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メタノール溶媒に炭酸ガスを吸収させ、銅電極を用いて高い電流効率でメタンを生成させることが可能となりつつあるためが、エチレンやエタンなどのさらなる高次炭化水素を得るためには、電極設計が重要な鍵となる。本研究では、各種金属によるナノチューブ電極を作製し、その電極を用いてメタノール溶媒中での電気化学的還元特性の検討を試みた。
金属ナノチューブ電極の作製方法として、様々な手法が提案されているが、簡便性と再現性を考慮して、陽極酸化法による酸化チタンナノチューブを作製し、その表面に金属を蒸着することにより金属ナノチューブを作製することを検討した。特に、ベースの酸化チタンナノチューブの形状を制御することに充填を置き、研究を進めた。
まず、ベースとなる酸化チタンナノチューブの作製のために、チタン板をフッ酸イオン存在中において水溶液中で陽極酸化を行い、印加電圧、印加時間、電流値、水溶液の組成などを細かく制御・最適化することにより、チタン板上に酸化チタンナノチューブを生成することができた。陽極酸化条件を検討し、ナノチューブの直径、長さを制御できる条件をある程度見出すことができ、作製した酸化チタンナノチューブとテンプレートとして、イオンコーターを用いて、金属ナノチューブを作製することができた。さらに、この酸化チタンナノチューブ上に金や銅をスパッタリングによりコーティングし、金や銅のナノチューブを作製することができた。その金属ナノチューブを用いて炭酸ガスの電気化学的還元を試みた。比較的、高効率で炭酸ガスを還元することができたが、さらなる効率の向上が求められる。
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