二酸化炭素還元触媒へ向けた金属/有機ハイブリッド電極の電気化学的自己組織化

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では、二酸化炭素の効率的なエネルギー資源への変換に向け、二酸化炭素還元反応の高活性化と還元生成物選択性の向上を実現する、高分子と金属とを組み合わせた電極を基盤とする金属/有機ハイブリッド電極触媒の開発を目指している。二酸化炭素を有用な資源である炭化水素へと電気化学的に還元することが可能な唯一の金属である銅を金属種として、また、二酸化炭素を高濃度で且つ強く吸着することが期待でき、カチオン密度が大きく、高い反応性を持つルミノールおよびメラミンをモノマーとして選定した。ルミノールおよびメラミンを電解重合によりポリマー化することで基板との接触の良さと高い導電性を実現し、さらにその電極上に金属銅を電解析出法で堆積させることで金属/有機ハイブリッド触媒を得た。電解重合後の電極について、硫酸を含む水溶液中でサイクリックボルタンメトリーを測定し、それぞれのレドックスピークの出現によりルミノールおよびメラミンのポリマー化を確認し、銅の析出はXRDパターンによって確認した。メラミンの重合物上に銅を電析すると、金属銅のみでなく亜酸化銅が析出するというとても興味深い結果が得られた。ポリメラミンは酸素還元触媒として機能することが報告されていることから、この場合は、金属銅電析浴中で、金属銅電析反応と酸素還元反応とが同時に起こり、酸素還元反応で生じた水酸化物イオンが銅イオンと反応することで、部分的に亜酸化銅が析出したと考察された。