| Project/Area Number |
22K14760
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 36020:Energy-related chemistry
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 水熱電気化学 / 二酸化炭素還元 / 金属硫化物 / 水熱条件 / 電気化学 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、温度と圧力を独自に制御可能な水熱電気化学系という、これまでにない独自のシステムを用い、「水熱条件下での電気化学的な物質変換」という新しい試みを行うことで、効率的な二酸化炭素(CO2)還元系の構築を狙う。低誘電率、高圧である水熱条件下ではより効率的かつ省エネルギーで進行することが期待される。本研究ではこの系を用いてこれまで未踏の化学空間における触媒作動条件を探索することで、電気化学への温度/圧力の影響を検討するとともに、効率的なCO2還元系構築に向けた指針を得る
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| Outline of Final Research Achievements |
We created a reactor capable of performing precise electrochemical measurements at temperatures up to 200℃, and synthesized MnO2 and MoS2 by electrodeposition. In the former case, it was found that changing the electrodeposition temperature alters the crystallinity and morphology, and changing the pressure alters the lattice constant. Furthermore, MnO2 deposited at 160°C showed higher oxygen evolution activity than that deposited at a lower temperature. Similarly, with regard to MoS2, it was found that the selectivity of CO2 reduction products changes with the electrodeposition pressure.
Furthermore, we attempted electrochemical CO2 reduction under hydrothermal conditions. As a result, when the reaction was carried out at 100°C, a compound containing two carbons was produced, which was not observed at lower temperatures.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では、水熱環境において電析合成を行うことで、電極触媒の局所構造を変化させ、それにより触媒活性ならびに選択性が制御可能であることを示した。これは、温度と圧力が独立に制御可能であるという本研究で開発したリアクターの特徴により可能となったことである。これらの成果は、温度/圧力可変の当リアクターを用いることで、より高活性な触媒を合成できる可能性を示すものである。
また、100℃以上の水中での電気化学的CO2変換は本研究が初の試みであり、今後本研究を推進していくことで、効率的なCO2変換系を構築できるだけでなく、水熱下での電気化学反応という新たな学理が構築できると期待される。
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