半導体光電極を用いた炭酸ガスの光還元による光・化学エネルギー変換

使用半导体光电极通过光还原二氧化碳进行光化学能量转换

• 批准号: 60045056
• 负责人: 伊藤 要
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Energy Research
• 财政年份: 1985
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1985 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-60045056/
• 关键词: 半導体光電極; p型リン化ガリウム; p型リン化インジウム; 非水電解液; 炭酸ガス; 二酸化炭素; シュウ酸; ギ酸; 一酸化炭素

半導体・溶液界面の光機能を利用して、炭酸ガス(【CO_2】)の光電気化学還元を行わせ、有用な有機物を合成して太陽の光エネルギーを化学エネルギーに変換しようとするのが本研究の最終目的である。半導体電極としてp-GaP電極を用い、水溶液を電解液として【CO_2】の光電気化学還元を行った場合にはギ酸とCOを、また、非水電解液を用いた場合にはギ酸、COの他にシュウ酸も生成することを報告してきた。 本年度は【CO_2】の還元効率を上げ、その生成物の選択性をよくするため非水電解液(0.1M過塩素酸テトラエチルアンモニウム/プロピレンカーボネート)の含水量の影響、p-GaP電極表面への金属(Pb,In,Zn)被履の効果などについて検討した。また、p-In-Pを半導体電極とし、水溶液を電解液とした場合についても検討し、次のような結果を得た。 (1) 非水電解液中の含有水分をできうる限り除去すると、シュウ酸の光分解も抑制され、【CO_2】の還元効率が向上する。(2) 非水電解液中の含水量を増大させると、pb被履p-GaP電極ではシュウ酸の生成効率が急激に減少し、COの生成効率は一担極大を示してから次第に小さくなる。また、水素,ギ酸の生成効率は次第に増大し、ついに主生成物になる。(3) p-GaP電極へのPbおよびInの被履は-1.5〜0Vの電位範囲で、光電流の増大をもたらし、電極を安定化するが、Znは多少問題がある。(4) p-GaP電極に被履した金属の生成物への影響は【CO_2】の電解還元における電極金属の触媒効果に対応し、Pbの被履ではシュウ酸の生成効率が約10%から50%となり、In,Znの被履ではCOの生成効率が50%前後からほぼ100%となる。(5) p-InP電極を用い、水溶液を電解液とした【CO_2】の光電気化学還元では、【CO_2】の還元効率は、水溶液中のp-GaP電極のときより、多少向上するが、被履金属の効果は小さい。

The final goal of this study is to utilize the optical function of the semiconductor solution interface, photoelectrochemical reduction of carbon dioxide (CO_2), synthesis of useful organic compounds, and conversion of solar light and chemical generation. Semiconductor electrode, aqueous electrolyte, photoelectrochemical reduction, acid, CO, non-aqueous electrolyte, etc. This year, the reduction efficiency of [CO_2] has been improved, the selectivity of the products has been improved, and the influence of water content on the non-aqueous electrolyte (0.1M perchloric acid) has been investigated. The effect of metal (Pb,In,Zn) on the surface of p-GaP electrode has been studied. In the case of p-In-P semiconductor electrodes and aqueous electrolytes, the results are obtained. (1)Water content in non-aqueous electrolyte is limited to removal, photodecomposition of acid is inhibited, and the recovery efficiency of CO_2 is increased. (2)As the water content in the non-aqueous electrolyte increases, the acid generation efficiency of the p-GaP electrode decreases rapidly, and the CO generation efficiency decreases gradually. The production efficiency of water element and hydrochloric acid increases gradually, and then increases gradually. (3)p-GaP electrode Pb and In coating voltage range of-1.5 0V, increase of photocurrent, stabilization of electrode and Zn content (4)The effect of Pb on the catalytic effect of the electrode metal on the electrolytic reduction of CO_2 is from 10% to 50% and that of In,Zn on the CO formation is from 50% to 100%. (5)p-InP electrode is used in aqueous solution, electrolyte is used in aqueous solution, photoelectrochemical reduction efficiency of CO_2 is used in aqueous solution, p-GaP electrode in aqueous solution is used in aqueous solution, and the effect of coated metal is small.

项目成果

Bull.Chem.Soc.Jpn.58-10. (1985)

Bull.Chem.Soc.Jpn.58-10。

Bull.Chem.Soc.Jpn.58-5. (1985)

Bull.Chem.Soc.Jpn.58-5。