.
리독스 사이클링 장치 중 하나인 교차 마이크로 전극(IDAE)은 유기 혹은 무기 혼합물의 전기화학적 검출분야에서 유용하게 사용되고 있으며, 다른 리독스 사이클링 장치에 비해 많은 장점을 갖고 있다. 검출 신호를 나타내는 정상상태의 전류 도달이 매우 빠르고, 장치를 다루기가 매우 쉽고 간편하며, 또한 구조적인 요소들을 변화시킴으로써 성능을 향상 시킬 수 있기 때문에 많은 연구진들은 이를 이용하여 리독스 사이클링 효과를 최대화하고 검출 감도를 증가시키기 위한 노력을 해왔다. 하지만 지금까지의 IDAE 는 일부 산화 환원종에서만 한하여 동작이 가능하였으며, CO2 환원종에 대해서는 아직까지 연구된 바가 없다. 이를 극복하기위해 이번 연구에서는 $CO_2$ 를 포르메이트로 환원시키는 촉매 중 하나인 In을 IDAE 의 한쪽 면에 도금함으로써 IDAE 내에서 포르메이트의 리독스 사이클링 반응을 가능하게 하였으며 이를 통해 확인한 사항은 다음과 같다.
첫째, In-Pt IDAE 를 사용한 이중 모드 실험에서 단일모드 대비 포르메이트 검출 감도가 증가된 것을 확인할 수 있었다. 이것은 포르메이트의 리독스 사이클링 반응이 발생했기 때문이며 Pt 에서 포르메이트가 산화되어 발생된 이산화탄소가 확산되어 In 으로 이동하고 다시 환원되어 발생된 포르메이트가 원래의 Pt로 다시 돌아와 산화 되는 것을 이야기 한다. 둘째로, 이중모드에서 포르메이트의 산화물형태인 이산화탄소만을 공급하는 실험 조건에서도 리독스 사이클링 반응을 통한 포르메이트 신호를 발견할 수 있었다. 여기에 더하여 발생한 포르메이트 신호로부터 패러데이 효율을 수학적으로 계산하고 이를 실제 페러데이 효율 값과 비교함으로써 페러데이 효율의 정량적인 추론 또한 가능하다는 결과를 얻을 수 있었다.
