目次 第1章 序 論…………………………………………………………………………………… 1 1-1 はじめに ……………………………………………………………………………… 1 1-2 二酸化炭素の電気化学還元 ………………………………………………………… 1 1-3 半導体電極における二酸化炭素の電気化学還元 ………………………………… 4 1-4 最近の研究動向 ……………………………………………………………………… 6 1-5 太陽電池と透明導電膜 ……………………………………………………………… 7 1-6 本研究の目的と展開 ………………………………………………………………… 9 第2章 試料調整及び実験方法 ……………………………………………………………… 12 2-1 Co2の電気化学還元実験方法 ……………………………………………………… 12 2-2 電極材料……………………………………………………………………………… 15 2-2-1 SnO2薄膜電極………………………………………………………………… 15 2-2-2 TiO2電極……………………………………………………………………… 17 2-2-3 金属電極……………………………………………………………………… 17 2-3 電極の表面分析……………………………………………………………………… 17 第3章 金属酸化物電極における二酸化炭素の電気化学還元 …………………………… 19 3-1 はじめに……………………………………………………………………………… 19 3-2 SnO2とTiO2電極におけるCO2の電気化学還元特性………………………………… 20 3-3 電極表面の測色評価………………………………………………………………… 23 3-4 XPSによる電極の評価 ……………………………………………………………… 25 3-5 SnO2膜におけるCO2の還元過程 …………………………………………………… 30 3-6 SnO2膜の電極安定性………………………………………………………………… 32 3-7 まとめ………………………………………………………………………………… 36 第4章 過渡電流による二酸化炭素還元メカニズムの検討 ……………………………… 38 4-1 はじめに……………………………………………………………………………… 38 4-2 ポテンシャルスイープ法…………………………………………………………… 39 4-3 ポテンシャルステップ法…………………………………………………………… 41 4-4 電極反応メカニズム………………………………………………………………… 46 4-5 反応速度方程式……………………………………………………………………… 49 4-6 まとめ………………………………………………………………………………… 52 第5章 Cu電極における二酸化炭素のパルス電解と評価 ………………………………… 53 5-1 はじめに……………………………………………………………………………… 53 5-2 パルス電位と時間の設定…………………………………………………………… 53 5-3 長時間パルス電解…………………………………………………………………… 55 5-4 電極の表面分析……………………………………………………………………… 59 5-5 Cu電極におけるパルス電解の有効性……………………………………………… 63 5-6 まとめ………………………………………………………………………………… 64 第6章 Cu電極におけるパルス電解による反応生成物の選択化 ………………………… 65 6-1 はじめに……………………………………………………………………………… 65 6-2 バイアスの最適化…………………………………………………………………… 65 6-3 セル温度の最適化…………………………………………………………………… 71 6-4 パルス電解の反応メカニズム……………………………………………………… 71 6-5 まとめ………………………………………………………………………………… 73 第7章 Ag電極におけるパルス電解による炭化水素の合成 ……………………………… 74 7-1 はじめに……………………………………………………………………………… 74 7-2 定電位電解とパルス電解の比較…………………………………………………… 76 7-3 パルス電解による炭化水素の安定生成…………………………………………… 81 7-4 Ag電極上でのパルス電解反応過程………………………………………………… 84 7-5 まとめ………………………………………………………………………………… 89 第8章 結 論 ………………………………………………………………………………… 90 謝 辞 …………………………………………………………………………………………… 92 参考文献 ………………………………………………………………………………………… 93