JP6591235B2 - 酸化還元触媒の製造方法 - Google Patents
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Description
(1)以下の手順により、炭素材料の表面の炭素原子に含窒素置換基を共有結合させた。
図1には、実施例1において、炭素材料を酵素電解酸化処理する装置の構成例が示される。図1に示されるプラスチック容器10に、純水とエタノール(和光純薬製特級)を1:1の体積比で混合した溶液50mlを準備し、この溶液に尿素(和光純薬工業株式会社製)を3g溶解して1M尿素溶液を作製し、電解液とした。
図3には、実施例1において、炭素材料を硫酸水溶液中で電解還元する装置の構成例が示される。図3の例では、プラスチック容器10をイオン交換膜22で2槽に分離し、一方の部屋(以後、第1槽という)に、上記手順(1)で定電位電解酸化したGCE(作用電極12)、銀塩化銀電極(Ag/AgCl)(参照電極16)、作用電極12としてのGCE表面に水素被膜が発生することを防止するための補助作用電極24を配置するとともに、電解液(1M硫酸40ml)を入れた。また、電解液中には3gの塩化カリウム試薬を溶解した。
上記実施例1で得たGCE(酸化還元触媒)を、氷冷した0.1M亜硝酸ナトリウムを溶解した1M硫酸中に3時間浸し、ジアゾ化を行った。亜硝酸ナトリウムは和光純薬株式会社製一級を使用した。これにより、硫酸中において亜硝酸イオンが上記GCEの炭素原子に結合していた一級アミンと反応してジアゾ基を生成する。この結果、酸化還元触媒(III)、(IV)(化3、化4参照)が作製された。
実施例1において、酵素電解酸化処理した後のGCEと定電位電解還元した後のGCEについてX線光電子スペクトルを測定し、炭素材料に導入された置換基を分析した。使用したX線光電子スペクトル装置は、XPS,アルバックファイPHYSICAL ELECTRONICS QUANTUM 2000 SCANNING ESCA MICROSCOPEを使用した。
実施例1、実施例2で得られた酸化還元触媒としてのGCEを純水で洗浄し、回転電極装置(日厚計測、RRDE−1)の専用電解セルに上記酸化還元触媒(I)及び(V)、並びに白金電極(直径はいずれも6mm)を回転あるいは静止した状態でサイクリックボルタメトリーを行い、サイクリックボルタモグラムを測定した。サイクリックボルタンメトリーは、北斗電工株式会社製 Electrochemical Polarization System HZ−3000を使用し、以下の条件で行った。
Claims (2)
- 尿素分解酵素により尿素を分解中に、炭素材料を電極として前記尿素を分解中の反応液を電気分解し、前記炭素材料に含窒素官能基を共有結合させ、
前記含窒素官能基を共有結合させた炭素材料を一方の電極とし、金属イオンを通過させないイオン交換膜により他方の電極である金属製の対極と隔てた状態で電解還元処理する、
ことを特徴とする、2つの窒素原子がいずれも炭素原子と結合している窒素−窒素結合と、一方の窒素原子のみが炭素原子と結合している窒素−窒素結合と、を有する、炭素を基体とする酸化還元触媒の製造方法。 - 前記電解還元処理後の炭素材料を、亜硝酸ナトリウムを溶解した硫酸中で反応させてジアゾ化し、
前記ジアゾ化後の炭素材料を電極とし、金属イオンを通過させないイオン交換膜により金属製の対極と隔てた状態で再度電解還元処理する、
ことを特徴とする、請求項1に記載の酸化還元触媒の製造方法。
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