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。

因为将二氧化碳气体吸收到甲醇溶剂中并使用铜电极以高电流效率产生甲烷的可能是有可能的，所以电极设计是获得甚至更高级烃（例如乙烯和乙烷）的重要关键。在这项研究中，制造了由各种金属制成的纳米管电极，并使用甲醇溶剂中的电极检查了电化学还原性能。已经提出了各种方法作为制造金属纳米管电极的方法，但是考虑到它的便利性和可重复性，在2006年，我们通过在表面上蒸发金属蒸发金属来通过阳极化和产生金属纳米管来产生氧化钛纳米管的产生。 Next, in 2007, in order to manufacture the base titanium oxide nanotube, titanium plates were anodized in aqueous solution in the presence of hydrofluoric acid ions, and by finely controlling and optimizing the applied voltage, application time, current value, composition of the aqueous solution, etc., titanium oxide nanotubes were produced on the titanium plates.通过检查阳极氧化条件，可以找到一些允许控制纳米管的直径和长度的条件，并且可以使用离子座管作为准备的氧化钛纳米管和模板来制备金属纳米管。此外，通过溅射产生金和铜纳米管，将黄金和铜涂在氧化钛纳米管上。金属纳米管用于尝试电化学二氧化碳气体。

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

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

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