単結晶電極の表面原子配列と電極反応活性

单晶电极的表面原子排列与电极反应活性

• 批准号: 10131212
• 负责人: 堀 善夫
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10131212/
• 关键词: 二酸化炭素; 電気化学還元; 白金; 銅; 単結晶; 電極; 電極触媒; 反応選択性

本研究課題は、二酸化炭素の電気化学還元をエネルギー貯蔵プロセスに応用することを目的として、そのための優れた電極触媒を設計する指針を求めるものである。本年は二酸化炭素の還元に優れた特性を有するCuとPtの単結晶を電極として、その触媒活性と表面原子配列との関係を解明することを目的とした。Cu単結晶(直径10mm)をBridgeman法によって作成し、結晶面を決定した後、表面処理したものを電極とした。各単結晶電極の微分容量値を測定し、その値から零電荷電位(PZC)を求めた。結晶の表面を形成する際に切断される結合数broken bond density(d_<bb> )とPZCが良い相関にあることから、本研究で用いられた結晶面の原子配列は、正しく方位されていることが確認された。次にCu単結晶電極のいろいろな原子配列について、二酸化炭素の電気化学還元の反応活性を調べた。結晶面として(111),(755),(533),(311),(511),(100),(210),(110)を選び、5mA/cm^2の定電流密度で、CO_2の電解還元を行った。結晶面によって反応生成物は大きく変動し、(511)面ではエチレンとエタノールの生成が起こりやすく、(111)ではメタンの生成が圧倒的であった。そのC1とC2物質の選択性の違いは、10倍を越える。このように本研究課題では、二酸化炭素の還元でエチレン、エタノールを選択的に生成する電極触媒の条件を明らかにしつつある。白金電極上でCO_2は表面の吸着水素によって還元されて、吸着Coが生成す。この反応に対する単結晶の基本指数面の電極触媒活性は、Pt(110)>>Pt(100)>>Pt(111)である。白金単結晶の高指数面の電極としてPt(S)-[n(111)x(111)],Pt(S)-[n(111)x(100)],Pt(S)-[n(100)x(111)]なるシリーズの電極を選択し、本反応の電極触媒活性を調べたところ、ステップ密度の高い面方位の電極がﾞCO_2還元活性が高く、また(100)ステップより(111)ステップを有する結晶面の方が高い活性を有することがわかった。結晶シリーズとしての活性の順序は、Pt(S)-[n(111)x(100)]<Pt(S)-[n(100)x(111)]<Pt(S)-[n(111)x(111)]である。対象とした面の中ではPt(110)が最も活性は高い。

In this study, the subject of this study, carbon diacidizing, electrochemical chemistry, chemical analysis, electrical chemistry, electrical chemistry, chemical analysis, carbon diacid, carbon diacid, electrochemistry, chemistry, chemistry and chemistry. This year, the properties of diacidized carbon reducer are as follows: Cu, Pt, electron microscopy, catalytic activity, surface atoms, temperature, temperature and temperature. The Cu crystal (diameter 10mm) and the Bridgeman method were used to determine the crystal plane. After the crystal plane was determined, the surface modification was performed. The differential capacity measurement and the zero charge potential (PZC) of each crystal were measured and calculated. The results show that the number of bond (broken bond density) on the surface of the crystal is formed, and the binding number of the PZC is good. In this study, we use the crystal plane of the crystal surface of the crystal, the atomic alignment, the positive azimuth, the orientation and the orientation to confirm the temperature. The secondary Cu results show that the atoms are equipped with carbon dioxide, diacidized carbon electrochemistry and anti-active carbon chemistry. Results Crystal plane temperature (111,755), (533), (311,511,100,210,110) selected, 5mA/ cm

项目成果

古賀、松尾、山崎、堀: "Infrared Spectroscopic Observation of Intermediate Species on an Ni and an Fe Electrode in the Electrochemical Reduction of CO_2 and CO to Hydrocarbons"Bull. Chem. Soc. Jpn.. 71(2). 315-320 (1998)

Koga、Matsuo、Yamazaki、Hori：“CO_2 和 CO 电化学还原为碳氢化合物时 Ni 和 Fe 电极上的中间物种的红外光谱观察”Soc. 71(2)。 (1998)

堀,古賀,渡辺,松尾: "FTIR Measurements of Charge Displacement Adsorption of CO on Poly- and Single Crystal(100)of Cu Electrodes" Electrochim.Acta. 44(8). 1389-1395 (1998)

Hori、Koga、Watanabe、Matsuo：“铜电极多晶和单晶 (100) 上 CO 的电荷置换吸附的 FTIR 测量”Electrochim.Acta 44(8) 1389-1395 (1998)。

古賀,松尾,星,堀: "Charge Displacement Adsorption of Carbon Monoxide on[110]Zone Copper Single Crystal Electrodes in Relation with PZC." Electrochim.Acta. 44(6). 903-907 (1998)

Koga、Matsuo、Hoshi、Hori：“与 PZC 相关的[110]区铜单晶电极上的一氧化碳的电荷置换吸附。Acta 44(6)”。

星,川谷,工藤,堀: "Significant Enhancement of the Electrochemical Reduction of CO_2 at the Kink Sites on Pt(S)-[n(110)x(100)]and Pt(S)-[n(100)x(110)]." J.Electroanal.Chem.(印刷中).

Hoshi、Kawatani、Kudo、Hori：“Pt(S)-[n(110)x(100)]和 Pt(S)-[n(100)x( 扭结位点处 CO_2 的电化学还原显着增强” 110)]。”J. Electroanal. Chem.（印刷中）。