分子修飾ポーラス電極の開発―燃料電池への応用―

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01F00087
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 大坂 武男 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授
• 研究分担者: EL?DEAB Mohamed Saada 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 外国人特別研究員
• キーワード: ナノ微粒子 / 酸素 / 電解還元 / 電極触媒作用 / 過酸化水素 / 自己組織化単分子膜 / 金微粒子 / 電気化学

研究概要

本研究は,エネルギー変換効率が高く、環境負荷の低いエネルギー変換プロセスとしてその開発が期待されている燃料電池や空気電池における酸素電極の新たな開発を目的として行われ、次の成果を得た。
1.金錯体水溶液のパルス電解析出法により、ナノメートルサイズの金微粒子を様々な電極基板上に作製できることを見出した。
2.金ナノ微粒子修飾金電極は、金バルク電極と比較して酸性溶液中での酸素の過酸化水素及び過酸化水素の水への還元反応を著しく触媒する特異な電極触媒能を発現することをはじめて見出し、その速度論的解析を行った。
3.金微粒子の特異な電極触媒作用は、それを構成する各単結晶面の比率と関連することを明らかにした。
4.各種チオール化合物の自己組織化単分子膜を多結晶金電極のある特定の単結晶面だけに飽和吸着量以下吸着させる原理を確立した。Au(100)及びAu(110)面にチオールを吸着させた金多結晶電極では、酸素の過酸化水素への2電子還元反応は準可逆反応であることをはじめて発見し、その反応メカニズムを解明した。

研究成果

• [文献書誌] M.S.El-Deab: "Hydrodynamic Voltammetric Studies of the Oxygen Reduction at Gold Nanoparticles-Electrodeposited Gold Electrodes"Electrochim.Acta. 47. 4255-4261 (2002)
• [文献書誌] M.S.El-Deab: "An Extraordinary Electrocatalytic Reduction of Oxygen on Gold Nanoparticles-Electrodeposited Gold Electrodes"Electrochem.Commun.. 4. 288-292 (2002)
• [文献書誌] M.S.El-Deab: "Quasi-Reversible Two-Electron Reduction of Oxygen at Gold Electrodes Modifide with a Self-Assembled Submonolayer of Cystein"Electrochem.Commun.. 5・3. 214-219 (2003)
• [文献書誌] M.S.El-Deab: "Electrochemcal Reduction of Oxygen on Gold Nanoparticles-Electrodeposited Glassy Carbon Electrodes"J.Electrochem.Soc.. (in press). (2003)
• [文献書誌] C.R.Raj: "Gold Nanoparticle Arrays for the Voltammetric Sensing of Dopamine"J.Electroanal.chem.. 543・2. 127-133 (2003)
• [文献書誌] L.Mao: "Mechanistic Study of the Reduction of Oxygon in Air Electrode with Manganese Oxides"Electrochim.Acta. 48・8. 1015-1021 (2003)
• [文献書誌] T.Ohsaka(分担): "Metal Complexes and Metals in Macromolecules"Wiley-VCH(in press). (2003)