| 研究概要 |
本研究においては、導電性高分子のエネルギー関連材料への応用を目的として、(1)燃料電池電極触媒への応用、(2)耐放射線材料への応用、(3)可視光で作動する光触媒への応用、の三項目について、平成15,16,17年度の3年間にわたって研究を行う。これらの項目の内、平成15年度は項目1を主として項目3についても検討を行なった。得られた研究実績の概要を以下に述べる。
1.燃料電池用触媒としての機能
直接型メタノール燃料電池の開発において、高いメタノール酸化活性を有する電極触媒の開発は重要な課題である。ポリアニリンを修飾した電極上に貴金属として白金を電析させた複合電極の、メタノール酸化における有用性はすでに明らかにしている。本年度は、メタノール酸化活性に及ぼすポリマー作製条件の影響について詳細に検討すると共に、貴金属以外に卑金属のスズも担持した複合電極の触媒活性を検討した。
ポリアニリン電極上に、予めスズを電析させ、その後白金を電析させた複合電極のメタノール酸化活性は、白金のみを電析させた電極と比較して2〜3倍程度増加した。酸化電流の増加はスズの電折量に依存し、スズの量が多すぎると、複合電極の有用性はあまり顕著ではなかった。ポリマー作製条件の効果については、重合時のプロトン酸の種類が大きな影響を及ぼした。スズと白金とを共に電析させたポリアニリン電極においては、白金のみを電析させたポリアニリン電極の場合と同様に、ポリマーを硫酸中で合成した場合が最も高いメタノール酸化活性を示した。これまで述べてきた電極の触媒活性は、ボルタンメトリーを用いて比較的短い時間スケールでの活性を評価した結果である。クロノアンペロメトリーを用いて評価した結果、少なくとも1時間程度までは白金/スズ/ポリアニリン電極が高い触媒活性を維持することを確認した。
2.可視光作動光触媒としての機能
可視光を吸収する半導体高分子を光触媒とする、高効率な二酸化炭素の固定化反応の開発を目的として、予備的検討を行なった。半導体高分子としてポリメチルチオフェンを用い、その電気化学的挙動に及ぼす光照射や二酸化炭素の効果を検討した結果、光還元が進行する可能性が示された。ポリメチルチオフェンを電解析出させたITO電極を用いて、系中にフェノールを共存させて光反応を行なった。量はそれ程多くないが、二酸化炭素が固定化された生成物であるサリチル酸の生成を確認した。
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