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2019 年度 研究成果報告書

精密制御積層膜を用いた二酸化炭素光燃料化高速化と動的作用過程の顕微分光追跡

研究課題

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研究課題/領域番号 17K05961
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 エネルギー関連化学
研究機関千葉大学

研究代表者

泉 康雄  千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (50251666)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード低炭素化学 / 再生可能エネルギー / 触媒・化学プロセス / 太陽電池 / 二酸化炭素 / 光燃料化 / 同位体標識 / 光触媒
研究成果の概要

二酸化炭素の光燃料化を中心に基礎的研究を行った。再生可能エネルギーにより、CO2を再び燃料にすることができれば、新たなカーボンニュートラルサイクルを構築できる。継続研究を基に、層状複水酸化物およびTiO2を基にして、高圧条件および精密制御積層膜をテストしたが、試料中炭酸イオンおよび結晶水等の存在のため、CO2からメタノールおよびメタン生成経路を証明できなかった。そこで、ZrO2に銀および金を添加した触媒を開拓し、質量クロマトグラムの経時追跡により、13CO2から13CO生成を直接証明した。さらに、X線スペクトルにより、銀および金が光を熱に変換し、活性化水素によりCO2還元が進むことを見出した。

自由記述の分野

触媒化学、X線分光、環境化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

CO2の光燃料化の研究は広く行われているが、CO2からの反応経路を明らかにした研究は非常に限られている。本研究では同位体標識13CO2を用いて、質量クロマトグラムにより13CO2から12COへの経路を直接明らかにした点に学術的意義がある。赤外スペクトルも併用することで、光触媒表面での13CO2からの変換も明らかにしている。X線スペクトルにより、銀および金が光を吸収し、それが熱に変わる際の温度変化をCO2光燃料化反応中に追跡する方法も確立した。並行して実施した、単セルで2 V以上得られる光触媒式太陽電池と合わせて、実用化も目指す点で社会的意義も有する。

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公開日: 2021-02-19  

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