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: 11118214
• 负责人: 堀 善夫
• 金额: $ 1.15万
• 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: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11118214/
• 关键词: 二酸化炭素; 電気化学還元; 電極触媒; 白金; 銅; 単結晶; 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方針を求めるものである。Cu電極は、二酸化炭素の還元において、エチレンやエタノールなどを効率よく生成するという特性を有している。本年はこの反応において、中間種として生成するCOとCuの相互作用を微分容量測定法を用いて明らかにし、Cu電極の特殊性の解明を試みた。Cu単結晶(直径10mm)をBridgeman法によって生成し、結晶面を決定した後、表面処理をしたものを電極とした。書く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。Cu単結晶電極に特異吸着イオンが存在するときに、COが存在している条件でボルタモグラムの測定を行なうと、ある電位で電荷排除吸着が起こり、可逆的なレドックス波が観測される。この過程について、電極界面の微分容量測定を行なうと、レドックス波が生じると同時に微分容量極大が現れる。この現象を利用して、Cu電極へのCOの吸着の自由エネルギー変化を測定することが出来た。(100),(711),(511)に関して得られた結果は、それぞれ-5.9,-5.0,-4.8kJ/molであった。これは今後二酸化炭素の還元に対する銅電極の特性を解明するのに、重要な手がかりを与えるものと思われる。

This research topic aims at the policy design of electrochemical reduction of diacidified carbon and its storage and application. Cu electrode has the characteristics of carbon reduction and carbon oxidation. This year, the interaction between CO and Cu in the reaction medium and intermediate species was determined by differential volumetric method. Cu crystal (diameter 10mm) is produced by Bridgeman method, and the crystal surface is determined by electrode. Determination of differential capacitance of crystalline electrode The number of broken bond density(d_<bb>) in the crystal surface is confirmed by the atomic arrangement of the crystal surface. The Cu single crystal electrode is characterized by the existence of specific adsorption and CO, and the existence of charge exclusion adsorption and reversible adsorption. The differential capacity of electrode interface is measured in this process. The differential capacity is maximum at the same time. This phenomenon is used to determine the free adsorption of CO on Cu electrodes. (100),(711),(511) and the results were-5.9,-5.0,-4.8kJ/mol. The characteristics of copper electrode for the reduction of carbon dioxide in the future are discussed.

项目成果

星、村上、富田、堀: "Electrochemical reduction of CO_2 on the low index planes of platinum in acetonitrile"Electrochemistry. 67(12). 1144-1146 (1999)

Hoshi、Murakami、Tomita、Hori：“乙腈中铂低指数平面上 CO_2 的电化学还原”电化学 67(12) (1999)。

星、加賀谷、堀: "Voltammograms of the single crystal electrodes of palladium in aqueous sulfuric acid electrolyte: Pd(S)-[n(111)×(111)] and Pd(S)-[n(100)×(111)]"J. Electroanal. Chem.. (印刷中).

Hoshi、Kagaya、Hori：“硫酸水溶液中钯单晶电极的伏安图：​​Pd(S)-[n(111)×(111)] 和 Pd(S)-[n(100)×(111) ) )]"J. Electroanal. Chem..（正在印刷中）。

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.. 467(1). 67-73 (1999)

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.电肛门.化学..467（1）。67-73（1999）