2018 Fiscal Year Annual Research Report
Bipolar Electrochemistry for Sustainable Electrosynthesis
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17H03095
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
稲木 信介 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (70456268)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | バイポーラ電気化学 / 電解重合 / 電解合成 / 電気泳動 / 導電性高分子 / 電解フッ素化 / 環境調和型合成 / グリーンケミストリー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、グリーンケミストリーの発展に資するバイポーラ電気化学への挑戦として、低電解質濃度条件およびそれに起因するイオンの泳動を協働的に活かした電解合成に関する検討課題を設定した。
今年度は、（１）泳動を利用した導電性子高分子薄膜の自発成長挙動の解明と一般性の確立、および（２）環境調和型バイポーラ電解フッ素化法の開発について検討した。
課題（１）においては、これまでに確立している導電性高分子ファイバー形成法を発展させた導電性高分子薄膜の面内成長に取組んだ結果、モノマー濃度などが薄膜成長の鍵であることを解明し、異種高分子薄膜のエピタキシャル成長や各種汎用基板上での薄膜成長など新しい知見を得ることができた。今後の取組みとして、薄膜の異方性解明やそれを活かした電子材料への応用などを目標とする。
課題（２）においては、電解質濃度を極端に減らすことができるバイポーラ電解系を用いて、有機化合物の電解フッ素化に挑戦した。バイポーラ電解セルの設計後、電流・電位測定を行い、バイポーラ電極発現の最適化を行った。次に、モデル反応としてトリフェニルメタンの電解フッ素化を採用し、バイポーラ電解を行った。支持電解質兼フッ素源として用いたフッ化セシウムの濃度を従来法よりも１００分の１に減らしても同程度の生成物収率が得られたことから、廃棄物削減・環境調和型の電解反応法として利用できることを明らかとした。今後は基質の拡張やフロー式電解への展開などを目標とする。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
設定した２つの課題を期待通りのペースで実証することができている。研究を推進しながら新たに生じた課題についても期間内に解決することができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の実績を踏まえ、今後は、設定課題（１）泳動を利用した導電性高分子シリンダーのテンプレート電解合成、について本格的に取り組む。 バイポーラ電極に固定化したポーラスアルミナ膜を用いるテンプレート電解めっきはすでに成功し、イオン種の泳動が効果的に働くことを見出しているため、イオン性モノマーのテンプレート電解重合に挑戦する。得られるアレイ状の導電性高分子ワイヤーの光電変換特性についても評価する。
また、設定課題（２）フロー式バイポーラ電解、については、バッチ式のバイポーラ電解セルの開発にはすでに成功しているため、その電解液条件や電解パラメーターを参考にして、より生産性の高いフロー式のバイポーラ電解セルを設計する。すでにモデル反応として実証している電解フッ素化反応をはじめ、芳香族カップリング反応や両極を効率的に利用する両極合成へと展開する。
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