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J-GLOBAL ID：202202254907941717   整理番号：22A1077422

メタンチオールSAMは電気化学的CO₂還元下でCu触媒上のCu⁺の再構築と生成を誘導する

Methane Thiol SAMs Induce Reconstruction and Formation of Cu⁺ on a Cu Catalyst under Electrochemical CO₂ Reduction

著者 (6件)： IIJIMA Go (DENSO) ,  YAMAGUCHI Hitoshi (DENSO) ,  INOMATA Tomohiko (名古屋工大 大学院工学研究科) ,  YOTO Hiroaki (DENSO) ,  ITO Miho (DENSO) ,  MASUDA Hideki (愛知工大)
資料名： DENSO Technical Review (Web)  (DENSO Technical Review (Web))
巻： 26  ページ： 56-73 (WEB ONLY)  発行年： 2022年02月28日 
JST資料番号： U2433A  ISSN： 1342-4114  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 再生可能エネルギーを使用したCu電極ベースの電気化学的CO₂還元は,CO₂をメタン,エチレン,エタノールなどの有用な化合物に変換するための有望な方法である。酸化物由来Cuとしてのヘテロ原子ドープおよび/または誘導Cuを,高い選択性を有する安定な触媒の開発に関連して研究されてきたが,ヘテロ原子の役割はまだ十分に理解されていない。ヘテロ原子が触媒の部分として作用するか,あるいは触媒の再構成を単純に誘導するかどうかは知られていない。本研究は,電解質または空気に由来するヘテロ原子汚染の存在を区別できるメタンチオール単分子層(MT-Cu)で修飾した,Cu電極による電極触媒CO₂還元におけるヘテロ原子の役割の調査である。Ag/AgClでの-1.8VでのMT-Cu電極を用いたCO₂の制御された電位電解は,未改質多結晶Cu電極(bare Cu)よりもC₂生成物に対して大きな選択性を示す。他方,硫黄修飾Cu(S-Cu)電極は,主にCO₂還元生成物としてギ酸塩を生成する。機構の調査において,in situ減衰全反射表面増強赤外吸収分光法(in situ ATR-SEIRAS)を強力な表面分析装置として用いている。また,走査電子顕微鏡(SEM)とX線分光法(XPS)も調査に用いている。分光学的データは,Cu表面上のCu⁺の再構成と形成が,メタンチオール単分子層の電気化学的還元によって,-1.4V対Ag/AgClよりも負の電位で生じることを示す。DFT計算も電気的バイアスと水性電解質の実験条件に近い条件下で行なっている。結果は,粗面がC₂生成物の生成に好ましいことを示唆する。さらに,Cu⁺部分はC₂生成物の生成を促進し,ドープしたヘテロ原子が電気化学CO₂還元において決定的な役割を果たすことを示す。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *二酸化炭素 ,  *還元 ,  電極 ,  *電極触媒 ,  密度汎関数法 ,  数値解析 ,  金属イオン ,  銅化合物 ,  再構成 ,  脂肪族化合物 ,  チオール
準シソーラス用語： 銅電極 ,  銅イオン ,  再構築

分類 (2件)： 電気化学反応  (CB07050F) ,  排ガス処理法  (SC04020W)

物質索引 (1件)： メタンチオール

引用文献 (68件)：

• Xiaoding, X.; Moulijn, J. A. Mitigation of CO₂ by Chemical Conversion: Plausible Chemical Reactions and Promising Products. Energy Fuels 1996, 10, 305-325.
• Song, C. Global Challenges and Strategies for Control, Conversion and Utilization of CO₂ for Sustainable Development Involving Energy, Catalysis, Adsorption and Chemical Processing. Catal. Today 2006, 115, 2-32.
• Kim J.; Johnson T. A.; Miller J. E.; Stecheld E. B.; Maravelias C. T. Fuel Production from CO₂ using Solar-Thermal Energy: System Level Analysis. Energy Environ. Sci. 2012, 5,8417-8429.
• Newman, J.; Hoertz, P. G.; Bonino, C. A.; Trainham, J. A. Review: An Economic Perspective on Liquid Solar Fuels. J. Electrochem. Soc. 2012, 159, A1722-A1729.
• Qiao, J.; Liu, Y.; Hong, F.; Zhang, J. A Review of Catalysts for the Electroreduction of Carbon Dioxide to Produce Low-Carbon Fuels. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 631-675.

タイトルに関連する用語 (8件)： メタンチオール ,  SAM ,  電気化学 ,  CO2 ,  還元 ,  Cu触媒 ,  再構築 ,  誘導