2020 Fiscal Year Annual Research Report
Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide at Nanodiamond Grain Boundaries as Reaction Site
| Project/Area Number |
18K14192
|
|---|
| Research Institution | Yamaguchi University |
|---|
Principal Investigator |
楢木野 宏 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (70781334)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 二酸化炭素 / 電気化学還元 / ナノダイヤモンド薄膜 / 粒界 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
マイクロ波プラズマ化学気相成長法によりリンドープ多結晶ダイヤモンド薄膜を作製した．原料として，炭素源にアセトン，リン源に五酸化二リン(P2O5)を用いた．
ラマン分光測定および二次イオン質量分析(SIMS)測定より，作製した薄膜中にダイヤモンドが存在し，リン原子が導入されていることが確認された．リン原子濃度は，薄膜表面で約10^18 cm^-3であったが，薄膜内部では約10^16 cm^-3であった．これは，リン原子がダイヤモンド結晶表面や粒界に存在するアモルファスカーボン相に多く存在するためであると考えられる．
作製したリンドープ多結晶ダイヤモンド電極の水溶液中での電気化学特性を調査した結果，従来のホウ素ドープダイヤモンド電極と比較した結果，酸素発生電位はどちらも約2.5 V vs. Ag/AgClと大きな差はなかった．一方で，水素発生電位はリンドープ多結晶ダイヤモンド電極の方が過電圧が約1 V大きかった．そのため，リンドープ多結晶ダイヤモンド電極を用いることで，水溶液中の二酸化炭素を電気化学還元する際の競合反応である水の電解による水素発生反応を抑制可能である．
二酸化炭素を水溶液中にバブリングしながら-1.5 Vにおいて定電位電解を行った結果，還元生成物は主にギ酸であると推定された．これは，リンドープ多結晶ダイヤモンド電極から溶存二酸化炭素に電子が供給され，2電子還元反応が起こっていることを示す．
|
