超音波場における電極触媒の超活性化

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09218221
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 野中 勉 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (00016528)
• 研究分担者: 跡部 真人 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (90291351)
• キーワード: 超音波 / 電極触媒 / 超活性化

研究概要

電極触媒反応の速度は電極触媒能だけで律せられず、電解液中の出発基質分子の電極表面への物質移動(拡散)によっても支配される。したがって、物質移動すなわち電解液の撹拌状態が技術的制約から不十分なら、電極触媒能は十分に発揮されない。一方、超音波のアジテーション効果は局所的に超高速流を発生させるので、電極に超音波を照射すれば、電極反応速度は物質移動律速から開放され、本来の電極触媒能は完全に発揮され得ると着想し、本研究では微粒子半導体光触媒を用いる光電極触媒系ならびレドックスメディエーターによる間接電解系においてこの原理の妥当性を検証した。その結果、いずれの電極触媒系においても超音波のアジテーション効果により機械撹拌等ではとうてい達成のできない反応速度が例外なく得られることが実証された。また、電極触媒反応速度と超音波の出力強度との関連性ならびに反応の高効率化すなわち超高速流を発生させるためにはキャビテーションの生起が必須要件であるという超音波側の満たすべき要素についても実験ならび理論的に解明された。さらには上述のアジテーション効果のみならず超音波が電極触媒の機能をも向上させ得る事例が見出され、超音波効果利用の意義が広がるとともに普遍的な電極触媒電解の技術手法のひとつとして確立された。

研究成果

• [文献書誌] M.ATOBE, S.FUWA, N.SATO and T.NONAKA: "Ultrasonic Effects on Electroorganic Processes.Part.5" Denki Kagaku. 65. 495-497 (1997)
• [文献書誌] M.ATOBE and T.NONAKA: "Ultrasonic Effects on Electroorganic Processes.Part6." Ultrasonics Sonochem.4. 17-21 (1997)
• [文献書誌] M.ATOBE and T.NONAKA: "Ultrasonic Effects on Electroorganic Processes.Part7." J.Electroanal.Chem.425. 161-166 (1997)
• [文献書誌] M.ATOBE and T.NONAKA: "Ultrasonic Effects on Electroorganic Processes.Part8." Chem.Lett.323-324 (1997)
• [文献書誌] M.ATOBE and T.NONAKA: "Ultrasonic Effects on Electroorganic Processes.Part9." Bull.Chem.Soc.Jpn. (in press).
• [文献書誌] H.FUJIWARA, M.ATOBE, H.KANETSUNA and T.NONAKA: "Ultrasonic Effects on Electroorganic Processes.Part10." J.Chin.Chem.Soc.(in press).
• [文献書誌] 野中勉: "超音波のよる化学工業の革新:超音波利用による技術の高度化と革新への期待と可能性" 超音波TECHNO. 9. 1-2 (1997)
• [文献書誌] 辰本伸英、藤井茂忠、野中勉: "電気化学プロセスにおける超音波の利用:分析、および電解技術の高度化" 超音波TECHNO. 9. 18-23 (1997)
• [文献書誌] 跡部真人、野中勉: "ソノエレクトロケミストリーの新展開・超音波照射場における有機電極反応" 日本化学会誌. (印刷中).
• [文献書誌] 佐藤尚武、野中勉: "電解酸化重合ポリ(2,3,5,6・テトラフルオロアニリン)膜被覆電極の電気化学的触媒活性に及ぼす疎水性効果" 日本化学会誌. 6. 451-455 (1997)
• [文献書誌] 跡部真人: "新たな展開を見せるソノエレクトロケミストリー" 電気化学および工業物理化学. 65. 560-560 (1997)