ダイヤモンド電極による二酸化炭素の有用物質への電気化学的変換
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21J10011
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 32020:Functional solid state chemistry-related
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
冨崎 真衣 慶應義塾大学, 理工学部, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 二酸化炭素の電解還元 / ダイヤモンド電極 / ファインバブル / 微細気泡 / 電気化学 |
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| Outline of Research at the Start |
豊富な炭素資源である二酸化炭素を電気化学的に還元することにより、資源となり得る有用物質を生成することができる。メタルフリーで、高耐久なダイヤモンド電極は魅力的な電極材料であり、これまでに多くの工業分野で使われるギ酸を効率的に生成できている。電解液の特殊化(二酸化炭素の微細気泡化)や電極材料の改質(電極への異なる元素のドープ)を行うことで、より低い印加電位で、より価値の高い化合物(一酸化炭素やエタノールなど) を生成することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
豊富な炭素資源である二酸化炭素を、有用な化合物へと変換する手法の一つに電解還元法がある。室温常圧の条件下、印加する電位や電流により反応を制御できる。本研究では、作用極に、微量のホウ素を含むメタルフリーの炭素材料であるダイヤモンド電極を用い、電解液の特殊化や電極材料の改質により、反応の効率化や新たな生成物の生成を目指した。本年度の研究で、電解液の特殊化として、微細気泡化した二酸化炭素を含む溶液による電解反応を検討した。微細気泡が触媒のような働きをして、反応の効率化や一酸化炭素生成の促進が生じることを見出した。また、電極材料の改質として、リンドープダイヤモンド膜の作製にも取り組んだ。成膜条件をより正確に制御するため、リン源の導入部分やホルダーの設置部分の改良を行った。
微細気泡化した二酸化炭素を含む溶液を用いて、二酸化炭素の電解還元を行った。印加された電位は、微細気泡を含まない溶液を用いた場合よりも貴側であり、反応を進行させるのに必要な過電圧が低下した。また、微細気泡を含まない溶液を用いた場合と比べて、一酸化炭素の生成が促進された。反応中の電極と溶液との界面の様子をATR-IR測定によって分析したところ、微細気泡を含む溶液を用いたときの方が、反応中間体由来のピークがより貴な電位から明瞭に観測された。微細気泡表面が帯電していることで周囲に形成されるイオンの層により、二酸化炭素や反応中間体の動きが電極近傍に制限されて、過電圧の低下や一酸化炭素生成の促進が生じたと考えられる。
以上のように、本年度は、ダイヤモンド電極による二酸化炭素の電解還元において、電解液の特殊化に関する研究を行い、微細気泡の技術を電気化学反応へ応用した。
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| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
