2019 Fiscal Year Annual Research Report
Electrocatalytic CO2 reduction with Au nanosheets
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17H03127
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
杉本 渉 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (20313843)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
望月 大 東京電機大学, 工学部, 准教授 (90434315)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 触媒・化学プロセス / ナノ材料 / 表面・界面物性 / 無機工業化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、CO2の電解還元に対して高活性を示す電極触媒を目指し，エッジを多く露出させた厚みが1 nm以下のAuナノシートを合成する。Auナノ粒子よりも安定で活性が高い新規触媒を得るために，活性エッジサイトを多く露出させた単原子～数原子層厚のサブナノAuナノシートを合成するとともに，ナノシートの配向性を制御し，物質輸送を最大化させる三次元化Auナノシート電極を創製する。
電気化学手法を利用し、RuナノシートにAuを部分的に被覆したRu@Auコアシェルナノシートを合成した。前年度までに、Ruナノシート上にAuをサブモノレイヤー吸着させてからAuをナノ粒子化させて後に、電位サイクルコンディショニングにより、Auナノ粒子がRuナノシート上に担持されたAu0.3AL/Ru(ns)/Cを調製した。Auの電気化学比表面積（ECSA）は107 m2/(g-Au)）と非常に高い。また、電気化学CO2還元を調査した結果、還元電流が観測され、反応の進行が示唆された。しかしながら、担体であるRuナノシートが露出し、そのRuが反応に関与する可能性があることから、本年度はAuの被覆率を増大させ、電極反応解析を進めた。
Au0.3AL/Ru(ns)/CおよびAu担持量を増やしたAu0.6AL/Ru(ns)/C触媒を調製し、Ru(ns)/Cと合わせて、CO2電解還元での生成物をガスクロマトグラフィーにより評価した。その結果、H2生成量は３つの触媒ともおおむね同程度であった。一方で、COとCH4の生成量はAu0.3AL/Ru(ns)/CおよびAu0.6AL/Ru(ns)/C触媒がRu(ns)/Cよりも高いことがわかった。
以上のことより、Ruナノシートをコアにし、Auを被覆したコアシェルナノシート型の触媒を調製し、コンディショニングにより、Auナノ粒子がRuナノシート上に担持されたAu/Ru(ns)/Cの調製に成功し、CO2電解還元に対して活性を示すことを明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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