| 研究課題/領域番号 |
22K14760
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
山口 晃 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (00756314)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 水熱電気化学 / 二酸化炭素還元 / 金属硫化物 / 水熱条件 / 電気化学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、温度と圧力を独自に制御可能な水熱電気化学系という、これまでにない独自のシステムを用い、「水熱条件下での電気化学的な物質変換」という新しい試みを行うことで、効率的な二酸化炭素(CO2)還元系の構築を狙う。低誘電率、高圧である水熱条件下ではより効率的かつ省エネルギーで進行することが期待される。本研究ではこの系を用いてこれまで未踏の化学空間における触媒作動条件を探索することで、電気化学への温度/圧力の影響を検討するとともに、効率的なCO2還元系構築に向けた指針を得る
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| 研究成果の概要 |
200℃までの温度範囲において精密な電気化学測定が実施可能なリアクターを作成し、電析法によりMnO2およびMoS2の合成を行った。前者においては、電析温度を変えることで結晶性ならびに形態が、圧力を変えることで格子定数が変化することが判明した。また、160℃で電析したMnO2はより低い温度で電析したものと比較して高い酸素発生活性を示した。また、同様にMoS2に関しても、電析圧力を変えることでCO2還元生成物の選択性が変化することが分かった。
さらに、水熱下での電気化学的CO2還元を試みた。その結果、100℃で反応を行った際には、より低い温度ではみられなかった炭素を2つ含む化合物が生成された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、水熱環境において電析合成を行うことで、電極触媒の局所構造を変化させ、それにより触媒活性ならびに選択性が制御可能であることを示した。これは、温度と圧力が独立に制御可能であるという本研究で開発したリアクターの特徴により可能となったことである。これらの成果は、温度/圧力可変の当リアクターを用いることで、より高活性な触媒を合成できる可能性を示すものである。
また、100℃以上の水中での電気化学的CO2変換は本研究が初の試みであり、今後本研究を推進していくことで、効率的なCO2変換系を構築できるだけでなく、水熱下での電気化学反応という新たな学理が構築できると期待される。
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