白金単結晶電極を用いたReduced CO_2生成反応の動的過程に関する研究

铂单晶电极还原CO_2生成反应动态过程研究

基本信息

批准号：
05740349
负责人：
星永宏
金额：
$ 0.51万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至 1994
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05740349/
关键词：
Pt(111)Pt(110)二酸化炭素吸着水素吸着CO 反応速度

项目摘要

電極表面の原子配列とその反応性との相関は興味を持たれる研究テーマである。単結晶電極は表面原子の配列を規制できるため、このテーマを詳細に研究するのに適している。Pt電極上でCO_2の電解還元を試みると、CO_2はPt表面に吸着した水素によって還元され、Reduced CO_2(吸着CO)となる。Pt単結晶電極上で、この反応の動的過程を研究した例はまだない。Pt単結晶の基本指数面は吸着水素のエネルギーが大きく異なっており、吸着CO生成速度に顕著な面方位依存性が観測される可能性が高い。今年度、本研究代表者は0.5M硫酸溶液中でPt(111)、Pt(110)面上の吸着CO生成速度を電流-電位曲線を解析することによって調べた。その結果、Pt(110)面上のCO生成初期速度はPt(111)面の約10倍大きいことが明らかになった。Pt(111)面は(111)テラスのみで構成されている。これに対し、Pt(110)面は3原子列の(111)テラスと2原子列の(111)ステップから成っている(1×2構造)。両者の違いはステップの有無だけであるから、ステップの存在が吸着水素によるCO_2還元活性に重要な役割を果たしていることが分かった。0.05-0.02 V(vs.SHE)の範囲で電位を変えて吸着COの最大被覆率を測定した。Pt(110)面の場合、どの電位でもCOは大部分bridge型の吸着形態で電極表面全体を覆っていることが分かった。0.20Vの吸着水素被覆率初期値は0.05Vの1/5しかない。それにもかかわらず吸着COの最大被覆率に電位依存性が観測されないことから、Pt(110)面では消費された吸着水素が再生しCO_2を次々に還元していると考えられる。Pt(111)面ではこのような吸着水素の再生は観測されず、二つの面では吸着のCOの生成機構も異なることが分かった。以上の結果は「電気化学協会1993年秋季大会(1C27)」で既に発表し、"Electrochimica Acta"に投稿予定である。

电极表面上的原子布置及其反应性之间的相关性是一个有趣的研究主题。单晶电极适用于详细研究该主题，因为它们可以调节表面原子的比对。当尝试在PT电极上尝试将CO_2的电解性还原时，通过吸附在PT表面上的氢还会减少CO_2，从而减少CO_2（吸附CO）。没有研究该反应在PT单晶电极上的动态过程的例子。 PT单晶的基本指数表面在吸附的氢的能量上很大不同，并且很可能观察到吸附的CO生产速率的显着依赖性。今年，首席研究者通过分析电流电位曲线来研究了0.5M硫酸溶液中PT（111）和PT（110）表面上的吸附CO生成速率。结果，揭示了PT（110）平面上的CO生成速率比PT（111）平面的初始速率大约10倍。 PT（111）表面仅由（111）露台组成。相反，PT（110）平面由三原子（111）露台和两个原子（111）步骤（1×2结构）组成。两者之间的唯一区别是存在或不存在步骤，发现步骤的存在在吸附的氢中在CO_2还原活性中起着重要作用。通过在0.05-0.02 V范围内改变电势来测量吸附CO的最大覆盖范围（vs.she）。在PT（110）平面的情况下，发现CO在任何电势上都大多是桥式吸附形式，并且覆盖了整个电极表面。 0.20V的初始吸附氢覆盖率仅为0.05V的1/5。然而，在吸附CO的最大覆盖范围内未观察到电压依赖性，并且人们认为在PT（110）表面消耗的吸附氢被再生，并且CO_2接一个地减少了。在PT（111）表面没有观察到吸附氢的这种再生，发现两个表面中吸附的CO产生的机理有所不同。上述结果已经在1993年秋季会议（1C27）的电化学协会（Electrochimica Acta）中提出。