二酸化炭素還元反応に最適な反応場の構造に関する研究

二氧化碳还原反应最佳反应场结构研究

• 批准号: 08740440
• 负责人: 星 永宏
• 金额: $ 0.7万
• 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08740440/
• 关键词: 二酸化炭素; 還元反応; 白金単結晶; ステップ; テラス; 反応速度; 二酸化炭素; 還元反応; 白金単結晶; ステップ; テラス; 反応速度

単結晶電極は表面原子配列の規制が可能なため、電極の触媒活性を高める反応場の構造を原子レベルで研究できるという利点がある。申請者は電極表面の原子配列とCO_2の還元効率の関係を調べる目的で、(111)テラスと(111)ステップからなる白金単結晶面(Pt(S)-[n(111)×(111)]を用い、ステップ密度を変化させてCO_2還元反応速度の測定を行った。その結果、ステップ密度が高い面ほどCO_2還元反応速度が増大することを見い出した(Electrochim.Acta,41,1647(1996))。この実験事実は、(111)ステップ近傍がCO_2還元活性を高める反応場であることを示唆する。本研究は、単結晶表面のステップ部分の原子配列を変化させることによりCO_2還元に最適な反応場を特定することを目的とした。そのために、ステップの構造の異なるPt(S)-[n(111)×(100)]、Pt(S)-[n(100)×(111)]の単結晶電極を作成して0.1M HC10_4溶液中でCO_2還元反応速度を測定した。いずれの系列でも、ステップ密度が高い面ほどCO_2還元反応速度は大きく、ステップの存在が反応活性を向上させていることが明らかとなった。CO_2還元反応の電位依存性を調べたところ、Pt(S)-[n(111)×(100)]、Pt(S)-[n(100)×(111)]面ともに0.25V(RHE)でCO_2還元反応速度が極小となった。この電位依存性は0.20V(RHE)で反応速度の極大値を持つPt(S)-[n(111)×(111)]と全く異なる。CO_2還元反応速度の最大値をステップ密度の等しい面同士で比較すると、Pt(S)-[n(111)×(111)]面上のCO_2還元反応速度の最も大きいことが分かった。以上のことは、(111)テラスと(111)ステップからなる面のステップ近傍がCO_2還元に有利な反応場であることを示唆する。

单晶电极可以调节表面原子布置，这具有一个优势，即他们可以研究反​​应场的结构，从而增加了原子水平电极的催化活性。为了研究电极表面的原子排列与co_2的降低效率之间的关系，申请人使用铂单晶体表面（pt（s） - [N（111）×（111）×（111）]测量了CO_2的还原反应速率，该反应速率是（111）露台和（111）步骤，使用Platinum单晶表面（111）（111）（111）（111）（111）（111）（s）（s）（S）（s）（s）（s） - s（s） - （s） - （s） - （s） - （s） - （s） - （s） - （s） - （s） - （111） - （s） - （s）。结果，他们发现CO_2的降低速率随较高的阶跃密度而增加（Electrochim.acta，41,1647（1 996）实现这一目标，我们创建了Pt（S） - [N（111）×（100）]和Pt（s） - [N（100）×（111）]的单晶体电极，并在HC10_4解决方案中测量了CO_2还原反应速率。在这两个系列中，阶跃密度越高，CO_2还原反应速率越高，并且揭示了阶跃的存在会改善反应活性。当研究CO_2还原反应的电压依赖性时，对于Pt（s） - [N（111）×（100）]和Pt（s） - [N（100）×（100）×（111）]的PT（n（111）×（100）），CO_2还原反应速率在0.25V（RHE）时非常小。该电压依赖性该性质与pt（s） - [N（111）×（111）]完全不同，后者的最大反应速率为0.20 V（RHE）。比较平面之间的最大co_2还原反应速率相等的台阶密度，发现PT（S） - [N（111）×（111）]表面的CO_2还原反应速率是最大的CO_2还原反应速率。这表明由（111）露台和（111）步骤组成的平面步骤的附近是一个反应场，对CO_2还原是有利的。