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半導体を用いた人工光合成システムによる二酸化炭素の固定

使用半导体人工光合作用系统固定二氧化碳

基本信息

批准号：
03203232
负责人：
伊藤要
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
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：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

CO_2の光電気化学還元については裸のpーGaPを用い、電極表面処理および電解液への金属イオン添加の影響を検討した。CO_2の電気化学還元に対し興味ある挙動を示す亜鉛およびZnO電極について、さらに、ガス拡散電極を用いたCO_2の電気化学還元等について検討を加え、以下の結果を得た。(1)金属Zn電極を用い、Zn^<2+>イオンを添加した0.1M KHCO_3溶液中でCO_2の電気化学還元を行い、Zn^<2+>イオンの電極からの溶解と電極への析出の、CO_2の電気化学還元に対しての影響を検討した結果、COの生成効率が低かったKHCO_3水溶液でもZn^<2+>イオンの添加によりCO生成効率が増大し、0.5mmo1/1以上で70%に達し、飽和した。さらに、メタノ-ル合成触媒として使用されているZnOを加圧成形後焼結し、種々の処理の後電極として用い、CO_2の電気化学還元を行った。ZnOを用いると、主生成物はCOで、効率の最大値を与える電位が金属Znに比べ貴側に約0.25Vシフトした。(2)CO_2を捕集し有用な生成物をより選択的に得ることができる金属錯体触媒のモデルとして、数種の置換不活性な遷移金属錯体に着目して合成し、その特性を検討した結果、[Co(III)X(N)_5]型錯体が有効であることがわかった。(3)金属触媒として金属状銅粉末を添加したガス拡散電極を調製した。担体のカ-ボン粉末、PTFEディスパ-ジョンと銅粉末の組成比、銅粉末の純度・粒径、成形圧力などを変数として検討した結果、銅粉末の粒径は細かい程、純度は高い程よく、その他のファクタ-にはそれぞれ最適値があることがわかった。(4)これまで検討してきたpーGaPの(100)面ウエハ-を用い、王水でエッチングした後、各種金属イオン(金、銀、銅、亜鉛、インジウム)を添加したKHCO_3水溶液中で、CO_2の光電気化学還元挙動を検討した。その結果、定電流光電気化学還元の際に、生成物および電極電位の経時的挙動が金属イオンの種類によって大きく異なることがわかった。

The effects of electrode surface treatment and electrolyte metal addition on the photoelectrochemical reduction of CO_2 were discussed. CO_2 and its electrochemical reduction are discussed in detail. The following results are obtained. (1)The effect of Zn on the electrochemical reduction of CO_2 in 0.1M KHCO_3 solution was investigated. The results showed that the CO generation efficiency was lower than that in 0.1M KHCO_3 solution. The CO generation efficiency was higher than that in 0.1M KHCO_3 solution. 0.5mmO1/1 or more 70% up to saturation. In addition, ZnO is used in the synthesis of catalysts and materials, and is pressure-molded and sintered. After processing, the electrodes and materials are used, and the electrochemical reduction of CO_2 is carried out. When ZnO is used, the main product is CO, and the maximum value of the efficiency is about 0.25V on the expensive side of the metal Zn. (2)CO The characteristics of [Co(III)X(N)_5]-type catalysts were investigated. (3)Metal catalyst is added to the dispersion electrode. The composition ratio of copper powder, PTFE powder and copper powder, the purity, particle size and forming pressure of copper powder were studied. The particle size of copper powder was changed from fine to high, and the optimum value of other copper powder was changed from high to low. (4)The photoelectrochemical reduction of CO_2 in KHCO_3 aqueous solution was studied after the addition of various metals (gold, silver, copper, lead, etc.) to the (100) surface of GaP. The results show that when the current is constant, the reaction time of the product and the electrode potential is different, and the type of metal is different.