活性水素発生能および捕捉能を有する二重修飾膜電極によるCO_2電気化学的還元

使用具有活性氢产生和捕获能力的双修饰膜电极电化学还原CO_2

• 批准号: 05225225
• 负责人: 小倉 興太郎
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05225225/
• 关键词: 炭酸ガス; 二重修飾膜電極; 電極触媒; 導電性高分子膜; 乳酸

CO_2の転換方法として,電気化学的,光化学的あるいは高温触媒プロセスが提案されているが,そのプロセスに必要なエネルギー,還元剤,生成物の付加価値などを考慮する常温・常圧で進行する電気化学方法が最も有力である。しかし,この方法の欠点は大きな過電圧を必要とすることと反応速度が遅いことである。この点を克服する鍵は電極触媒の開発にある。本研究では,この目的に沿った電極触媒系を開発するために,異なる機能を有する膜を二重に修飾した電極あるいはその膜に金属錯体または活性配位子を固定した電極を用いてCO_2の接触電気化学的還元を試みた。電極系は,不活性金属/第1膜/第2膜(金属錯体または配位子を包含)/溶液から成る。第1膜は,プロトンを容易に還元し(水素過電圧が小さく),活性な水素原子を発生するプルッシアンブルー(PB)やモリブデンブルー(MB)である。第2膜は,CO_2捕捉あるいはCO_2拡散の可能な導電性高分子膜,ポリメチルピロール(PPy),ポリアニリン(PAn)などである。第2膜には,金属錯体や配位子を取り込ませ,その機能を一層高めた。PPy/MB/Pt電極を用いてCO_2を長時間電解還元したところ,還元生成物としてメタノール,エタノール,乳酸,アセトアルデヒド,アセトンがえられた。特に,乳酸の選択性が大きく,80%以上であった。CO_2還元の電流効率は最高で約40%であった。還元生成物は主として溶液と修飾膜中から検出された。反応後の修飾膜のFTIRスペクトルを測定したところ,-CHO,-COOH,-CHOH,-CO-,-OH,の存在が確認され,CO_2の還元生成物や反応中間体の膜への吸着が認められた。還元生成物の収率と選択率は修飾膜と膜に固定された金属錯体や配分子の種類に大きく依存した。還元機構としては,活性水素によるCO_2の段階的水素化が提案された。

CO_2 conversion methods, electrochemical and photochemical methods, including high temperature catalyst conversion, all kinds of catalyst conversion, reduction, and product conversion, are considered to be the most powerful methods at room temperature and normal pressure. The method is to increase the voltage and speed. The key to overcoming this problem is the development of electrode catalysts. The purpose of this study is to develop a new type of electrode, and a new type of electrode. Electrode system: inactive metal/1st film/2nd film (metal complex, ligand)/solution. The first film is easy to return to the original (water element overvoltage is small), active water element atom is generated from the original (PB) and the original (MB). The second film is a conductive polymer film with CO_2 capture and CO_2 dispersion potential. The second film is a metal complex ligand, and its function is one layer high. PPy/MB/Pt electrode is used to electrolyze CO_2 for a long time, and the products of reduction are as follows: Special, lactic acid selectivity is large, more than 80% of the time. The highest CO_2 conversion efficiency is about 40%. The product of the reduction is mainly in solution and modified in film. FTIR spectra of modified films were determined. The existence of-CHO,-COOH,-CHOH,-CO-,-OH was confirmed. The adsorption of CO_2-reducing products and intermediates on modified films was also confirmed. The yield and selectivity of redox products depend greatly on the type of metal ligand and the type of metal ligand. The mechanism of reduction of CO_2 and active water is discussed.

项目成果

Kotaro Ogura: "Effect of Temperature on Photoassisted Reduction of Carbon Dioxide with Preadsorbed Ammonia on Silica-supported Iron." J.Mol.Catal.79. 47-54 (1993)

Kotaro Ogura：“温度对二氧化硅支撑铁上预吸附氨光辅助还原二氧化碳的影响。”

小倉興太郎: "無機化学演習" 丸善株式会社, 185 (1993)

小仓小太郎：《无机化学练习》丸善株式会社，185（1993）

Kotaro Ogura: "Electrocatalytic Reduction of Carbon Dioxide to C_1-C_3 Compounds at a Cobalt Complex-Immobilized Dual-Film Electrode." Environmental Aspects of Electrochemistry. 66-77 (1993)

Kotaro Ogura：“在钴络合物固定双膜电极上将二氧化碳电催化还原为 C_1-C_3 化合物。”

Kotaro Ogura: "Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide on Dual-Film Electrodes Modified with Cobalt(II) and Iron(II) Complexes." J.Electrochem.Soc.141. 419-424 (1994)

Kotaro Ogura：“用钴 (II) 和铁 (II) 络合物修饰的双膜电极电化学还原二氧化碳。”

Kotaro Ogura: "Novel Preparation of Electrically Conducting Poly(vinyl chloride) by Photo-dehydrochlorination from PVC/PPy Composite Film." J.Polymer Science;Part A:Polymer Science. 32. 33-38 (1994)

Kotaro Ogura：“通过 PVC/PPy 复合薄膜光脱氯化氢制备导电聚氯乙烯的新方法。”