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二酸化炭素と海水を原料とした有用有機物質の電気化学的創出

研究課題

研究課題/領域番号 26288109
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 無機工業材料
研究機関東京理科大学

研究代表者

中田 一弥  東京理科大学, 理工学部, 准教授 (70514115)

研究分担者 寺島 千晶  東京理科大学, 研究推進機構, 准教授 (00596942)
藤嶋 昭  東京理科大学, 学長室, 学長 (30078307)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2016年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2015年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2014年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
キーワード二酸化炭素排出削減 / 光触媒 / CO2還元 / ボロンドープダイヤモンド / 電解還元
研究成果の概要

本研究では、電気化学的還元(電解還元)法に着目し、エネルギー源として太陽光を用いて、二酸化炭素と海水を原料として、電解還元法で有用物質を生成する技術を確立した。具体的には、導電性ダイヤモンドを電極、二酸化炭素を溶解させた海水を電解液として用いた、太陽光発電を駆動力とした電解還元システムを構築し、有用有機物質を高効率・高選択的に生成することに成功した。また下記の成果が得られた。(1)ダイヤモンド電極にアミン修飾を行うことでギ酸の生成効率が向上した。(2) NaCl濃度が3.0 %の際に最も効率よく有機物が生成された。(3)ダイヤモンド電極とGaNを用いたCO2光電解還元システムを構築した。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 9件、 招待講演 7件) 図書 (2件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Effect of alkali-metal cations on the electrochemical reduction of carbon dioxide to formic acid using boron-doped diamond electrodes2017

    • 著者名/発表者名
      Norihito Ikemiya, Keisuke Natsui, Kazuya Nakata, Yasuaki Einaga
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 7 ページ: 22510-22514

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ionic-Liquid-Assisted Selective and Controlled Electrochemical CO2 Reduction at Cu-Modified Boron-Doped Diamond Electrode2016

    • 著者名/発表者名
      Nitish Roy, Yuta Shibano, Chiaki Terashima, Ken-ichi Katsumata, Kazuya Nakata, Takeshi Kondo, Makoto Yuasa, Akira Fujishima
    • 雑誌名

      ChemElectroChem

      巻: 3 号: 7 ページ: 1044-1047

    • DOI

      10.1002/celc.201600105

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective Production of Methanol by the Electrochemical Reduction of CO2 on Boron-Doped Diamond Electrodes in Aqueous Ammonia Solution2016

    • 著者名/発表者名
      P. K. Jiwanti, K. Natsui, K. Nakata, Y. Einaga
    • 雑誌名

      RSC. Adv.

      巻: 6 号: 104 ページ: 102214-102217

    • DOI

      10.1039/c6ra20466j

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Boron-doped diamond semiconductor electrodes: Efficient photoelectrochemical CO2 reduction through surface modification2016

    • 著者名/発表者名
      N. Roy, Y. Hirano, H. Kuriyama, P. Sudhagar, N. Suzuki, K. Katsumata, K. Nakata, T. Kondo, M. Yuasa, I. Serizawa, T. Takayama, A. Kudo, A. Fujishima, and C. Terashima
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 6 号: 1

    • DOI

      10.1038/srep38010

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ダイヤモンド電極を用いたCO2還元によるギ酸生成2017

    • 著者名/発表者名
      夏井敬介, 池宮範人, 冨﨑真衣, 岩川ひとみ, 中田一弥, 栄長泰明
    • 学会等名
      電気化学会第84回大会
    • 発表場所
      首都大学東京南大沢キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 銀担持ダイヤモンド光電極を用いた二酸化炭素の還元に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      平野裕衣里, ロイ二ティッシュ, 栗山晴男, 中林志達, 寺島千晶, 鈴木孝宗, 中田一弥, 勝又健一, 近藤剛史, 湯浅真, 藤嶋昭
    • 学会等名
      電気化学会第84回大会
    • 発表場所
      首都大学東京南大沢キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 電気化学的前処理による銀修飾ボロンドープダイヤモンド電極での二酸化炭素還元電位の低減2017

    • 著者名/発表者名
      中林志達, 平野裕衣里, 櫻井悠生, 岡崎晟大, 栗山晴男, RoyNitish, 鈴木孝宗, 中田一弥, 勝又健一, 藤嶋昭, 寺島千晶
    • 学会等名
      電気化学会第84回大会
    • 発表場所
      首都大学東京南大沢キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Efficient One Electron Transfer CO2 Reduction at Modified BDD Photoelectrode2016

    • 著者名/発表者名
      ロイ二ティッシュ, 平野裕衣里, 栗山晴男, 寺島千晶, 中田一弥, 藤嶋昭
    • 学会等名
      電気化学会第83回大会
    • 発表場所
      大阪・大阪大学吹田キャンパス
    • 年月日
      2016-03-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] CO2 Reduction in Aqueous Ammonium Hydroxide Solution2016

    • 著者名/発表者名
      プラステイカ・クリスマス・ジワンテイ, 夏井敬介, 中田一弥, 栄長泰明
    • 学会等名
      電気化学会第83回大会
    • 発表場所
      大阪・大阪大学吹田キャンパス
    • 年月日
      2016-03-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 銀担持ダイヤモンド光電極を用いた二酸化炭素の光電気化学的還元2016

    • 著者名/発表者名
      平野裕衣里, N. Roy, 栗山晴男, 寺島千晶, 鈴木孝宗, 中田一弥, 勝又健一, 近藤剛史, 湯浅真, 藤嶋昭
    • 学会等名
      第30回ダイヤモンドシンポジウム
    • 発表場所
      東京大学駒場リサーチキャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 銀担持BDDを用いた紫外線照射による二酸化炭素の光電解還元2016

    • 著者名/発表者名
      栗山晴男, R.Nitish, 平野裕衣里, 寺島千晶, 鈴木孝宗, 中田一弥, 勝又健一, 芹澤和泉, 藤嶋昭
    • 学会等名
      第23回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] One elecctron transfer CO2 photoelectrochemical reduction at metal modified boron doped diamond electrode2016

    • 著者名/発表者名
      Nitish Roy, Yuiri Hirano, Haruo Kuriyama, Chiaki Terashima, Kazuya Nakata, Akira Fujishima
    • 学会等名
      Carbon Capture and Storage Faraday Discussion
    • 発表場所
      University of Sheffield
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoelectrochemical Reduction of Carbon Dioxide at Silver Modified Diamond Semiconductor2016

    • 著者名/発表者名
      C. Terashima, N. Roy, Y. Hirano, N. Suzuki, K. Nakata, K. Katsumata, T. Kondo, M. Yuasa, A. Fujishima
    • 学会等名
      SIEMME'22
    • 発表場所
      Suzhou・Element Suzhou Science and Technology Town
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photocatalytic reduction of CO2 over Cu2O modified Zn-Cr layered double hydroxides2016

    • 著者名/発表者名
      H. Jiang, K. Katsumata, C. Terashima, K. Nakata, N. Matsushita, A. Fujishima
    • 学会等名
      SIEMME'22
    • 発表場所
      Suzhou・Element Suzhou Science and Technology Town
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CO2 Reduction on Boron-Doped Diamond Electrode in Aqueous Ammonia Solution2016

    • 著者名/発表者名
      P. K. Jiwanti, K. Natsui, K. Nakata, Y. Einaga
    • 学会等名
      PRiME 2016
    • 発表場所
      Honolulu・Hawai'i Convention Center
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Boron doped diamond semiconductor electrode: Surface modification and utilization for efficient photoelectrochemical CO2 reduction2016

    • 著者名/発表者名
      Nitish Roy, Chiaki Terashima, Norihiro Suzuki, Ken-ichi Katsumata, Kazuya Nakata, Akira Fujishima
    • 学会等名
      International Conference on Advances in Materials Science (ICAMS 2016)
    • 発表場所
      India・Raje Ramrao College
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photo-electrochemical reduction of CO2 using photocatalyst anode-boron doped diamond cathode hybrid system2015

    • 著者名/発表者名
      N. Chikamori, K. Nakata, C. Terashima, Y. Einaga, A. Kudo, H. Sakai, K. Sakai, A. Fujishima
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • 発表場所
      ホノルル・ハワイコンベンション・センター
    • 年月日
      2015-12-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reduction of carbon dioxide at boron-doped diamond2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Nakata
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • 発表場所
      ホノルル・ハワイコンベンション・センター
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アミン修飾 BDD 電極による CO2の電気化学的還元2015

    • 著者名/発表者名
      松本義規, 近森紀誉, 中田一弥, 寺島千晶, 勝又健一, 栄長泰明, 酒井健一, 酒井秀樹, 藤嶋昭
    • 学会等名
      第22回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
    • 発表場所
      千葉・東京理科大学野田キャンパス
    • 年月日
      2015-12-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 光触媒アノードとボロンドープダイヤモンドカソードのハイブリッド化による CO2の光電気化学的還元2015

    • 著者名/発表者名
      近森紀誉, 中田一弥, 寺島千晶, 勝又健一, 栄長泰明, 酒井健一, 酒井秀樹, 藤嶋昭
    • 学会等名
      第22回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
    • 発表場所
      千葉・東京理科大学野田キャンパス
    • 年月日
      2015-12-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Extending Research on Electrochemical Reduction of CO2 on Boron-Doped Diamond Electrodes2015

    • 著者名/発表者名
      D. Luo, K. Nakata, C. Terashima, Y. Einaga, A. Fujishima
    • 学会等名
      First International Symposium on Recent Progress of Energy and Environmental Photocatalysis
    • 発表場所
      Chiba・Tokyo University of Science
    • 年月日
      2015-09-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoelectrochemical Reduction of CO2 Using Photocatalyst Anode - Boron Doped Diamond Cathode Hybrid System2015

    • 著者名/発表者名
      N. Chikamori, K. Nakata, C. Terashima, T. Endo, K. Sakai, H. Sakai, Y. Einaga, A. Fujishima
    • 学会等名
      First International Symposium on Recent Progress of Energy and Environmental Photocatalysis
    • 発表場所
      Chiba・Tokyo University of Science
    • 年月日
      2015-09-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design and Application of Functional Materials for Energy and Material Conversion2015

    • 著者名/発表者名
      中田一弥
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      千葉・日本大学理工学部 船橋キャンパス
    • 年月日
      2015-03-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ボロンドープダイヤモンドによるCO2還元2015

    • 著者名/発表者名
      中田一弥
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      千葉・日本大学理工学部 船橋キャンパス
    • 年月日
      2015-03-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光触媒アノードとボロンドープダイヤモンドカソードのハイブリッド化によるCO2の光電気化学的還元2015

    • 著者名/発表者名
      近森紀誉, 中田一弥, 寺島千晶, 栄長泰明, 工藤昭彦, 酒井健一, 酒井秀樹, 阿部正彦, 藤嶋昭
    • 学会等名
      電気化学会第82回大会
    • 発表場所
      横浜・横浜国立大学
    • 年月日
      2015-03-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド電極を用いた電解還元による二酸化炭素の資源化2015

    • 著者名/発表者名
      中田一弥
    • 学会等名
      ニューダイヤモンドフォーラム 平成26年度第3回研究会
    • 発表場所
      東京・東京大学駒場リサーチキャンパス
    • 年月日
      2015-01-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ダイヤモンド電極を用いた二酸化炭素の電気化学的還元2015

    • 著者名/発表者名
      中田一弥
    • 学会等名
      ACT-C CO2還元・資源化ワークショップ
    • 発表場所
      東京・富士ソフト アキバプラザ
    • 年月日
      2015-01-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光触媒アノードとボロンドープダイヤモンドカソードのハイブリッド化によるCO2の光電気化学的還元2014

    • 著者名/発表者名
      近森紀誉, 中田一弥, 寺島千晶, 栄長泰明, 工藤昭彦, 酒井秀樹, 阿部正彦, 藤嶋昭
    • 学会等名
      第21回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
    • 発表場所
      東京・東京大学生産技術研究所コンベンションホール
    • 年月日
      2014-12-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 多孔質ホウ素ドープダイヤモンド電極を用いた二酸化炭素電解還元2014

    • 著者名/発表者名
      今村博文, 中田一弥, 寺島千晶, 近藤剛史, 栄長泰明, 湯浅真, 藤嶋昭
    • 学会等名
      第21回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
    • 発表場所
      東京・東京大学生産技術研究所コンベンションホール
    • 年月日
      2014-12-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ボロンドープダイヤモンド(BDD)電極を用いたCO2還元の高効率化2014

    • 著者名/発表者名
      瀧澤大, 近森紀誉, 中田一弥, 寺島千晶, 酒井秀樹, 藤嶋昭
    • 学会等名
      第21回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
    • 発表場所
      東京・東京大学生産技術研究所コンベンションホール
    • 年月日
      2014-12-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] High yield electrochemical production of formaldehyde from CO2 and seawater at boron-doped diamond electrode2014

    • 著者名/発表者名
      K. Nakata, C. Terashima, Y. Einaga, A. Fujishima
    • 学会等名
      ICARP2014
    • 発表場所
      淡路・国際会議場
    • 年月日
      2014-11-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 機能性材料を用いたエネルギー・物質変換2014

    • 著者名/発表者名
      中田一弥
    • 学会等名
      次世代産業カレッジ
    • 発表場所
      東京・東京理科大学森戸記念館
    • 年月日
      2014-10-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Reduction of CO2 at Boron-Doped-Diamond Electrode2014

    • 著者名/発表者名
      中田一弥
    • 学会等名
      SIEMME'20
    • 発表場所
      中国・成都
    • 年月日
      2014-09-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 二酸化炭素を用いた化学品製造技術2016

    • 著者名/発表者名
      中田一弥, 寺島千晶, 勝又健一, 藤嶋昭, 栄長泰明
    • 総ページ数
      305
    • 出版者
      S&T出版
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
  • [図書] Photoelectrochemical Solar Fuel Production2016

    • 著者名/発表者名
      Pitchaimuthu Sudhagar, Nitish Roy, Raman Vedarajan, Anitha Devadoss, Chiaki Terashima, Kazuya Nakata, Akira Fujishima
    • 総ページ数
      559
    • 出版者
      Springer International Publishing
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 導電性ダイヤモンド電極を用いたギ酸製造方法及び装置2017

    • 発明者名
      池宮範人, 夏井敬介, 栄長泰明, 中田一弥
    • 権利者名
      池宮範人, 夏井敬介, 栄長泰明, 中田一弥
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-037580
    • 出願年月日
      2017-02-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 二酸化炭素還元装置および還元方法2016

    • 発明者名
      寺島千晶, 平野裕衣里, ロイニティッシュ, 中田一弥, 他7名
    • 権利者名
      寺島千晶, 平野裕衣里, ロイニティッシュ, 中田一弥, 他7名
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-150546
    • 出願年月日
      2016-07-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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