| 研究課題/領域番号 |
16510095
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| 研究機関 | 奈良工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
泉 生一郎 独立行政法人国立高等専門学校機構奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 教授 (50043477)
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| 研究分担者 |
片倉 勝己 独立行政法人国立高等専門学校機構奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 助教授 (80169466)
京兼 純 独立行政法人国立高等専門学校機構奈良工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (50043469)
石丸 裕士 独立行政法人国立高等専門学校機構奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 助教授 (70270311)
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| キーワード | 塩化銅 / 黒鉛層間化合物 / ナノ層間制御 / 水素生成 / 二酸化炭素還元 / 電極触媒 |
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| 研究概要 |
本研究は、黒鉛のナノ層間を制御することにより新しい型の触媒を創製し、この触媒を使った水素生成と二酸化炭素還元固定化の技術開発を目指すものである。
本年度は、塩化銅-黒鉛層間化合物を合成し、研究代表者らが既に明らかにしている金属塩化物-黒鉛層間化合物の光感応性について検討を加えるとともに、水分解からの水素生成及び二酸化炭素還元に対する電極触媒としての有効性を調べた。
先ず、高品質のホスト黒鉛材料を金属塩化物と混合し、真空下、400℃〜500℃のガラスアンプル内で数日間反応させて、各種ステージ構造とインターカレート量の異なる層間化合物を合成した。合成した層間化合物は走査型電子顕微鏡やX線回折法などによる表面観察と構造解析を行い、併せステージ構造を明らかにした。
合成した塩化銅-黒鉛層間化合物の断面をカットし、ガラス管に封入して作成した電極を、硫酸カリウム水溶液中、キセノン光及びモノクロメーターで波長制御した単色光を照射しつつ電気化学システムを用いて光電流の電極電位依存性やフラットバンド電位の液性による影響を調べ、光応答メカニズムについての考察を行った。
この黒鉛層間化合物の光応答とは別に、水素生成と二酸化炭素還元に対する電極触媒としての可能性についても検討を行った。なお、水素生成については先ず金属と酸との反応及び水素化カルシウムと水との反応について、従来欠落していた反応速度論的及び熱力学的データを得るための基礎的研究を行った。また、二酸化炭素を飽和した炭酸水素カリウム水溶液中での二酸化炭素還元を実施したところ、一酸化炭素とメタンといった二酸化炭素からの還元生成物が得られ、電極の安定化を図れば、塩化銅-黒鉛層間化合物が有効な電極触媒となり得ることを示した。
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