| 研究課題/領域番号 |
17H03127
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
杉本 渉 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (20313843)
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| 研究分担者 |
望月 大 東京電機大学, 工学部, 准教授 (90434315)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 触媒・化学プロセス / ナノ材料 / 表面・界面物性 / 無機工業化学 |
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| 研究実績の概要 |
CO2の電解還元に対して高活性を示す電極触媒を目指し，エッジを多く露出させた厚みが1 nm以下のAuナノシートを合成する。Auナノ粒子よりも安定で活性が高い新規触媒を得るために，活性エッジサイトを多く露出させた単原子～数原子層厚のサブナノAuナノシートを合成するとともに，ナノシートの配向性を制御し，物質輸送を最大化させる三次元化Auナノシート電極を創製する。
電気化学手法を利用し，RuナノシートにAuを部分的に被覆したRu@Auコアシェルナノシートを合成した。粒径約5 nmおよび約50 nmのAuナノ粒子に加えてシート状の形態が確認できた。Ru@Au-0.3ML(ns)/CのCuストリッピングボルタンメトリーから、Cu-UPDによりAu原子上に吸着したCuに起因する酸化電流を確認できた。Cu-UPDの酸化電気量から，Ru@Au-0.3ML(ns)/CのECSAは107 m2/(g-Au)であり，粒径2.9 nmのAuナノ粒子に相当する。
CO2飽和0.1 M KHCO3中におけるCO2電解還元を検討した。Ru(ns)/Cは-0.2 V vs. RHEから還元電流が観測された。CO2を含まない電解液中での測定と比較した結果、Ru(ns)はCO2還元反応に対して活性であると考えられる（生成物はCO, CH4, CH3OHと考えられる）。
Ru@Au(ns)/Cは-0.3 V vs. RHEから還元電流を確認でき，還元電流は-0.4 V vs. RHEでピークを示した。-0.4 V vs. RHEより正の電位における還元電流は，CO2還元に起因していると考えられる。ピークを示したことより，CO2還元反応の還元生成物が電極触媒を被毒したことにより不活性化した可能性が考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
計画にそってAuナノシートのＣＯ２還元特性評価を進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
（材料合成）
ナノシートサイズの形態制御を通して活性サイトの特定と活性サイト密度の向上を目指す。
（多孔質電極合成）
ナノシートの配向制御（水平，ランダム，垂直）を通して，物質輸送を最大化できる電極構造を導き出す。これらを通して大電流での電解の実現を目指す。
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