0電界アシストによる欠陥制御セラミックス異種界面におけるCO_2分子の活性化

电场辅助激活缺陷控制陶瓷异种界面处的CO_2分子

基本信息

批准号：
08875164
负责人：
中村吉伸
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至 1997
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究においては機能性セラミックス異物質界面を触媒として利用してCO2を活性化し、CO2を有効利用が可能な分子に変換するための基礎資料を得ることを目的とする。炭酸ガス(CO2)を活性化するにあたっては、それに適した機能界面を設計しなければならない。センサーと触媒は表裏一体であることからCO2センサーとして優れた界面はCO2変換触媒としての性能を発揮するはずである。そのことを念頭におき、本研究は3つのパートに分けられる。まずCO2の関与する機能界面を探索する目的で、CO2感度を有するガスセンサーの探索・評価を行なった。酸化銅セラミックスを作製過程で急冷操作を行ったりアルカリ金属添加などにより単位格子をひずませることでCOおよびCO2ガスに対して活性な界面を得ることができた。次章では機能界面を実際に触媒として応用し、界面に電界を印加してその反応速度に対する印加電界の効果を論じた。CuO-ZnO界面に直流バイアスを印加することで一酸化炭素の酸化反応速度が制御されることが明らかとなり、逆バイアス印加で反応促進、順バイアス印加で抑制されることが明らかとなった。この現象は、CuO表面のフェルミ準位の変動による、表面吸着酸素上の有効負電荷量の変動によるものであると推測された。第3章では本研究遂行の過程で付加的に見いだされたZnO-ZnO単結晶ホモ界面における負性抵抗効果につき論じた。単結晶同士の界面でバリスタ特性発現のための添加物なしで大きな非直線電流電圧特性が得られることを確認した。この系は極微小領域に電界が集中する界面であり、高電界効果が触媒活性に与える影響を考察する上での一つの基礎資料となった。

在这项研究中，目的是获取使用功能性陶瓷外材料界面作为催化剂并将CO2转换为可有效使用的分子的基本材料。要激活二氧化碳（CO2），必须设计适合其的功能界面。由于传感器和催化剂是同一枚硬币的两个侧面，因此作为二氧化碳传感器的出色界面应证明其作为CO2转化催化剂的性能。考虑到这一点，这项研究可以分为三个部分。首先，我们搜索和评估了具有CO2敏感性的气体传感器，以搜索涉及CO2的功能接口。通过在生产过程中淬灭单位电池并通过碱金属拧紧单位细胞，可以获得CO和CO2气体的活动界面。在下一章中，将功能接口作为催化剂应用，并将电场应用于界面，以讨论应用电场对反应速率的影响。已经揭示了DC偏置在Cu-Zno界面上的应用控制一氧化碳的氧化反应速率，而反向偏置的应用会促进反应并通过正向偏置抑制反应。假定这种现象是由于CUO表面的费米水平的波动引起的表面吸附氧的有效负电荷的波动造成的。第3章讨论了Zno-Zno单晶同源面的负电阻效应，在本研究过程中还发现了这一点。已经证实，可以在单晶之间的界面上获得大型非线性电流 - 电压特性，而无需添加剂以开发静态特征。该系统是电场集中在极小区域的界面，它成为考虑高场对催化活性影响的基本资源。