2006 Fiscal Year Annual Research Report
硝酸性窒素の高効率電気化学的無害化のための界面設計
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17350075
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
嶋津 克明 北海道大学, 大学院地球環境科学研究院, 教授 (30109417)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉永 裕介 東京学芸大学, 教育学部, 助教授 (60322848)
中田 耕 北海道大学, 大学院地球環境科学研究院, 助手 (90250414)
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| Keywords | 硝酸性窒素 / 還元無害化 / スズ修飾貴金属電極 / 吸着硝酸イオン / 吸着NO / 金属ナノ粒子固定電極 / シクロデキストリン単分子層 |
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| Research Abstract |
研究実施計画に従い、硝酸性窒素を窒素まで還元し無害化するための電極開発に必要な基礎データの蓄積を行った。
1.反応機構解析に基づく電極触媒の調製
反応機構解析のため、硝酸イオン還元反応の中間体と考えられている亜硝酸の還元反応を5種類のスズ修飾貴金属電極上で行った。活性序列と生成物分布が硝酸イオンの還元反応とは異なり、両者の反応で異なる反応経路も存在することがわかった。また、前年度に表面増強赤外分光法により観測したPt上の吸着硝酸イオンについては、吸着NOとする異論もあることから、NOの吸着状態とその還元反応速度を検討した。吸着硝酸イオンとバンド位置の重なるBridged NOの還元速度は、吸着硝酸イオンの還元速度より1桁遅く、別吸着種であることが明確になった。また、還元速度が速いLinear NOが活性なNO吸着種であることもわかった。
2.金属ナノ粒子分散電極の調製
私たちが開発した、スズと貴金属錯体を逐次吸着させて二元金属電極を調製する方法についての詳細を検討した。多結晶金基板に適用出来ること、貴金属担持量は錯体(5種類使用)の構造で決まること、0.3μg cm^<-2>以下の担持量で硝酸イオンの還元に極めて高い活性を示すことなどを明らかにした。また、ジチオール自己組織化単分子層上に固定した金ナノ粒子をPdとSnで修飾した電極を調製し、構造評価を行った。この電極は硝酸イオンの還元に高い活性を示し、ナノ粒子固定電極が優れた電極触媒特性を示すことを明らかにした。
3.活性点の環境制御による高選択的・高安定性電極の調製
前年度に調製したシクロデキストリン(CD)のチオール誘導体の自己組織化単分子層のCD空隙を電極触媒活性点とするため、Pdの電析を行った。QCMにより電析過程を追跡し、空隙内析出と外層析出では物質移動挙動が異なることを明らかにした。また、CD自己組織化単分子層のSTM像を測定した。
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Research Products
(2 results)
