| 研究課題/領域番号 |
23K04840
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35010:高分子化学関連
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| 研究機関 | 島根大学 |
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研究代表者 |
山口 勲 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 教授 (00272708)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2025年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | CO2電解還元 / イミダゾリウム化合物 / 気体透過性高分子 / 高分子触媒 / サイクリックボルタンメトリー / 合成ガス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、申請者の先行研究を発展させて、より高活性なCO2電解還元触媒を開発することを目的とする。すなわち、電解質溶液中に分散させていた触媒を、金属電極に固定することで高活性化を目指す。このために、イミダゾリウム基をもつ気体透過性の高い高分子を合成する。これをキャスト法により各種金属電極上に薄膜化して、CO2電解還元触媒能を調べる。さらに、一層の反応装置中で白金と銀電極に固定化した触媒膜を用いてCO2を電解還元することで、合成ガス(CO + H2)を合成する触媒システムの構築も目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、CO2電解還元高分子触媒として機能する薄膜を金属電極上に作成して、CO2電解還元触媒能を評価することを目的としている。今年度は、高気体透過性高分子とCO2電解還元触媒として機能する各種イミダゾリウム化合物との複合膜のCO2電解還元触媒活性を評価した。
高気体透過性高分子としてポリ（トリメチルシリル-1-プロピン) (PTMSP)を用いた。イミダゾリウム塩には1-Butyl-3-methylimidazolium Tetrafluoroborate (Imi-1)、1-Butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (Imi-2)、1-Butyl-3-methylimidazolium Bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (Imi-3)、1-Butyl-2,3-dimethylimidazolium Bromide (Imi-4)を用いた。
PTMSPと各種 イミダゾリウム化合物の1:1物質量比の溶液を用いて白金電極上にキャストして作成した複合膜のCO2電解還元触媒を、サイクリックボルタモグラムにより評価した。いずれの複合膜もすべて、PTMSP単体膜よりも還元電流値が大きくなったことから、 イミダゾリウム化合物がCO2電解還元触媒として働いているが確認できた。また、電解質溶液中に水を100 μL, 200 μL, 300 μL, 400 μLを添加したときのCO2電解還元触媒活性を調べた。その結果、電解質溶液中の水分量が多いほど還元電流値が大きくなっており、水がCO2電解還元によるH2発生のプロトン源となっていることが確認できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
白金電極上に、PTMSPとイミダゾリウム化合物を混合して作成した薄膜が、CO2電解還元触媒活性を示すことを明らかにできた。高気体透過性高分子をマトリックスとして、白金電極上にCO2電解還元触媒であるイミダゾリウム化合物を固定することが、触媒の高活性化に寄与することがことを明らかにすることができたことから、現在までにおおむね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度は、高気体透過性高分子であるPTMSPにイミダゾリウム化合物を混合した薄膜のCO2電解還元触媒能を評価した。令和7年度は、イミダゾリウム化合物を化学結合によりPTMSPに導入した高分子を用いて、CO2電解還元触媒活性を評価する。
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