光照射されたダイヤモンド電極による炭酸ガスの還元

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10480142
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 藤嶋 昭 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30078307)
• キーワード: ダイヤモンド / 炭酸ガスの還元 / 地球温暖化 / 環境問題 / エチレン / アルコール / 光電気化学

研究概要

近年の社会情勢において地球温暖化などの環境問題は深刻であり排気される炭酸ガスなどの再利用の必要性は緊急に解決しなければならない問題である。そこで炭酸ガスを還元・再資源化する電気化学的手法、特にダイヤモンド電極を利用した光電気化学法に着目し、資源的に有用性の高いエチレンやアルコールを得るシステムの開発、およびその応用範囲の拡大を最終目的として研究を遂行してきた。ダイヤモンド電極は作製時にドープ率を制御することにより抵抗率を10^5から10^2Ωcmまでコントロールでき、またバンドギャップは約5.5eVと非常に大きく、1000℃付近でも動作可能な新規材料である。本研究では広いバンドギャップから生まれる強いエネルギーを持つ電子・正孔に着目し、炭酸ガス還元を行う電極として初めてダイヤモンド薄膜を用いた。
本研究題目は本年度が最終年度でもあったので、これまでの研究成果を踏まえた上で総括的な研究を遂行してきた。炭酸ガスの光エネルギー還元のために、電極材料として用いたフリースタンデイングp型ダイヤモンド薄膜の作製とその光電気化学特性を評価し、光電気化学反応による二酸化炭素の還元について詳細に研究を行ってきた。これまで困難であった炭酸ガスの電気化学的反応がほぼ達成できた。下記について総括的な研究を行った。
1.マイクロ波プラズマCVD装置によるフリースタンディングp型半導体ダイヤモンド薄膜とその物性評価
2.ダイヤモンド薄膜電極による二酸化炭素の光電気化学的還元および他の電気化学法、光電気化学法および光触媒法などの比較

研究成果

• [文献書誌] B.V.Sarada: "Electrochemical Oxidation of Histamine and Serotonin at Highly Boron-Doped Diamond Electrodes"Anal.Chem.. 72・(7). 1632-1638 (2000)
• [文献書誌] E.Popa: "Slective Voltammetric and Amperometric Detection of Uric Acide with Oxidized Diamond Film Electrodes"Anal.Chem.. 72・(7). 1724-1727 (2000)
• [文献書誌] S.Okuyama: "Preparation of Periodic Mictrostructured Diamond Surfaces"Chem.Lett.. 534-535 (2000)
• [文献書誌] T.Tatsuma: "Microstructured TiO2 Tmplates for the Preparations of Size-Controlled Bryopsis Protoplasts as Cell Models. "Adv.Mater. 12・(9). 643-646 (2000)
• [文献書誌] Honda: "Electrochemical Characterization of the Nanoporous Honeycomb Diamond Electrode as an Electrical Double-Layer Capacitor"J.Electrochem.Soc.. 147・(2). 659-664 (2000)
• [文献書誌] O.Chailapakul: "The Electrooxidation of Organic Acids at Boron-Doped Diamond Electrodes"Electrochem.Commu.. 2. 422-426 (2000)
• [文献書誌] D.A.Tryk: "Recent Topics in Photoelectrochemistry : Achievement and Future Prospects"Electrochimica Acta. 45. 2363-2376 (2000)
• [文献書誌] T.Tatsuma: "Electron Transfer from Diamond Electrodes to Heme Peptide and Peroxidase"Anal.Chem.. 72・(13). 2919-2924 (2000)
• [文献書誌] T.N.Rao: "Recent Advance in Electrochemistry of Diamond"Diamond and Related Materilas. 9. 384-389 (2000)
• [文献書誌] A.Fujishima: "Titanium Dioxide Photocatalysis"J.Photochem.Photobiol.C : Photochem.Reviews. 1. 1-21 (2000)
• [文献書誌] A.Fujishima: "TiO2 Photocatalysts and Diamond Electrodes"Electrochimica Acta. 45. 4683-4690 (2000)
• [文献書誌] T.N.Rao: "Electroanalytical Study of Sulfa Drugs at Diamond Electrodes and Their Determination by HPLC with Amperometric Detection."J.Electroanal.Chem.. 491. 175-181 (2000)