1998 Fiscal Year Annual Research Report

光照射されたダイヤモンド電極による炭酸ガスの還元

Research Project

Project/Area Number	10480142
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	藤嶋昭東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30078307)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	八木一三東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (40292776)
Keywords	ダイヤモンド / 炭酸ガスの還元 / 地球温暖化 / 環境問題 / エチレン / アルコール / 光電気化学 / 光エネルギー
Research Abstract	近年の社会情勢において地球温暖化の環境問題は深刻であり、排気された炭酸ガスなどの再利用の必要性は至急解決しなければならない問題である。そこで炭酸ガス還元・再資源化する電気化学的手法、特にダイヤモンド電極を利用した光電気化学法に着目し、資源的に有用性の高いエチレンやアルコールを得るシステムの開発、およびその応用の検討を行うことを目的として研究を重ねてきた。ダイヤモンド電極は作製時にドープ率を制御することにより抵抗率を10^5から10^2Ωcmまでコントロールでき、またバンドギャップは約5.5eVと非常に大きく、1000℃付近でも動作可能な新規材料である。本研究では広いバンドギャップから生まれる強いエネルギーを持つ電子・正孔に着目し、炭酸ガス還元を行う電極として初めてダイヤモンド薄膜を用いたものである。炭酸ガスの光エネルギー還元のために、電極材料として用いたフリースタンディングp型ダイヤモンド薄膜の作製とその光電気化学特性を評価し、光電気化学反応による二酸化炭素の還元について詳細に研究を遂行してきた。これまで困難であった炭酸ガスの電気化学的還元反応がほぼ達成できた。本年度の研究成果を下記に述べる。 1. 既存のマイクロ波プラズマCVD装置によるフリースタンデイングp型半導体ダイヤモンド薄膜の作製とその物性評価-従来、気相合成法のダイヤモンド薄膜はシリコン基板上に成長させていたため薄膜の半導体としての性質を正確に把握することが困難あったがフリースタンディングの半導体ダイヤモンドを作製することにより、物性評価ができた。 2. フリースタンディングダイヤモンド薄膜のXe・Hgランプ照射下における光電気化学的特性の評価とシリコン基板付きダイヤモンド薄膜電極の光電気化学的特性との比較検討-従来作製していた基板付きのダイヤモンド薄膜電極の比較を通して、ダイヤモンドによる炭酸ガス還元の電気化学的メカニズムを解析が当初の目的が達成できた。

Research Products

(18 results)

All Other

All Publications (18 results)

[Publications] Y.Komoda: "Influence of the Rotation Rate of a Rotary Viscometer on the Photoelectroheological Properties of TiO2 Particle Suspensions" J.Electrochem.459. 155-165 (1998)
[Publications] K.KObayakawa: "Continuous-Flow Photoreactor Packed with Titanium Dioxide Immobilized on Large Silica Gel Beads to Decompose Oxalic Acid in Excess Water" J.Photochem.Photobiol.A:Chem.118. 65-69 (1998)
[Publications] Y.Einaga: "Mossbauer Study on Characterization of Co{Fe(CN)_5NH_3}・xH_2O" Hyperfine Interaction. 116. 159-166 (1998)
[Publications] K.Hirota: "Photoelectrochemical Reduction of CO_22 in a High-Pressure CO_<2+> Methanol Medium at p-Type Semiconductor Electrodes" J.Phys.Chem.B. 102(49). 9834-9843 (1998)
[Publications] R.D.Sun: "Formation of Catalytic Pd on ZnO Thin Films for Electroless Metal Deposition" J.Electrochem.Soe.145(10). 3378-3382 (1998)
[Publications] S.I.Matsushita: "New Mesostructured Porous TiO_2 Surface Prepared Using a Two-Dimensional Array-Bassed Template of Silica Particles" Langmuir. 14(22). 6441-6447 (1998)
[Publications] A.Fujishima: "Titanium Oxide-Coated Glass:Self-Cleaning and Anti-Fogging Propertied and Applictions Effect of Ultrasonic Treatment on lighly Hydrophilic TiO_2 Surfaces" Inter.Glass Review-Flat Glass Pracessing. 114-116 (1998)
[Publications] B.Ohtani: "Surface Functionalization of Doped CVD Diamond Via Covalent Bond. An XPS Study on the Formation of Surface-Bound Quaternary Pyridinium Solt." Chem.Lett.953-954 (1998)
[Publications] X.M.Yang: "Surface-Enhanced Raman Imaging(SERI)as a Technique for Imaging Molecular Monolayers with Chemical Selectivity Under Ambient Conditions" J.Raman, Spectroscopy. 29. 725-732 (1998)
[Publications] L.Jiang: "Photoinduced Dislocation Lines on the(111)Face of C60 Single Crystals" J.Phys.Chem.B. 102(33). 6351-6359 (1998)
[Publications] K.Sunada: "Bactericidal and Detoxification Effects of TiO_2 Thin Film Photocatalysts" Enviromental Sci.& Technology. 32(5). 726-728 (1998)
[Publications] N.Sakai: "Effect of Adsorbed Water on the Photoelectrorheology of TiO_2 Particle Suspensions" J.Electroanal.Chem.445. 1-6 (1998)
[Publications] L.jiang: "Soliton Superlattices on the(0001)Surface of C70 Single Cyrstals" Sar.Sci.408. 112-122 (1998)
[Publications] Y.Kim: "AFM Study of Surface Phenomena Based on C_<60> Film Growth" Appl.Sur.Sci.130-132. 602-609 (1998)
[Publications] T.Yamamoto: "Electrochemical Reduction of CO_2 in Micropores" Chem.Lett.825-826 (1998)
[Publications] Y.Amano: "Photo-thermally Induced Phase Transition in Vanadyl Phthalocyanine Thin Film" Chem.Lett.639-640 (1998)
[Publications] Y.Einaga: "External Magnetic Field Effect on the Photoinduced Magnetization in a Cobalt Iron Cyanide" Chem.Lett.585-586 (1998)
[Publications] X.M.Yang: "Examination of the Photoreaction of p-Nitrobenzoic Acid on Electrochemically Roughened Silver Using Surface-Enhanced Raman Imaging(SERI)" J.Phys.Chem.B. 102. 4933-4934 (1998)

1998 Fiscal Year Annual Research Report

光照射されたダイヤモンド電極による炭酸ガスの還元

Principal Investigator

藤嶋 昭 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30078307)

Research Products

[Publications] Y.Komoda: "Influence of the Rotation Rate of a Rotary Viscometer on the Photoelectroheological Properties of TiO2 Particle Suspensions" J.Electrochem.459. 155-165 (1998)

[Publications] K.KObayakawa: "Continuous-Flow Photoreactor Packed with Titanium Dioxide Immobilized on Large Silica Gel Beads to Decompose Oxalic Acid in Excess Water" J.Photochem.Photobiol.A:Chem.118. 65-69 (1998)

[Publications] Y.Einaga: "Mossbauer Study on Characterization of Co{Fe(CN)_5NH_3}・xH_2O" Hyperfine Interaction. 116. 159-166 (1998)

[Publications] K.Hirota: "Photoelectrochemical Reduction of CO_22 in a High-Pressure CO_<2+> Methanol Medium at p-Type Semiconductor Electrodes" J.Phys.Chem.B. 102(49). 9834-9843 (1998)

[Publications] R.D.Sun: "Formation of Catalytic Pd on ZnO Thin Films for Electroless Metal Deposition" J.Electrochem.Soe.145(10). 3378-3382 (1998)

[Publications] S.I.Matsushita: "New Mesostructured Porous TiO_2 Surface Prepared Using a Two-Dimensional Array-Bassed Template of Silica Particles" Langmuir. 14(22). 6441-6447 (1998)

[Publications] A.Fujishima: "Titanium Oxide-Coated Glass:Self-Cleaning and Anti-Fogging Propertied and Applictions Effect of Ultrasonic Treatment on lighly Hydrophilic TiO_2 Surfaces" Inter.Glass Review-Flat Glass Pracessing. 114-116 (1998)

[Publications] B.Ohtani: "Surface Functionalization of Doped CVD Diamond Via Covalent Bond. An XPS Study on the Formation of Surface-Bound Quaternary Pyridinium Solt." Chem.Lett.953-954 (1998)

[Publications] X.M.Yang: "Surface-Enhanced Raman Imaging(SERI)as a Technique for Imaging Molecular Monolayers with Chemical Selectivity Under Ambient Conditions" J.Raman, Spectroscopy. 29. 725-732 (1998)

[Publications] L.Jiang: "Photoinduced Dislocation Lines on the(111)Face of C60 Single Crystals" J.Phys.Chem.B. 102(33). 6351-6359 (1998)

[Publications] K.Sunada: "Bactericidal and Detoxification Effects of TiO_2 Thin Film Photocatalysts" Enviromental Sci.& Technology. 32(5). 726-728 (1998)

[Publications] N.Sakai: "Effect of Adsorbed Water on the Photoelectrorheology of TiO_2 Particle Suspensions" J.Electroanal.Chem.445. 1-6 (1998)

[Publications] L.jiang: "Soliton Superlattices on the(0001)Surface of C70 Single Cyrstals" Sar.Sci.408. 112-122 (1998)

[Publications] Y.Kim: "AFM Study of Surface Phenomena Based on C_<60> Film Growth" Appl.Sur.Sci.130-132. 602-609 (1998)

[Publications] T.Yamamoto: "Electrochemical Reduction of CO_2 in Micropores" Chem.Lett.825-826 (1998)

[Publications] Y.Amano: "Photo-thermally Induced Phase Transition in Vanadyl Phthalocyanine Thin Film" Chem.Lett.639-640 (1998)

[Publications] Y.Einaga: "External Magnetic Field Effect on the Photoinduced Magnetization in a Cobalt Iron Cyanide" Chem.Lett.585-586 (1998)

[Publications] X.M.Yang: "Examination of the Photoreaction of p-Nitrobenzoic Acid on Electrochemically Roughened Silver Using Surface-Enhanced Raman Imaging(SERI)" J.Phys.Chem.B. 102. 4933-4934 (1998)

藤嶋昭東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30078307)