光照射されたダイヤモンド電極による炭酸ガスの還元

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10480142
• 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)
• Keywords: ダイヤモンド / 炭酸ガス還元 / 地球温暖化 / 環境問題 / 光電気化学 / エチレン / アルコール / 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ている。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・生孔に着目し、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イングp型ダイヤモンド薄膜の作製とその光電気特性を評価し、光電気化学反応による二酸化炭素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.ダイヤモンド薄膜電極による二酸化炭素の光電気化学的還元および他の電気化学法、光電気化学法および光触媒法などの比較
.炭酸ガス、特に二酸化炭素に目標を絞り、研究を行ってきたがほぼ本年度の目的を達成することができた。
2.ダイヤモンド薄膜電極を用いた二酸化炭素の光電気化学的還元の高効率、高電流密度の条件の検討
・昨年度の成果を踏まえ、研究を遂行してきたが良好な結果もでてきており、次年度への成果が多いに期待できる。

Research Products

• [Publications] R.D.Sun: "Effect of ZnO Film Thicknesses on the Adhesive Strength of Electroless Cu Deposits"Chem.Lett.. 1999. 11-12 (1999)
• [Publications] T.N.Rao: "Band-Edge Movements of Semiconducting Diamond in Aqueous Electrolyte Induced by Anoddic Surface Treatment"J.Electrochem.Soc.. 146(2). 680-684 (1999)
• [Publications] E.Popa: "Selective Electrochemical Detection of Dopamin in the Presence of Ascorbic Acid at Anodized Thin Film Electrodes"Electochem.Solid-State Lett.. 2(1). 49-51 (1999)
• [Publications] T.Yano: "Electrochemical Behavior of Highly Conductive Boron-Doped Diamond Electrodes for Oxgen Reduction in Acid Solution"J.Electrochem.Soc.. 146(3). 1081-1087 (1999)
• [Publications] Y.Einaga: "Photofunctional Vesicle Containing Prussian Blue and Azobenzene"J.Amer.Chem.Soc.. 121(15). 3745-3750 (1999)
• [Publications] A.Fujishima: "Interfacial Photochemistry : Fundamentals and Applications"Pure&Appl.Chem.. 70(11). 2177-2187 (1999)
• [Publications] B.V.Sarada: "Electrochemical Characterization of Highly Boron-Doped Diamond Mictroelectrodes in Aqueous Electrolyte"J.Electrochem.Soc.. 146(4). 1469-1471 (1999)
• [Publications] T.N.Rao: "Electrochemical Oxidation of NADH at Highly Boron-Doped Diamond Electrodes"Anal.Chem.. 71(13). 2506-2511 (1999)
• [Publications] A.Manivannan: "Abrasive Stripping Voltammetry at Polycrystalline Diamond Electrodes"Chem.Lett. 1999. 851-852 (1999)
• [Publications] I..Yagi: "Electrochemical Selectivity for Redox System at Oxgen-Terminated Diamond Electrodes"J.Electroanal.Chem.. 473. 173-178 (1999)
• [Publications] A.Fujishima: "Electroanalysis of Dopamine and NADH at Conductive Diamond Electrodes"J.Electroanal.Chem.. 473. 179-185 (1999)
• [Publications] T.Tatsuma: "Remote Blearching of Methylene Blue by UV-Irradiate TiO_2 in the Gas Phase"J.Phys.Chem.B. 103(38). 8033-8035 (1999)
• [Publications] B.V.Sarada: "Electrochemical Detection of Serotonin Using Conductive Diamond Electrodes"Chem.Lett.. 1999. 1213-1214 (1999)
• [Publications] I..Yagi: "Contral of the Dyanamics of Photogenerated Cariers at the Boron-Doped Diamond/Electrolyte Interface by Variation of the Surface Termination"Electrochem.Solid-State Lett.. 2(9). 457-460 (1999)
• [Publications] H.Notsu: "Introduction of Oxgen-Containing Functional Groups onto Diamond Electrode Surfaces by Oxygen Plasma and Anodic Polarization"Electrochem.Solid-State Lett.. 2(10). 522-524 (1999)
• [Publications] M.Yanagisawa: "Surface Morphology and Electrochemical Properties Of Highly Boron-Doped Homoepitaxial Diamond Films"Diamond and Related Mater.. 8. 2059-2063 (1999)
• [Publications] Y.Ohko: "Photocatalytic Reaction Kinetics on TiO_2 Thin Films under Light-Limited and Mass Transport-Limited Conditions"Zeischrift fur Physikalische Chemie. 213. 33-42 (1999)
• [Publications] S.I.Matsushita: "Light Propagation in Composite Two-Dimensional Arrays of Polystyrene Spherical Particles"Langmuir. 16(2). 636-642 (2000)
• [Publications] A.Fujishima: "TiO_2 Photocatalysis -Fundamentals and Applications-"Bkc Inc.. 176 (1999)