テクノロジー?材料
二酸化炭素吸収材で表面を被覆したスズ电极によりギ酸合成速度を24倍に高速化
カーボンニュートラル実现に向けて、再生可能エネルギーを用いて电気化学的に颁翱2を还元し、メタン、メタノール、ギ酸などの有用な化成品を合成する化学的固定化技术の开発が急务となっています。そのための电极としてさまざまな材料が开発されていますが、いずれも、合成速度を高めようとすると、目的以外の副成物も合成されてしまう（生成物の选択性が低い）という问题がありました。本研究では、従来の二酸化炭素の电気化学的还元研究を见直し、目的生成物の合成速度と选択性を両立する手法を世界で初めて确立しました。
これまでの电気化学的二酸化炭素还元の研究は、二酸化炭素分子が电极表面に吸着した后の分子结合の组み换えを精密に制御することに注力されていました。しかし、生成物の合成速度を速めるには、二酸化炭素分子を大量に消费することが不可欠です。つまり、二酸化炭素分子の消费速度が供给速度を上回り、二酸化炭素分子が不足している状况下で、强引に化学反応を进めようとしていました。そこで、二酸化炭素の供给量を増大させるべく、二酸化炭素吸収材を电极表面に涂布したところ、ギ酸合成において、従来の平板スズ电极と比べて、99％以上の选択性を维持したまま、反応速度の24倍高速化に成功しました。また、计算化学的にそのメカニズムを解明しました。
この方法は、これまで使用されていた他の电极にも适用することが可能です。ギ酸に限らず化成品全般の合成速度の高速化により、経済性と生产性を両立する、二酸化炭素の资源化?再利用化が推进されることが期待されます。
笔顿贵资料
プレスリリース研究代表者
筑波大学数理物质系鄭 サムエル 大学院数理物質科学研究科（博士後期課程）電子?物理工学専攻3年次
大阪大学大学院基础工学研究科
大戸 达彦 助教