| 研究課題/領域番号 |
20H02568
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28030:ナノ材料科学関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
神谷 和秀 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (50716016)
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| 研究分担者 |
岩瀬 和至 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (90846437)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2020年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
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| キーワード | CO2電解 / 有機構造体 / 高速電解 / 第一原理計算 / CO2電解還元 / 単一原子電極触媒 / ガス拡散電極 / 単一原子触媒 / COF / 単原子触媒 / CO電解還元 / 電子移動触媒 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
二酸化炭素の炭化水素への電気化学還元反応は安価でクリーンなケミカルフィードストックの製法として大きな注目を集めており、その要素材料である高効率な電極触媒の開発が望まれている。しかし、従来の電極触媒のほとんどは生成物が2電子還元生成物である一酸化炭素のみであった。本研究では多孔性共役系高分子細孔内に複数の金属活性中心を担持することで、多段階反応によって、より高付加価値な炭化水素類の合成をめざす。
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| 研究成果の概要 |
二酸化炭素(CO2)の電解還元は人工光合成系の要素技術として、その高活性化が強く望まれている。CO2電解の社会実装に向けては、高い反応速度と高い選択性を同時に満たす必要がある。近年、ガス拡散電極(GDE)を用いた気体状CO2の直接電解還元によって、反応を高速化しようとする試みが活発になりつつある。しかし、GDE上で高回転頻度で駆動する電極触媒は金属銅など一部の材料に限られ、高い反応選択性と高速反応を両立できる新規触媒材料の開発が喫緊の課題である。本研究では共有結合性有機構造体に単核金属中心を担持した電極触媒がガス状CO2の選択電極触媒のプラットフォームとして機能することを見出いだした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
CO2電解の高速化、高選択化は本技術の社会実装に向けた必須要件である。金属活性中心のみを入れ替えるだけで生成物を変化させることができる本材料は、電極触媒としての基盤材料である。また、構造特定が容易であることから、原理解明に向けたモデル化合物しても好適であり、今後広く研究対象となることが期待される。
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