金属ナノチューブ電極の作製及び炭酸ガス還元への応用

金属纳米管电极的制备及其在二氧化碳减排中的应用

• 批准号: 18710062
• 负责人: 金子 聡
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Mie University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18710062/
• 关键词: 炭酸ガス; 電気化学的還元; ナノチューブ電極; メタン; エチレン; ギ酸; 燃料電池; 地球温暖化

メタノール溶媒に炭酸ガスを吸収させ、銅電極を用いて高い電流効率でメタンを生成させることが可能となりつつあるためが、エチレンやエタンなどのさらなる高次炭化水素を得るためには、電極設計が重要な鍵となる。本研究では、各種金属によるナノチューブ電極を作製し、その電極を用いてメタノール溶媒中での電気化学的還元特性の検討を試みた。金属ナノチューブ電極の作製方法として、様々な手法が提案されているが、簡便性と再現性を考慮して、平成18年度では陽極酸化法による酸化チタンナノチューブを作製し、その表面に金属を蒸着することにより金属ナノチューブを作製することを検討した。続いて、平成19年度では、まず、ベースとなる酸化チタンナノチューブの作製のために、チタン板をフッ酸イオン存在中において水溶液中で陽極酸化を行い、印加電圧、印加時間、電流値、水溶液の組成などを細かく制御・最適化することにより、チタン板上に酸化チタンナノチューブを生成することができた。陽極酸化条件を検討し、ナノチューブの直径、長さを制御できる条件をある程度見出すことができ、作製した酸化チタンナノチューブとテンプレートとして、イオンコーターを用いて、金属ナノチューブを作製することができた。さらに、この酸化チタンナノチューブ上に金や銅をスパッタリングによりコーティングし、金や銅のナノチューブを作製することができた。その金属ナノチューブを用いて炭酸ガスの電気化学的還元を試みた。

使用铜电极在甲醇溶剂中吸收二氧化碳气体并以高电流效率生成甲烷已成为可能，但为了获得乙烯和乙烷等更高级的烃，需要改进电极设计，这一点很重要。钥匙。在这项研究中，我们制造了由各种金属制成的纳米管电极，并试图检查它们在甲醇溶剂中的电化学还原性能。已经提出了各种制造金属纳米管电极的方法，但考虑到简单性和可重复性，在2006财年，我们考虑通过阳极氧化并在其表面沉积金属来制造氧化钛纳米管。接下来，在2007年度，为了制造作为基材的氧化钛纳米管，在氢氟酸离子的存在下，在水溶液中对钛板进行阳极氧化，并测定了施加电压、施加时间、电流值和水溶液。通过仔细控制和优化成分，他们能够在钛板上生产氧化钛纳米管。在检查了阳极氧化条件后，他们找到了能够在一定程度上控制纳米管直径和长度的条件，并能够使用二氧化钛纳米管和离子镀膜机作为模板来制造金属纳米管。此外，通过在这些氧化钛纳米管上溅射镀金和铜，他们能够制造出金和铜纳米管。我们尝试使用金属纳米管电化学还原二氧化碳气体。

项目成果

Electrochemical reduction of CO2 in copper particle-suspended methanol

• DOI: 10.1016/j.cej.2006.03.030
• 发表时间: 2006-06
• 期刊: Chemical Engineering Journal
• 影响因子: 15.1
• 作者: S. Kaneco;Yousuke Ueno;H. Katsumata;Tohru Suzuki;K. Ohta

Photoelectrochemical reduction of carbon dioxide at p-type gallium arsenide and p-type indium phosphide electrodes in methanol

• DOI: 10.1016/j.cej.2005.12.014
• 发表时间: 2006-03
• 期刊: Chemical Engineering Journal
• 影响因子: 15.1
• 作者: S. Kaneco;H. Katsumata;Tohru Suzuki;K. Ohta

Electrochemical reduction of carbon dioxide to ethylene at a copper electrode in methanol using potassium hydroxide and rubidium hydroxide supporting electrolytes

• DOI: 10.1016/j.electacta.2005.09.025
• 发表时间: 2006-04-10
• 期刊: ELECTROCHIMICA ACTA
• 影响因子: 6.6
• 作者: Kaneco, S;Katsumata, H;Ohta, K
• 通讯作者: Ohta, K

水+メタノール溶媒中における炭酸ガスと亜硝酸イオンの同時電気化学的還元

水+甲醇溶剂中同时电化学还原二氧化碳和亚硝酸根离子

• 发表时间: 2007
• 作者: S.Kaneco;H.Katsumata;T.Suzuki;K.Ohta;杉本詩織・金子聡・勝又英之・鈴木透・太田清久
• 通讯作者: 杉本詩織・金子聡・勝又英之・鈴木透・太田清久

Photo/Electrochemistry and Photobiology in the Environment, Energy and Fuel 2008

环境、能源和燃料中的光/电化学和光生物学 2008

• 发表时间: 2007
• 作者: S. Kaneco;B. Viswanathan;H. Katsumata
• 通讯作者: H. Katsumata