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

基本信息

批准号：
06217213
负责人：
小倉興太郎
金额：
$ 1.41万
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：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は無機導電体と導電性高分子膜を積層化した電極を用いて水溶液中でCO_2を低過電圧でC_3などの高付加価値物質に変換することである。無機導電体としてはプルッシアンブルー(PB)やモリブデンブルー(MB)を、導電性高分子膜としてはポリアニリン(PAn)やポリピロール(PPy)を用いた。さらに、導電性高分子膜には種々の金属錯体を電気化学的方法あるいはself-assembling法によって固定した。CO_2の電解還元はKC1水溶液中で定電位法で行った。生成物の定量はガスクロ、液クロ、スチームクロマト、有機酸分析システム装置を用いて行った。修飾膜に吸着した生成物あるいは反応中間体はFT-IR反射吸収スペクトル法で同定した。また、電解前後の電極形態をSTMによって観察した。種々の修飾電極を用いて、CO_2を長時間電解したところ、二重修飾膜電極においてC_1(ギ酸、メタノール)、C_2(エタノール、アセトアルデヒド)、C_2(乳酸、アセトン、1-プロパノール)が得られた。さらに、高分子膜を金属錯体(Bis(1,8-dihydroxynaphthalene-3,6-disulphonato)iron(II)など)で修飾すると、乳酸とギ酸の生成量が飛躍的に増大し、CO_2還元の電流効率は10.1%に達した。生成物の収量を電解における通過電気量に対してプロットしたところ、ギ酸は電解開始と同時に生成したが、他の化学種の生成にはある誘導期(電気量)が必要であった。誘導期後、乳酸生成が最大となり、電気量に比例して増加した。電解後の電極のFT-IR表面反射スペクトルの測定によれば、-OH、-COOH、-CO、-CHOH、-CHOの存在が確認された。これらの結果より、CO_2還元の前駆体はギ酸であり、アルコール、アルデヒドを経て最終的に乳酸となるプロセスが示唆された。

这项研究的目的是使用由无机导体和导电聚合物膜制成的电极在低过电压下将CO_2转换为高增值物质，例如在水溶液中的C_3。普鲁士蓝（Pb）和钼蓝（MB）用作无机导体，以及聚苯胺（PAN）和多吡咯（PPY）用作导电聚合物膜。此外，各种金属复合物通过电化学或自组装固定在导电聚合物膜上。通过恒定电势方法在KC1水溶液中进行了CO_2的电解还原。使用气体铬，液体铬，蒸汽铬和有机酸分析系统对产物进行定量。通过FT-IR反射吸收光谱鉴定出吸附在修饰膜上的产物或反应中间体。此外，通过STM观察到电解之前和之后的电极形态。使用各种修饰电极将CO_2进行长时间电解，然后在双重修饰的膜电极上获得C_1（甲酸，甲醇），C_2（乙醇，乙醛）和C_2（乳酸，丙酮，1-丙醇）。此外，当聚合物膜被金属络合物（例如BIS（1,8-二羟基苯乙烯-3,6-二甲状腺）铁（II））进行修饰时，乳酸和甲酸的产生急剧增加，并降低了CO_2减少的当前效率。当绘制产物的产量与通过电解的电力量绘制时，在电解开始的同时生产了甲酸，但是形成其他化学物种需要一定的诱导周期（电量）。诱导阶段后，乳酸产生达到其最大值，并与电量成比例增加。电解后电极的FT -IR表面反射光谱的测量证实了-OH，-COOH，-CO，-CO，-CHOH和-CHO。这些结果表明，甲酸是CO_2还原的前体，并且最终通过酒精和醛成为乳酸的过程。