JP7040220B2 - Electrode material for electrochemical reduction, electrode for electrochemical reduction and electrochemical reduction device - Google Patents

Electrode material for electrochemical reduction, electrode for electrochemical reduction and electrochemical reduction device Download PDF

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Description

本発明は、電気化学的還元用電極材料、電気化学的還元用電極及び電気化学的還元装置に関する。 The present invention relates to an electrochemical reduction electrode material, an electrochemical reduction electrode, and an electrochemical reduction device.

地球温暖化対策の一環として、二酸化炭素を触媒で還元し、一酸化炭素、有機酸、アルコール類や炭化水素等の燃料や化成品原料または化成品そのもののような有用物質に変換する技術が注目されており、その例として、二酸化炭素からギ酸を生成する反応(CO+HO→HCOOH+1/2O)や、二酸化炭素からメタノールを生成する反応(CO+2HO→CHOH+3/2O)等が知られている。 As part of measures against global warming, attention is focused on technology that reduces carbon dioxide with a catalyst and converts it into fuels such as carbon monoxide, organic acids, alcohols and hydrocarbons, raw materials for chemical products, or useful substances such as chemical products themselves. For example, a reaction that produces formic acid from carbon dioxide (CO 2 + H 2 O → HCOOH + 1 / 2O 2 ) and a reaction that produces methanol from carbon dioxide (CO 2 + 2H 2 O → CH 3 OH + 3 / 2O). 2 ) etc. are known.

二酸化炭素を触媒で還元する方法には大きく分けて熱力学的還元、電気化学的還元、及び光化学的還元の3つがあり、このうち、電気化学的還元を用いた二酸化炭素還元反応として、板状の金属等を触媒として利用し、二酸化炭素が飽和した水溶液中で電解還元を行う方法(非特許文献1参照)や、カーボン上に担持された銅ナノ粒子を触媒として用いて電解還元を行う方法(非特許文献2参照)が報告されている。また、光化学的還元を用いた二酸化炭素還元反応として、バナジウム酸化物が担持されたチタン酸化物を含む触媒を用いて二酸化炭素の光還元を行う方法(特許文献1参照)や、半導体粒子に金、銀、銅、白金等の所定の貴金属含有ナノ粒子が担持された貴金属含有ナノ粒子担持触媒を用いて二酸化炭素の光還元を行う方法(特許文献2参照)が報告されている。 There are roughly three methods for reducing carbon dioxide with a catalyst: thermodynamic reduction, electrochemical reduction, and photochemical reduction. Of these, the carbon dioxide reduction reaction using electrochemical reduction is plate-shaped. A method of performing electrolytic reduction in an aqueous solution saturated with carbon dioxide (see Non-Patent Document 1), or a method of performing electrolytic reduction using copper nanoparticles supported on carbon as a catalyst. (See Non-Patent Document 2) has been reported. Further, as a carbon dioxide reduction reaction using photochemical reduction, a method of photoreducing carbon dioxide using a catalyst containing a titanium oxide supported by vanadium oxide (see Patent Document 1) and gold on semiconductor particles. , A method of photoreducing carbon dioxide using a noble metal-containing nanoparticles-supporting catalyst on which predetermined noble metal-containing nanoparticles such as silver, copper, and platinum are supported (see Patent Document 2) has been reported.

特開2016-73963号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-73963 特開2017-177094号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-177094

YOSHIO HORI、外3名、「ELECTROCATALYTIC PROCESS OF CO SELECTIVITY IN ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF CO2 AT METAL ELECTRODES IN AQUEOUS MEDIA」、Electrochemica Acta、39巻、No.11/12、1994年、p1833-1839YOSHIO HORI, 3 outsiders, "ELECTROCATALITIC PROCESS OF CO SELECTIVITY IN ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF CO2 AT METAL ELECTRODES IN AQUEOUS MEDIA", Electroc. 11/12, 1994, p1833-1389 Olga A.Baturina、外12名、「CO2 Electroreduction to Hydrocarbons on Carbon-Supported Cu Nanoparticles」、ACS Catalysis、4巻、2014年、p3682-3695Olga A. Baturina, 12 outsiders, "CO2 Electroreducion to Hydrocarbons on Carbon-Supported Cu Nanoparticles", ACS Catalysis, Vol. 4, 2014, p3682-3695.

上記3つの方法の中でも電気化学的還元は、他の方法よりも反応効率が高く、大規模化も可能である点で注目される技術であるが、上記非特許文献1に記載の方法では、板状の金属は還元対象の二酸化炭素との接触面積が非常に小さいことから大量に還元するためには装置が大きくなり設備費用が巨額となる。非特許文献2に記載の方法では、運転中に担体であるカーボンが分解する虞があり、更に、担体上で水の電気分解等の副反応が生じるため、目的物への転換効率が金属電極に劣ることになる。
このように、従来の方法に用いられる電極材料(触媒)はいずれも性能面やコスト面で改善の余地のあるものであった。
Among the above three methods, electrochemical reduction is a technique that attracts attention because it has higher reaction efficiency than other methods and can be scaled up. However, in the method described in Non-Patent Document 1, the method described above Since the plate-shaped metal has a very small contact area with carbon dioxide to be reduced, the equipment becomes large and the equipment cost becomes enormous in order to reduce a large amount. In the method described in Non-Patent Document 2, carbon as a carrier may be decomposed during operation, and side reactions such as electrolysis of water occur on the carrier, so that the conversion efficiency to a target product is a metal electrode. Will be inferior to.
As described above, all of the electrode materials (catalysts) used in the conventional methods have room for improvement in terms of performance and cost.

本発明は、上記現状に鑑み、二酸化炭素の電気化学的還元反応において、担体の分解や副反応の進行を抑制し、二酸化炭素を目的物へ転換する反応を高い効率で進めることができ、設備、コスト面でも有利な電極材料を提供することを目的とする。 In view of the above situation, the present invention can suppress the decomposition of carriers and the progress of side reactions in the electrochemical reduction reaction of carbon dioxide, and can proceed with the reaction of converting carbon dioxide to a target substance with high efficiency. It is an object of the present invention to provide an electrode material which is advantageous in terms of cost.

本発明者らは、電気化学的還元反応に用いられる電極材料について種々検討し、粉末状の亜酸化チタン担体に周期表第6~16族の金属元素の単体及び/又は化合物を担持されたものを電極材料として用いて二酸化炭素の電気化学的還元反応を行うことで、カーボンを担体として用いた場合に起こるカーボンの分解反応がなく、かつ、副反応の進行を抑制して二酸化炭素の目的物への転換反応を高い効率で進めることができ、更には板状の金属を触媒としたときよりもコンパクトな反応装置に出来ることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have studied various electrode materials used for the electrochemical reduction reaction, and have carried a simple substance and / or a compound of a metal element of Group 6 to 16 of the periodic table on a powdered titanium sulfite carrier. By performing an electrochemical reduction reaction of carbon dioxide using as an electrode material, there is no carbon decomposition reaction that occurs when carbon is used as a carrier, and the progress of side reactions is suppressed to be the target compound of carbon dioxide. We have found that the conversion reaction to can be carried out with high efficiency, and that a reaction apparatus can be made more compact than when a plate-shaped metal is used as a catalyst, and the present invention has been completed.

すなわち本発明は、電気化学的還元に用いられる電極材料であって、該電極材料は、粉末状亜酸化チタン担体に周期表第6~16族の金属元素の単体及び/又は化合物が担持された構造を有することを特徴とする電気化学的還元用電極材料である。 That is, the present invention is an electrode material used for electrochemical reduction, in which a simple substance and / or a compound of a metal element of Group 6 to 16 of the periodic table is supported on a powdered titanium borooxide carrier. It is an electrode material for electrochemical reduction characterized by having a structure.

上記電極材料は、粉末状亜酸化チタン担体に周期表第6~16族の金属元素の単体が担持された構造を有し、電極材料の全表面積に対する粉末状亜酸化チタン担体表面に担持された周期表第6~16族の金属元素の単体の表面積の割合で表される被覆率が0.5%以上であることが好ましい。 The electrode material has a structure in which a single metal element of Group 6 to 16 of the periodic table is supported on the powdered titanium sulfite carrier, and is supported on the surface of the powdered titanium hydroxide carrier with respect to the total surface area of the electrode material. It is preferable that the coverage ratio represented by the ratio of the surface area of a single metal element of Group 6 to 16 of the periodic table is 0.5% or more.

上記電極材料は、粉末状亜酸化チタン担体に周期表第6~16族の金属元素の化合物が担持された構造を有し、電極材料の全表面積に対する粉末状亜酸化チタン担体表面に担持された周期表第6~16族の金属元素の化合物の表面積の割合で表される被覆率が3.0%以上であることが好ましい。 The electrode material has a structure in which a compound of a metal element of Group 6 to 16 of the periodic table is supported on a powdered titanium hydroxide carrier, and is supported on the surface of the powdered titanium oxide carrier with respect to the total surface area of the electrode material. It is preferable that the coverage ratio represented by the ratio of the surface area of the compound of the metal element of Group 6 to 16 of the periodic table is 3.0% or more.

上記周期表第6~16族の金属元素は、Sn、In、Ga、Ge、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ir、Pt、Au、Ru、Rh、Pd、Ag、Mo、Wからなる群より選択される少なくとも1種の元素であることが好ましい。 The metal elements of Groups 6 to 16 of the Periodic Table are Sn, In, Ga, Ge, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ir, Pt, Au, Ru, Rh, Pd, Ag, Mo. , W is preferably at least one element selected from the group.

上記粉末状亜酸化チタン担体は、組成式TiO(nは1.5以上、1.9以下の数を表す)で表されることが好ましい。 The powdered titanium oxide carrier is preferably represented by the composition formula TiOn ( n represents a number of 1.5 or more and 1.9 or less).

上記電気化学的還元用電極材料は、二酸化炭素の電気化学的還元に用いられることが好ましい。 The electrode material for electrochemical reduction is preferably used for electrochemical reduction of carbon dioxide.

本発明はまた、本発明の電気化学的還元用電極材料を用いることを特徴とする電気化学的還元用電極でもある。 The present invention is also an electrochemical reduction electrode, characterized in that the electrochemical reduction electrode material of the present invention is used.

本発明はまた、本発明の電気化学的還元用電極を用いることを特徴とする電気化学的還元装置でもある。 The present invention is also an electrochemical reduction apparatus characterized by using the electrochemical reduction electrode of the present invention.

本発明の電気化学的還元用電極材料は、担体として粉末状亜酸化チタンを用いることでカーボン担体を用いたときに生じるカーボンの分解反応がなく、かつ、副反応の進行を抑制して二酸化炭素の目的物へ転換反応を高い効率で進めることができる電極材料であり、板状の金属等を触媒として利用した場合に比べてコスト面でも有利であることから、二酸化炭素の電気化学的還元反応の電極として好適に用いることができる。 The electrode material for electrochemical reduction of the present invention uses powdered titanium sulfite as a carrier, so that there is no carbon decomposition reaction that occurs when a carbon carrier is used, and carbon dioxide suppresses the progress of side reactions. It is an electrode material that can proceed with the conversion reaction to the target product with high efficiency, and it is advantageous in terms of cost as compared with the case where a plate-shaped metal or the like is used as a catalyst. Therefore, the electrochemical reduction reaction of carbon dioxide Can be suitably used as an electrode of.

実施例1で得られた電極材料粉末の透過型電子顕微鏡観察による反射電子像である。It is a backscattered electron image by the transmission type electron microscope observation of the electrode material powder obtained in Example 1. 実施例2で得られた電極材料粉末の透過型電子顕微鏡観察による反射電子像である。It is a backscattered electron image by the transmission type electron microscope observation of the electrode material powder obtained in Example 2. 比較例1で得られた電極材料粉末の透過型電子顕微鏡観察による反射電子像である。It is a backscattered electron image by the transmission type electron microscope observation of the electrode material powder obtained in the comparative example 1. FIG. 比較例2で得られた電極材料粉末の透過型電子顕微鏡観察による反射電子像である。It is a backscattered electron image by the transmission type electron microscope observation of the electrode material powder obtained in the comparative example 2. 比較例3で得られた電極材料粉末の透過型電子顕微鏡観察による反射電子像である。It is a backscattered electron image by the transmission type electron microscope observation of the electrode material powder obtained in the comparative example 3. FIG. 比較例4で得られた電極材料粉末の透過型電子顕微鏡観察による反射電子像である。It is a backscattered electron image by the transmission type electron microscope observation of the electrode material powder obtained in the comparative example 4. 比較例5で得られた電極材料粉末の透過型電子顕微鏡観察による反射電子像である。It is a backscattered electron image by the transmission type electron microscope observation of the electrode material powder obtained in the comparative example 5. 比較例6で得られた電極材料粉末の透過型電子顕微鏡観察による反射電子像である。It is a backscattered electron image by the transmission type electron microscope observation of the electrode material powder obtained in the comparative example 6. 比較例7で得られた電極材料粉末の透過型電子顕微鏡観察による反射電子像である。It is a backscattered electron image by the transmission type electron microscope observation of the electrode material powder obtained in the comparative example 7. 比較例8で得られた電極材料粉末の透過型電子顕微鏡観察による反射電子像である。It is a backscattered electron image by the transmission type electron microscope observation of the electrode material powder obtained in the comparative example 8.

以下、本発明の好ましい形態について具体的に説明するが、本発明は以下の記載のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described, but the present invention is not limited to the following description, and can be appropriately modified and applied without changing the gist of the present invention.

1.電気化学的還元用電極材料
本発明の電気化学的還元用電極材料は、粉末状亜酸化チタン担体に周期表第6~16族の金属元素の単体及び/又は化合物(以下、金属元素の単体及び/又は化合物を総称して「金属種」ともいう)が担持された構造を有することを特徴とする。本発明の電気化学的還元用電極材料は、担体として粉末状亜酸化チタンを用いるため、カーボン担体を用いた場合に問題となるカーボンの分解反応の発生がない。また、副反応に寄与する担体に主生物(主生成物とも称す)への転化に寄与する金属種が均一に被覆しているので、二酸化炭素の目的物へ転換反応を高い効率で進めることができ、目的物を高い収率で得ることができる。
更に、触媒として金属を板状にしたものや該金属を別の金属板上にめっきしたものに比べて、被還元物質の二酸化炭素との接触面積が大きくなることから装置をコンパクトにすることが可能である。
1. 1. Electrochemical reduction electrode material The electrochemical reduction electrode material of the present invention is a powdered titanium sulfite carrier containing a single metal element and / or a compound of Group 6 to 16 of the Periodic Table (hereinafter referred to as a single metal element and a compound). It is characterized by having a structure in which / or compounds are collectively referred to as "metal species"). Since the electrode material for electrochemical reduction of the present invention uses powdered titanium dioxide as the carrier, the carbon decomposition reaction, which is a problem when a carbon carrier is used, does not occur. In addition, since the carrier that contributes to the side reaction is uniformly coated with the metal species that contribute to the conversion to the main organism (also called the main product), it is possible to proceed with the conversion reaction to the target substance of carbon dioxide with high efficiency. The desired product can be obtained in a high yield.
Furthermore, the contact area of the substance to be reduced with carbon dioxide is larger than that of a plate-shaped metal as a catalyst or a metal plate plated on another metal plate, so that the device can be made compact. It is possible.

本発明の電気化学的還元用電極材料は、粉末状亜酸化チタン担体に対する周期表第6~16族の金属元素の単体及び/又は化合物が担持された構造を有するものであれば特に制限されないが、電極材料の全表面積に対する粉末状亜酸化チタン担体表面に担持された周期表第6~16族の金属元素の単体の表面積の割合で表される被覆率が0.5%以上であることが好ましい。このような被覆率であることで、電極材料の触媒活性がより高くなり、二酸化炭素から目的物への転化選択性が更に向上する。上記被覆率は、より好ましくは、1.0%以上であり、更に好ましくは、3.0%以上である。また上記被覆率は、60.0%以下であることが好ましい。 The electrode material for electrochemical reduction of the present invention is not particularly limited as long as it has a structure in which a simple substance and / or a compound of the metal elements of Groups 6 to 16 of the periodic table with respect to the powdered titanium oxide carrier is supported. The coverage ratio expressed by the ratio of the surface area of the single metal element of Group 6 to 16 of the periodic table supported on the surface of the powdered titanium oxide carrier to the total surface area of the electrode material is 0.5% or more. preferable. With such a coverage, the catalytic activity of the electrode material becomes higher, and the conversion selectivity from carbon dioxide to the target product is further improved. The coverage is more preferably 1.0% or more, still more preferably 3.0% or more. The coverage is preferably 60.0% or less.

特に、粉末状亜酸化チタン担体に担持された金属元素の単体及び/又は化合物が周期表第6~16族の金属元素の化合物のみである場合、被覆率が3.0%以上であることが好ましい。被覆率は6.0%以上がより好ましく、更に好ましくは、10.0%以上である。このような被覆率であることで、電極材料の触媒活性がより高くなり、二酸化炭素から目的物への転化選択性が更に向上する。また上記被覆率は、60.0%以下であることが好ましい。
被覆率は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
In particular, when the simple substance and / or compound of the metal element supported on the powdered titanium oxide carrier is only the compound of the metal element of Group 6 to 16 of the periodic table, the coverage may be 3.0% or more. preferable. The coverage is more preferably 6.0% or more, still more preferably 10.0% or more. With such a coverage, the catalytic activity of the electrode material becomes higher, and the conversion selectivity from carbon dioxide to the target product is further improved. The coverage is preferably 60.0% or less.
The coverage can be measured by the method described in Examples described later.

上記粉末状亜酸化チタン担体に担持された周期表第6~16族の金属元素の単体及び/又は化合物の単体の平均一次粒子径は、600nm以下であることが好ましい。このような平均一次粒子径であることで、金属元素の単体が電気化学的還元の触媒としてより高い活性を発揮することができる。平均一次粒子径は、より好ましくは、1~200nmである。
金属元素の単体及び/又は化合物の平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)による写真を用いて、40個の一次粒子径を測定し、平均を算出することにより測定することができる。
The average primary particle size of the simple substance of the metal element of Group 6 to 16 of the periodic table and / or the simple substance of the compound supported on the powdered titanium oxide carrier is preferably 600 nm or less. With such an average primary particle size, a simple substance of a metal element can exhibit higher activity as a catalyst for electrochemical reduction. The average primary particle size is more preferably 1 to 200 nm.
The average primary particle size of a simple substance and / or a compound of a metal element can be measured by measuring the primary particle size of 40 pieces using a photograph taken by a transmission electron microscope (TEM) and calculating the average.

本発明の電気化学的還元用電極材料は、担体に周期表第6~16族の金属元素の単体及び/又は化合物が担持されたものであるが、周期表第6~16族の金属元素としては、Sn、In、Ga、Ge、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ir、Pt、Au、Ru、Rh、Pd、Ag、Mo、Wからなる群より選択される少なくとも1種の元素が好ましい。より好ましくは、Sn、In、Ga、Ge、Ni、Cu、Znからなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、更に好ましくは、Sn、In、Ga、Ge、Cu、Znからなる群より選択される少なくとも1種の元素である。
Sn、In、Ga、Ge、Cu、Znからなる群より選択される少なくとも1種の元素の単体及び/又は化合物を用いることで、二酸化炭素の還元反応により目的物をより高い選択率で得ることができる。
The electrode material for electrochemical reduction of the present invention comprises a carrier carrying a simple substance and / or a compound of the metal elements of Groups 6 to 16 of the Periodic Table, but as the metal elements of Groups 6 to 16 of the Periodic Table. Is selected from the group consisting of Sn, In, Ga, Ge, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ir, Pt, Au, Ru, Rh, Pd, Ag, Mo, and at least one. Species elements are preferred. More preferably, it is at least one element selected from the group consisting of Sn, In, Ga, Ge, Ni, Cu, and Zn, and even more preferably, it is a group consisting of Sn, In, Ga, Ge, Cu, and Zn. At least one element more selected.
By using a simple substance and / or a compound of at least one element selected from the group consisting of Sn, In, Ga, Ge, Cu, and Zn, a target product can be obtained with a higher selectivity by a reduction reaction of carbon dioxide. Can be done.

上記周期表第6~16族の金属元素の化合物としては、酸化物、窒化物、酸窒化物、水酸化物等が挙げられるが、これらの中でも酸化物が好ましい。 Examples of the compound of the metal element of Group 6 to 16 of the periodic table include oxides, nitrides, oxynitrides, hydroxides and the like, and among these, oxides are preferable.

本発明の電気化学的還元用電極材料に担体として用いられる粉末状亜酸化チタンは、還元型の酸化チタンであり、下記式(1);
TiOn(1.5≦n≦1.9) (1)
で表されるものであることが好ましい。
The powdered titanium oxide used as a carrier in the electrode material for electrochemical reduction of the present invention is reduced titanium oxide, and has the following formula (1);
TiOn (1.5 ≦ n ≦ 1.9) (1)
It is preferably represented by.

本発明の電気化学的還元用電極材料に担体として用いられる粉末状亜酸化チタンは、上記組成式で現され、ルチル型結晶構造またはマグネリ構造、およびTi、Tiの単相または混合物が挙げられる。これらの結晶構造を有することにより、電極材料として必要な導電性をより十分に発揮することができる。 The powdered titanium dioxide used as a carrier in the electrode material for electrochemical reduction of the present invention is represented by the above composition formula, has a rutile-type crystal structure or a magnetic structure, and a single phase of Ti 3 O 5 and Ti 2 O 3 . Alternatively, a mixture may be mentioned. By having these crystal structures, the conductivity required as an electrode material can be more sufficiently exhibited.

上記粉末状亜酸化チタンは、上述した金属元素の単体及び/又は化合物の平均一次粒子径と同じ方法で測定した平均一次粒子径が1μm以下の、通常粉末状と認識される形状の亜酸化チタンであればよい。 The powdered titanium dioxide is a titanium dioxide having a shape usually recognized as a powder, having an average primary particle diameter of 1 μm or less measured by the same method as the average primary particle diameter of a simple substance and / or a compound of the above-mentioned metal element. It should be.

本発明の電気化学的還元用電極材料に担体として用いられる粉末状亜酸化チタンは、BET比表面積が10m/g以上であることが望ましい。担体の粉末状亜酸化チタンのBET比表面積が10m/g以上であると、二酸化炭素の電解還元に必要な金属元素の単体及び/又は化合物を効果的に担持することができる。粉末状亜酸化チタン担体の比表面積は、より好ましくは13m/g以上である。 The powdered titanium dioxide used as a carrier in the electrode material for electrochemical reduction of the present invention preferably has a BET specific surface area of 10 m 2 / g or more. When the BET specific surface area of the powdered titanium suboxide of the carrier is 10 m 2 / g or more, simple substances and / or compounds of metal elements necessary for electrolytic reduction of carbon dioxide can be effectively supported. The specific surface area of the powdered titanium oxide carrier is more preferably 13 m 2 / g or more.

本発明の電気化学的還元用電極材料に用いられる粉末状亜酸化チタン担体は、粉末の体積固有抵抗値が1.0×10-6Ω・cm以上、1.0×10Ω・cm以下であることが好ましい。粉末の体積固有抵抗値がこのような範囲にある粉末状亜酸化チタン担体を用いることで、高い電子伝導性を有する電極触媒を作製することができ、二酸化炭素の電気化学還元に対して高活性を得ることができる。粉末状亜酸化チタン担体の粉末の体積固有抵抗値の上限値は、より好ましくは、5.0×10-1Ω・cm以下であり、更に好ましくは、1.0×10-1Ω・cm以下である。
粉末状亜酸化チタン担体の粉末の体積固有抵抗値は、実施例に記載の方法により測定することができる。
The powdered titanium dioxide carrier used in the electrode material for electrochemical reduction of the present invention has a powder volume specific resistance value of 1.0 × 10 -6 Ω · cm or more and 1.0 × 100 Ω · cm or less. Is preferable. By using a powdered titanium oxide carrier in which the volume specific resistance value of the powder is in such a range, an electrode catalyst having high electron conductivity can be produced and highly active against the electrochemical reduction of carbon dioxide. Can be obtained. The upper limit of the volume resistivity of the powder of the powdered titanium oxide carrier is more preferably 5.0 × 10 -1 Ω · cm or less, and further preferably 1.0 × 10 -1 Ω · cm. It is as follows.
The volume resistivity value of the powder of the powdered titanium oxide carrier can be measured by the method described in Examples.

2.電気化学的還元用電極材料の製造方法
本発明の電気化学的還元用電極材料の製造方法は特に制限されないが、組成がTiOn(1.5≦n≦1.9)で表される粉末状亜酸化チタン担体を得る工程(1)と、工程(1)で得た粉末状亜酸化チタン担体表面に、金属の単体及び/又はその化合物を担持する工程(2)を含む製造方法により容易かつ簡便に得ることができる。この製造方法は、必要に応じて、通常の粉末製造時に採用される1又は2以上のその他の工程を更に含んでもよい。
以下、各工程について更に説明する。
2. 2. Manufacturing method of electrode material for electrochemical reduction
The method for producing the electrode material for electrochemical reduction of the present invention is not particularly limited, but the step (1) for obtaining a powdered titanium oxide carrier whose composition is represented by TiOn (1.5 ≦ n ≦ 1.9). , Can be easily and easily obtained by a production method including the step (2) of supporting a simple metal and / or a compound thereof on the surface of the powdered titanium dioxide carrier obtained in the step (1). If necessary, this production method may further include one or more other steps adopted in ordinary powder production.
Hereinafter, each step will be further described.

1)工程(1)
工程(1)は、組成がTiOn(1.5≦n≦1.9)で表される粉末状亜酸化チタン担体を得る工程である。上記粉末状亜酸化チタン担体を、金属の単体及び/又はその化合物の担持工程(工程(2))に供することで、高導電性で、かつ高い二酸化炭素還元活性を有する電極材料を与えることができる。
工程(1)は、上記の粉末状亜酸化チタン担体を得ることのできる工程であれば特に限定されないが、酸化チタンを含む原料を還元雰囲気下で焼成する工程であることが好ましい。酸化チタンの結晶構造は特に限定されず、ルチル型酸化チタンやアナターゼ型酸化チタン等が挙げられる。より好ましくは、比表面積が20m/g以上である酸化チタンを用いることであり、これにより、比表面積が大きい導電性に優れた粉末状亜酸化チタン担体がより効率的に得られる。また、原料には金属チタン、水素化チタン等の還元助剤を含んでいてもよい。
なお、粉末状亜酸化チタン担体の好ましい結晶構造、比表面積は上述したとおりである。
1) Process (1)
The step (1) is a step of obtaining a powdered titanium dioxide carrier having a composition represented by TiOn (1.5 ≦ n ≦ 1.9). By subjecting the powdered titanium oxide carrier to the step of supporting a simple substance of a metal and / or a compound thereof (step (2)), it is possible to provide an electrode material having high conductivity and high carbon dioxide reducing activity. can.
The step (1) is not particularly limited as long as it can obtain the powdered titanium oxide carrier, but it is preferably a step of calcining a raw material containing titanium oxide in a reducing atmosphere. The crystal structure of titanium oxide is not particularly limited, and examples thereof include rutile-type titanium oxide and anatase-type titanium oxide. More preferably, titanium oxide having a specific surface area of 20 m 2 / g or more is used, whereby a powdered titanium oxide carrier having a large specific surface area and excellent conductivity can be obtained more efficiently. Further, the raw material may contain a reducing aid such as metallic titanium or titanium hydride.
The preferable crystal structure and specific surface area of the powdered titanium oxide carrier are as described above.

上記還元雰囲気としては特に限定されず、水素(H)雰囲気、一酸化炭素(CO)雰囲気、アンモニア(NH)雰囲気、水素と不活性ガスとの混合ガス雰囲気等が挙げられる。また、焼成は1回ないし2回以上行ってもよく、単一の雰囲気でも複数の雰囲気の組み合わせであってもよい。 The reducing atmosphere is not particularly limited, and examples thereof include a hydrogen (H 2 ) atmosphere, a carbon monoxide (CO) atmosphere, an ammonia (NH 3 ) atmosphere, and a mixed gas atmosphere of hydrogen and an inert gas. Further, the firing may be performed once or twice or more, and may be a single atmosphere or a combination of a plurality of atmospheres.

上記酸化チタンを含む原料を焼成する際の温度は、500~1100℃であることが好ましい。より好ましくは、650~1000℃である。
焼成する時間は、酸化チタンへの還元を十分に進める点と製造の効率とを考慮すると、5分~100時間であることが好ましい。より好ましくは、30分~24時間である。
The temperature at which the raw material containing titanium oxide is fired is preferably 500 to 1100 ° C. More preferably, it is 650 to 1000 ° C.
The firing time is preferably 5 minutes to 100 hours in consideration of sufficient reduction to titanium oxide and production efficiency. More preferably, it is 30 minutes to 24 hours.

2)工程(2)
工程(2)は、工程(1)で得た粉末状亜酸化チタン担体と、周期表第6~16族の金属の単体及び/又はその水溶性化合物とを混合する工程を含むことが好ましい。具体的には、上記工程(1)で得た生成物に溶媒を添加してスラリーとし、該スラリーと周期表第6~16族の金属の単体及び/又はその水溶性化合物の溶液又は分散液とを混合することで混合液を作製する工程を含むことが好ましい。工程(2)がこのような工程を含むことで、金属又はその化合物が担体である粉末状亜酸化チタン上により高分散して担持された電極材料を得ることができる。なお、各成分はそれぞれ1種又は2種以上使用することができる。
2) Process (2)
The step (2) preferably includes a step of mixing the powdered titanium oxide carrier obtained in the step (1) with a simple substance of a metal of Groups 6 to 16 of the Periodic Table and / or a water-soluble compound thereof. Specifically, a solvent is added to the product obtained in the above step (1) to form a slurry, and a solution or dispersion of the slurry and a simple substance of a metal of Group 6 to 16 of the Periodic Table and / or a water-soluble compound thereof. It is preferable to include a step of preparing a mixed solution by mixing with and. By including such a step in the step (2), it is possible to obtain an electrode material in which a metal or a compound thereof is highly dispersed and supported on powdered titanium dioxide as a carrier. It should be noted that each component can be used alone or in combination of two or more.

上記工程(1)で得た生成物に溶媒を添加してスラリーとする際に使用する溶媒は、スラリーを調製できるものである限り特に制限されないが、取扱いの容易さから水が好ましい。
また、上記スラリーには分散性向上のため、酸、アルカリ、キレート化合物、有機分散剤、高分子分散剤等の添加剤を含んでいてもよい。
The solvent used when adding a solvent to the product obtained in the above step (1) to form a slurry is not particularly limited as long as the slurry can be prepared, but water is preferable from the viewpoint of ease of handling.
Further, the slurry may contain additives such as an acid, an alkali, a chelate compound, an organic dispersant, and a polymer dispersant in order to improve dispersibility.

上記混合液を得る方法、すなわち上記混合液の調製方法は特に限定されないが、例えば、工程(1)で得た生成物等を含むスラリーを容器内で撹拌した状態で、周期表第6~16族の金属の単体及び/又はその水溶性化合物の溶液又は分散液を添加し、撹拌混合する方法が挙げられる。混合は、撹拌子を用いてスターラーで撹拌してもよいし、プロペラ式、櫂式等の撹拌羽根を備えた撹拌機を用いてもよい。 The method for obtaining the above-mentioned mixed solution, that is, the method for preparing the above-mentioned mixed solution is not particularly limited. Examples thereof include a method of adding a solution or dispersion of a simple substance of a group metal and / or a water-soluble compound thereof, and stirring and mixing. The mixing may be performed by a stirrer using a stirrer, or a stirrer equipped with a propeller type or paddle type stirring blade may be used.

上記周期表第6~16族の金属の単体及び/又はその水溶性化合物の溶液又は分散液は、周期表第6~16族の金属の単体及び/又はその水溶性化合物を含む溶液又は分散液であれば特に限定されないが、例えば、金属の硫酸塩、硝酸塩、塩化物、リン酸塩、等の無機塩、;水酸化物、;金属の酢酸塩、シュウ酸塩等の有機酸塩、等の溶液、あるいは、周期表第6~16族の金属及び/又はその酸化物等の分散溶液が挙げられる。中でも、塩化物溶液、水酸化物溶液等の溶液であることが好ましい。周期表第6~16族の金属については上述したとおりであり、Sn、In、Ga、Ge、Cu、Znからなる群より選択される少なくとも1種の元素であることが特に好ましい。 The solution or dispersion of the single metal of Group 6 to 16 of the periodic table and / or its water-soluble compound is a solution or dispersion containing the single metal of Group 6 to 16 of the periodic table and / or its water-soluble compound. However, the present invention is not particularly limited, but for example, inorganic salts such as metal sulfates, nitrates, chlorides and phosphates; hydroxides; organic acid salts such as metal acetates and oxalates, etc. Or a dispersion solution of a metal of Group 6 to 16 of the periodic table and / or an oxide thereof. Above all, a solution such as a chloride solution or a hydroxide solution is preferable. The metals of Groups 6 to 16 of the Periodic Table are as described above, and it is particularly preferable that the metal is at least one element selected from the group consisting of Sn, In, Ga, Ge, Cu and Zn.

上記周期表第6~16族の金属の単体及び/又はその水溶性化合物の溶液又は分散液の使用量は特に限定されないが、例えば、工程(1)で得た生成物の固形分総量100質量部に対し、金属の元素換算で1質量部以上とすることが好ましい。これにより、副次反応に寄与する担体表面が、金属元素の単体及び/又は化合物により均一に被覆され、二酸化炭素の電解還元における主生成物の転化選択性が向上する。より好ましくは5質量部以上、更に好ましくは10~30質量部である。 The amount of the simple substance of the metal of Group 6 to 16 of the periodic table and / or the solution or dispersion of the water-soluble compound thereof is not particularly limited, but for example, the total solid content of the product obtained in the step (1) is 100 mass. It is preferable that the amount is 1 part by mass or more in terms of the element of the metal. As a result, the surface of the carrier that contributes to the side reaction is uniformly coated with elemental substances and / or compounds of the metal element, and the conversion selectivity of the main product in the electrolytic reduction of carbon dioxide is improved. It is more preferably 5 parts by mass or more, still more preferably 10 to 30 parts by mass.

上記工程(1)で得た生成物に溶媒を添加してスラリーとし、該スラリーと周期表第6~16族の金属の単体及び/又はその水溶性化合物の溶液又は分散液とを混合する際の温度は、特に制限されないが、10~50℃であることが好ましい。 When a solvent is added to the product obtained in the above step (1) to form a slurry, and the slurry is mixed with a simple substance of a metal of Group 6 to 16 of the Periodic Table and / or a solution or dispersion of a water-soluble compound thereof. The temperature of the above is not particularly limited, but is preferably 10 to 50 ° C.

上記工程(2)が、上記工程(1)で得た生成物に溶媒を添加してスラリーとし、該スラリーと周期表第6~16族の金属の単体及び/又はその水溶性化合物の溶液又は分散液とを混合することで混合液を作製する工程を含む場合、工程(2)は更に、該混合液から、粉末状亜酸化チタン担体に周期表第6~16族の金属種が担持された電極材料を得る工程を含む。
上記混合液から、粉末状亜酸化チタン担体に周期表第6~16族の金属種が担持された電極材料を得る方法は特に制限されず、後に述べるように混合液を加熱して水分を蒸発乾固させる方法や、中和処理により周期表第6~16族の金属種を担体表面に析出させる方法などを用いることができる。中和処理を行う場合は、混合液に塩基性溶液又は酸性溶液を添加して行うことが好ましい。
In the above step (2), a solvent is added to the product obtained in the above step (1) to form a slurry, and the slurry and a simple substance of a metal of Group 6 to 16 of the periodic table and / or a solution of a water-soluble compound thereof or a solution thereof or When the step of preparing a mixed solution by mixing with the dispersion is included, in step (2), the metal species of Groups 6 to 16 of the periodic table are further supported on the powdered titanium oxide carrier from the mixed solution. Includes the step of obtaining the electrode material.
The method for obtaining an electrode material from the above mixed solution in which the metal species of Groups 6 to 16 of the periodic table are supported on the powdered titanium oxide carrier is not particularly limited, and the mixed solution is heated to evaporate the water content as described later. A method of drying to dryness, a method of precipitating metal species of Groups 6 to 16 of the Periodic Table on the surface of the carrier by neutralization treatment, and the like can be used. When the neutralization treatment is performed, it is preferable to add a basic solution or an acidic solution to the mixed solution.

上記塩基性溶液は特に限定されるものではないが、NaOH水溶液、NH水溶液、炭酸ナトリウム水溶液等が挙げられ、好ましくはNaOH水溶液である。 The basic solution is not particularly limited, and examples thereof include a NaOH aqueous solution, an NH3 aqueous solution, and a sodium carbonate aqueous solution, and a NaOH aqueous solution is preferable.

上記酸性溶液は特に限定されるものではないが、HCl水溶液、HSO水溶液、HNO水溶液、CHCOOH水溶液等が挙げられる。 The acidic solution is not particularly limited, and examples thereof include an HCl aqueous solution, an H 2 SO 4 aqueous solution, an HNO 3 aqueous solution, and a CH 3 COOH aqueous solution.

上記工程(2)は、上記混合液(上述の通り、必要に応じて中和処理を行ったものであってもよい)から、水分及び副生物(副生成物とも称す)を除去する工程を含むことが好ましい。その際の除去手段は特に限定されないが、例えば、濾過、水洗、乾燥、加熱下での蒸発等により水分及び副生物を除去する方法を用いることができる。 The step (2) is a step of removing water and by-products (also referred to as by-products) from the mixed solution (which may be neutralized as necessary as described above). It is preferable to include it. The removing means at that time is not particularly limited, but for example, a method of removing water and by-products by filtration, washing with water, drying, evaporation under heating, or the like can be used.

上記工程(2)で上記混合液に中和処理を行った場合には、周期表第6~16族の金属種を担体表面に析出させた後、ろ過し、塩類等の副生成物は水洗により取り除くことが好ましい。電極材料中に副生成物が残存すると、二酸化炭素の電解還元の運転中に系内に溶出するなどし、二酸化炭素の電解還元における主生物の転化選択性の低下や電解還元システムの損傷を引き起こすおそれがある。
水洗の方法としては、粉末状亜酸化チタンに担持されていない水溶性物質を系外に除去できる方法であれば特に限定されず、ろ過水洗やデカンテーション等が挙げられる。このとき、水洗水の電導度が10μS/cm以下になるまで水洗することで副生成物を取り除くことが好ましい。より好ましくは電導度が3μS/cm以下になるまで水洗することである。
When the mixed solution is neutralized in the above step (2), the metal species of Groups 6 to 16 of the periodic table are deposited on the surface of the carrier and then filtered, and by-products such as salts are washed with water. It is preferable to remove it with. If by-products remain in the electrode material, they elute into the system during the operation of electrolytic reduction of carbon dioxide, causing a decrease in the conversion selectivity of the main organism in the electrolytic reduction of carbon dioxide and damage to the electrolytic reduction system. There is a risk.
The method of washing with water is not particularly limited as long as it can remove the water-soluble substance not supported on the powdered titanium dioxide to the outside of the system, and examples thereof include filtered water washing and decantation. At this time, it is preferable to remove by-products by washing with water until the electric conductivity of the water is washed with water to 10 μS / cm or less. More preferably, it is washed with water until the electric conductivity becomes 3 μS / cm or less.

工程(2)ではまた、上記混合液から水分及び副生物を除去した後に、その粉末を焼成することがより好適である。これによって、電気化学的還元用電極材料を二酸化炭素還元活性の発現に好適な状態とすることができる。粉末を焼成する場合、還元雰囲気下で焼成することが好適である。還元雰囲気については上述したとおりであり、窒素雰囲気、又は水素雰囲気、または窒素と水素の混合雰囲気が特に好ましい。
焼成温度は特に限定されないが、200~1100℃とすることが好ましい。より好ましくは、200~1000℃である。
また焼成時間も特に限定されないが、5分~100時間とすることが好ましい。より好ましくは、30分~24時間である。
In step (2), it is more preferable to bake the powder after removing water and by-products from the mixed solution. This makes it possible to bring the electrochemical reduction electrode material into a state suitable for developing carbon dioxide reducing activity. When firing the powder, it is preferable to fire it in a reducing atmosphere. The reducing atmosphere is as described above, and a nitrogen atmosphere, a hydrogen atmosphere, or a mixed atmosphere of nitrogen and hydrogen is particularly preferable.
The firing temperature is not particularly limited, but is preferably 200 to 1100 ° C. More preferably, it is 200 to 1000 ° C.
The firing time is not particularly limited, but is preferably 5 minutes to 100 hours. More preferably, it is 30 minutes to 24 hours.

上述のとおり、本発明の電気化学的還元用電極材料は、二酸化炭素の電気化学的還元反応において高い触媒活性を発揮することから、二酸化炭素の電気化学的還元に用いられることが好ましい。このような、本発明の電気化学的還元用電極材料を用いる電気化学的還元用電極や、該電気化学的還元用電極を用いる電気化学的還元装置もまた、本発明の1つである。 As described above, the electrochemical reduction electrode material of the present invention is preferably used for the electrochemical reduction of carbon dioxide because it exhibits high catalytic activity in the electrochemical reduction reaction of carbon dioxide. Such an electrochemical reduction electrode using the electrochemical reduction electrode material of the present invention and an electrochemical reduction device using the electrochemical reduction electrode are also one of the present inventions.

本発明を詳細に説明するために以下に具体例を挙げるが、本発明はこれらの例のみに限定されるものではない。特に断りのない限り、「%」及び「wt%」とは「重量%(質量%)」を意味する。なお、各物性の測定方法は以下の通りである。 Specific examples are given below to explain the present invention in detail, but the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, "%" and "wt%" mean "% by weight (% by mass)". The method for measuring each physical property is as follows.

1.X線回折パターン
下記条件の下、X線回折装置(株式会社リガク製、商品名「RINT-TTR3」)を用いて、粉末X線回折パターンを測定した。
X線源:Cu-Kα線
測定範囲:2θ=10~70°
スキャンスピード:5°/min
電圧:50kV
電流:300mA
1. X-ray diffraction pattern The powder X-ray diffraction pattern was measured using an X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Co., Ltd., trade name "RINT-TTR3") under the following conditions.
X-ray source: Cu-Kα ray Measurement range: 2θ = 10 to 70 °
Scan speed: 5 ° / min
Voltage: 50kV
Current: 300mA

2.亜酸化チタンの体積抵抗(体積固有抵抗とも称す)測定
体積抵抗の測定には、株式会社三菱化学アナリテック製、粉体抵抗測定システム MCP-PD51型を用いた。
粉体抵抗測定システムは、油圧による粉体プレス部と四探針プローブ、高抵抗測定装置(同社製、ロレスターGX MCP-T700)から構成される。
以下の手順に従い、体積抵抗(Ω・cm)の値を求めた。
1)四探針プローブを底面に備えたプレス冶具(直径20mm)にサンプル粉末を投入し、粉体抵抗測定システムの加圧部にセットする。プローブと高抵抗測定装置とをケーブルで接続する。
2)ハンドプレスを用いて、20kNまで加圧する。粉体厚みをデジタルノギスで測定、抵抗値を高抵抗測定装置で測定する。
3)粉体の底面積、厚み、抵抗値から、下記数式(1)に基づき体積固有抵抗(Ω・cm)を求める。
2. 2. Volume resistance (also referred to as volume intrinsic resistance) measurement of titanium borooxide For the measurement of volume resistance, a powder resistance measurement system MCP-PD51 manufactured by Mitsubishi Chemical Analytec Co., Ltd. was used.
The powder resistance measurement system consists of a hydraulic powder press unit, a four-probe probe, and a high resistance measurement device (Lorester GX MCP-T700 manufactured by the same company).
The value of volume resistance (Ω · cm) was determined according to the following procedure.
1) Put the sample powder into a press jig (diameter 20 mm) equipped with a four-probe probe on the bottom and set it in the pressure section of the powder resistance measurement system. Connect the probe and the high resistance measuring device with a cable.
2) Pressurize to 20 kN using a hand press. The powder thickness is measured with a digital caliper, and the resistance value is measured with a high resistance measuring device.
3) From the bottom area, thickness, and resistance value of the powder, the volume resistivity (Ω · cm) is obtained based on the following mathematical formula (1).

Figure 0007040220000001
Figure 0007040220000001

3.被覆率測定
本明細書中、「被覆率」とは、電極材料の全表面積に対する粉末状亜酸化チタン担体表面に担持された金属元素の単体及び/又は化合物の表面積の割合で表される。なお、担持された金属元素の単体及び/又は化合物が粒子の場合、その比表面積は金属元素の単体及び/又は化合物の担持量および平均一次粒子径さらには担持粒子密度を用いて粒子数を算出し、球の表面積と粒子数の積により算出することができる。このとき必要に応じて元素マッピングをおこない、粒子の組成を特定しても良い。
すなわち、平均一次粒子径をP(nm)、担持量をS(重量%)、担持粒子の密度をD(g/cm)とすることで、下記数式(2)により算出した。なお、金属元素の単体及び/又は化合物の平均一次粒子径、担持量、担持粒子の密度は以下のようにして測定した。
担持された金属元素の単体及び/又は化合物の比表面積=6S/PD×10 (2)
[平均一次粒子径]
透過型電子顕微鏡(TEM)による写真を用いて、40個の一次粒子径を測定し、平均を算出することにより得た。
[担持量]
下記(A)又は(B)に記載の方法により定量した。
(A)担体が亜酸化チタンの場合
硫酸アンモニウム2.5gを溶解した95wt%硫酸20mlにサンプル50mgを添加した後、300℃で撹拌加熱してサンプルを溶解し室温まで冷却して得た溶液を誘導結合プラズマ発光分光装置(ICP)に供し、検量線法によって定量した。
(B)担体がカーボンブラックの場合
95wt%硫酸20mlと60wt%硝酸60mlの混合液にサンプル50mgを添加した後、300℃で撹拌加熱してサンプルを溶解し、室温まで冷却して得た溶液を誘導結合プラズマ発光分光装置(ICP)に供し、検量線法によって定量した。
[担持粒子の密度]
改訂4版化学便覧 基礎編 丸善株式会社(1993)及び第4版岩波理化学辞典 株式会社岩波書店(1987)に記載されている該当する金属元素又は化合物の数値を引用した。
3. 3. Coverage measurement In the present specification, "coverage" is expressed as the ratio of the surface area of a simple substance and / or a compound of a metal element supported on the surface of a powdered titanium borooxide carrier to the total surface area of an electrode material. When the carried metal element alone and / or the compound is a particle, the specific surface area is calculated by using the supported amount of the metal element alone and / or the compound, the average primary particle size, and the supported particle density. However, it can be calculated by the product of the surface area of the sphere and the number of particles. At this time, elemental mapping may be performed as necessary to specify the composition of the particles.
That is, it was calculated by the following mathematical formula (2) by setting the average primary particle diameter to P (nm), the supported amount to S (% by weight), and the density of the supported particles to D (g / cm 3 ). The average primary particle diameter, the amount of the carried amount, and the density of the supported particles of the simple substance and / or the compound of the metal element were measured as follows.
Specific surface area of simple substance and / or compound of supported metal element = 6S / PD × 10 (2)
[Average primary particle size]
It was obtained by measuring the diameters of 40 primary particles and calculating the average using photographs taken with a transmission electron microscope (TEM).
[Carrying amount]
Quantification was performed by the method described in (A) or (B) below.
(A) When the carrier is titanium sulfite 50 mg of the sample is added to 20 ml of 95 wt% ammonium sulfate in which 2.5 g of ammonium sulfate is dissolved, and then the sample is dissolved by stirring and heating at 300 ° C. and cooled to room temperature to induce the obtained solution. It was subjected to an inductively coupled plasma emission spectroscope (ICP) and quantified by the calibration curve method.
(B) When the carrier is carbon black 50 mg of the sample is added to a mixture of 20 ml of 95 wt% sulfuric acid and 60 ml of 60 wt% nitrate, the sample is dissolved by stirring and heating at 300 ° C., and the solution obtained by cooling to room temperature is obtained. It was subjected to an inductively coupled plasma emission spectroscope (ICP) and quantified by the calibration curve method.
[Density of supported particles]
Revised 4th Edition Chemistry Handbook Basic Edition Maruzen Co., Ltd. (1993) and 4th Edition Iwanami Rikagaku Jiten Co., Ltd. Iwanami Shoten Co., Ltd. (1987) quoted the values of applicable metal elements or compounds.

4.二酸化炭素転化選択性
(1)作用極の作製
測定対象サンプルに、5重量%パーフルオロスルホン酸樹脂溶液(シグマアルドリッチジャパン株式会社製)、イソプロピルアルコール(和光純薬工業株式会社製)及び超純水を加え、超音波により分散させてペーストを調製した。ペーストを板状の導電性物質であるカーボンペーパ (Electrochem,Inc.社製、商品名「EC-TP1-090T」)に塗布し、充分に乾燥した。乾燥後のサンプルを作用極とした。
(2)二酸化炭素の電解還元
(2-1)Automatic Polarization System(北斗電工株式会社製、商品名「HZ-5000」)に、作用極、対極、および参照極を接続した。作用極には、上記で得た測定サンプル付き電極を用い、対極と参照極には、それぞれ白金電極と可逆水素電極(RHE)電極を用いた。
(2-2)25℃で、電解液(0.1mol/lの炭酸水素カリウム水溶液)に二酸化炭素ガスを30分間バブリングさせた。二酸化炭素ガスの流量は100ml/分であった。
(2-3)引き続き、二酸化炭素ガスを流通しながら、25℃で、二酸化炭素ガスを飽和させた電解液中(0.1mol/l炭酸水素カリウム水溶液)で、アノードの電極電位に対してカソードの電極電位が負となるように、ポテンショスタットを用いて電圧がアノード電極およびカソード電極の間に印加し、電解反応を生じさせた。カソード電極に印加された電圧値は、参照電極に対して-1.0Vであった。電解は、連続して180分間行った。
(2-4)電解槽内で生成された電解生成物は、液体クロマトグラフィーを用いて同定し、検量線法によって定量した。
二酸化炭素の電解生成物の転化選択性は、ファラデー効率によって算出した。ファラデー効率は、全反応電荷量に対して、目的の電解生成物の生成に用いたられた電荷量の割合を意味する。具体的には、以下の数式(3)に基づいて算出した。
目的の電解生成物のファラデー効率(%)=(目的の電解生成物の生成のために用いられた反応電荷量(C))/(全反応電荷量(C))×100 (3)
4. Carbon dioxide conversion selectivity (1) Preparation of working electrode For the sample to be measured, 5 wt% perfluorosulfonic acid resin solution (manufactured by Sigma Aldrich Japan Co., Ltd.), isopropyl alcohol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and ultrapure water Was added and dispersed by ultrasonic waves to prepare a paste. The paste was applied to carbon paper (trade name "EC-TP1-090T" manufactured by Electrochem, Inc.), which is a plate-shaped conductive substance, and dried sufficiently. The dried sample was used as the working electrode.
(2) Electrolytic reduction of carbon dioxide (2-1) The working electrode, counter electrode, and reference electrode were connected to the Automatic Polarization System (manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd., trade name "HZ-5000"). The electrode with the measurement sample obtained above was used as the working electrode, and a platinum electrode and a reversible hydrogen electrode (RHE) electrode were used as the counter electrode and the reference electrode, respectively.
(2-2) At 25 ° C., carbon dioxide gas was bubbled in an electrolytic solution (0.1 mol / l potassium hydrogencarbonate aqueous solution) for 30 minutes. The flow rate of carbon dioxide gas was 100 ml / min.
(2-3) Continuing to flow carbon dioxide gas, in the electrolytic solution saturated with carbon dioxide gas at 25 ° C. (0.1 mol / l potassium hydrogen carbonate aqueous solution), the cathode with respect to the electrode potential of the anode. A voltage was applied between the anode electrode and the cathode electrode using a potentiostat so that the electrode potential of was negative, causing an electrolytic reaction. The voltage value applied to the cathode electrode was −1.0 V with respect to the reference electrode. Electrolysis was continuously performed for 180 minutes.
(2-4) The electrolytic product produced in the electrolytic cell was identified by liquid chromatography and quantified by the calibration curve method.
The conversion selectivity of the electrolytic product of carbon dioxide was calculated by Faraday efficiency. Faraday efficiency means the ratio of the amount of charge used to produce the desired electrolytic product to the total amount of reaction charge. Specifically, it was calculated based on the following mathematical formula (3).
Faraday efficiency (%) of the target electrolytic product = (reaction charge amount (C) used for producing the target electrolytic product) / (total reaction charge amount (C)) × 100 (3)

実施例1
ルチル型酸化チタン(堺化学工業株式会社製、商品名「STR-100N」、比表面積100m2/g)3.5gと金属チタン(和光純薬工業株式会社製、商品名「チタン,粉末」)0.525gを乾式混合した後、アルミナボートに入れ、雰囲気焼成炉にて100vol%水素を400ml/分で流通しながら730℃まで昇温速度300℃/hrで昇温し、730℃で6時間保持した。その後、水素の流通を止め、100vol%アンモニアを400ml/分で流通しながらで500℃まで降温速度200℃/hrで降温させた。その後、アンモニアの流通を止め、100vol%窒素雰囲気下、500℃から室温まで自然冷却し、亜酸化チタン粉末を得た。得られた亜酸化チタン粉末は、平均一次粒子径が100nm以下の粉末状のものであり、体積抵抗は1.0×10-1Ω・cmであった。
得られた亜酸化チタン粉末2.25gと、イオン交換水100gをビーカーに計量して撹拌混合し、亜酸化チタンスラリーを得た。
別のビーカーにてSnCl・5HO(和光純薬工業株式会社製)0.753gをイオン交換水20.0gと塩酸(37%)23.8gの混合液に添加し、撹拌混合したものを用意した(これを「混合水溶液」と称す)。
亜酸化チタンスラリーを撹拌しながら、別のビーカーにて用意した上記の混合水溶液全量を添加し、その後、液温を30℃に保持しながら、30分撹拌混合した。さらに、1mol/lの水酸化ナトリウム水溶液を溶液のpHが10になるまで添加した後、濾過、水洗、乾燥して水分を全て蒸発させて、粉末(p1)を得た。
粉末(p1)0.5gをアルミナボートに入れ、雰囲気焼成炉にて水素を400ml/分で流通しながら、400℃まで600℃/hrで昇温し、400℃で1時間保持した後、室温まで自然冷却して実施例1粉末を得た。
Example 1
Ruchil-type titanium oxide (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., trade name "STR-100N", specific surface area 100 m2 / g) 3.5 g and metallic titanium (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name "titanium, powder") 0 After dry mixing 525 g, put it in an alumina boat, raise the temperature to 730 ° C at a temperature rise rate of 300 ° C / hr while flowing 100 vol% hydrogen at 400 ml / min in an atmosphere firing furnace, and hold it at 730 ° C for 6 hours. did. After that, the flow of hydrogen was stopped, and the temperature was lowered to 500 ° C. at a temperature lowering rate of 200 ° C./hr while circulating 100 vol% ammonia at 400 ml / min. Then, the circulation of ammonia was stopped, and the mixture was naturally cooled from 500 ° C. to room temperature under a 100 vol% nitrogen atmosphere to obtain titanium oxide powder. The obtained titanium dioxide powder was in the form of a powder having an average primary particle diameter of 100 nm or less, and had a volume resistance of 1.0 × 10 -1 Ω · cm.
2.25 g of the obtained titanium dioxide powder and 100 g of ion-exchanged water were weighed in a beaker and mixed by stirring to obtain a titanium dioxide slurry.
In another beaker, 0.753 g of SnCl 4.5H 2 O (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to a mixed solution of 20.0 g of ion-exchanged water and 23.8 g of hydrochloric acid (37%), and the mixture was stirred and mixed. (This is called a "mixed aqueous solution").
While stirring the titanium oxide slurry, the entire amount of the above mixed aqueous solution prepared in another beaker was added, and then the mixture was stirred and mixed for 30 minutes while maintaining the liquid temperature at 30 ° C. Further, a 1 mol / l sodium hydroxide aqueous solution was added until the pH of the solution reached 10, and then the solution was filtered, washed with water and dried to evaporate all the water to obtain a powder (p1).
0.5 g of powder (p1) is placed in an alumina boat, hydrogen is circulated in an atmospheric firing furnace at 400 ml / min, the temperature is raised to 400 ° C. at 600 ° C./hr, the temperature is maintained at 400 ° C. for 1 hour, and then room temperature is reached. The powder was naturally cooled to obtain Example 1 powder.

実施例2
実施例1で得られた粉末(p1)0.5gをアルミナボートに入れ、雰囲気焼成炉にて水素を400ml/分で流通しながら、300℃まで600℃/hrで昇温し、300℃で1時間保持した後、室温まで自然冷却して実施例2粉末を得た。
Example 2
0.5 g of the powder (p1) obtained in Example 1 was placed in an alumina boat, and hydrogen was circulated in an atmospheric firing furnace at 400 ml / min, heated to 300 ° C. at 600 ° C./hr, and at 300 ° C. After holding for 1 hour, it was naturally cooled to room temperature to obtain Example 2 powder.

比較例1
粉末状亜酸化チタンの代わりに、カーボンブラック(EC-300J、ライオン・スベシャリティ・ケミカルズ株式会社製)2.25gと、非イオン界面活性剤(ノイゲンEA-157、第一工業製薬株式会社製)0.45gとを用いること以外は実施例1と同様にして、比較例1粉末を得た。
Comparative Example 1
Instead of powdered titanium oxide, carbon black (EC-300J, manufactured by Lion Specialty Chemicals Co., Ltd.) 2.25 g and nonionic surfactant (Neugen EA-157, manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) 0 Comparative Example 1 powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that .45 g was used.

比較例2
粉末状亜酸化チタンの代わりに、カーボンブラック(EC-300J、ライオン・スベシャリティ・ケミカルズ株式会社製)2.25gと、非イオン界面活性剤(ノイゲンEA-157、第一工業製薬株式会社製)0.45gとを用いること以外は実施例2と同様にして、比較例2粉末を得た。
Comparative Example 2
Instead of powdered titanium oxide, carbon black (EC-300J, manufactured by Lion Specialty Chemicals Co., Ltd.) 2.25 g and nonionic surfactant (Neugen EA-157, manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) 0 Comparative Example 2 powder was obtained in the same manner as in Example 2 except that .45 g was used.

比較例3
カーボンブラック(EC-300J、ライオン・スベシャリティ・ケミカルズ株式会社製)2.25gと、非イオン界面活性剤(ノイゲンEA-157、第一工業製薬株式会社製)0.45gと、イオン交換水100gをビーカーに計量して撹拌混合し、カーボンブラックスラリーを得た。
別のビーカーにてCuCl・2HO(和光純薬工業株式会社製)0.691gをイオン交換水40.0gに添加し、撹拌混合したものを用意した(これを「混合水溶液」と称す)。
カーボンブラックスラリーを撹拌しながら、別のビーカーにて用意した上記の混合水溶液全量を添加し、その後、液温を30℃に保持しながら、30分撹拌混合した。さらに、1mol/lの水酸化ナトリウム水溶液を溶液のpHが10になるまで添加した後、濾過、水洗、乾燥して水分を全て蒸発させて、粉末(p2)を得た。
粉末(p2)0.5gをアルミナボートに入れ、雰囲気焼成炉にて水素を200ml/分、窒素を200ml/分で流通しながら、600℃まで600℃/hrで昇温し、600℃で1時間保持した後、室温まで自然冷却して比較例3粉末を得た。
Comparative Example 3
2.25 g of carbon black (EC-300J, manufactured by Lion Specialty Chemicals Co., Ltd.), 0.45 g of nonionic surfactant (Neugen EA-157, manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), and 100 g of ion-exchanged water. Weighed in a beaker and stirred and mixed to obtain a carbon black slurry.
In another beaker, 0.691 g of CuCl 2.2H 2 O (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to 40.0 g of ion-exchanged water, and a mixture was prepared by stirring (this is called a "mixed aqueous solution"). ).
While stirring the carbon black slurry, the entire amount of the above mixed aqueous solution prepared in another beaker was added, and then the mixture was stirred and mixed for 30 minutes while maintaining the liquid temperature at 30 ° C. Further, a 1 mol / l sodium hydroxide aqueous solution was added until the pH of the solution reached 10, and then the solution was filtered, washed with water and dried to evaporate all the water to obtain a powder (p2).
0.5 g of powder (p2) is placed in an alumina boat, and the temperature is raised to 600 ° C. at 600 ° C./hr while hydrogen is distributed at 200 ml / min and nitrogen is distributed at 200 ml / min in an atmosphere firing furnace, and 1 at 600 ° C. After holding for a long time, it was naturally cooled to room temperature to obtain Comparative Example 3 powder.

比較例4
カーボンブラック(EC-300J、ライオン・スベシャリティ・ケミカルズ株式会社製)2.25gと、非イオン界面活性剤(ノイゲンEA-157、第一工業製薬株式会社製)0.45gと、イオン交換水100gをビーカーに計量して撹拌混合し、カーボンブラックスラリーを得た。
別のビーカーにてCr(NO・9HO(和光純薬工業株式会社製)1.92gをイオン交換水40.0gに添加し、撹拌混合したものを用意した(これを「混合水溶液」と称す)。
前記スラリーを撹拌しながら、液温を65~75℃に保持しながら水分を全て蒸発させて、粉末(p3)を得た。
粉末(p3)0.5gをアルミナボートに入れ、雰囲気焼成炉にて水素を200ml/分、窒素を200ml/分で流通しながら、600℃まで600℃/hrで昇温し、600℃で1時間保持した後、室温まで自然冷却して比較例4粉末を得た。
Comparative Example 4
2.25 g of carbon black (EC-300J, manufactured by Lion Specialty Chemicals Co., Ltd.), 0.45 g of nonionic surfactant (Neugen EA-157, manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), and 100 g of ion-exchanged water. Weighed in a beaker and stirred and mixed to obtain a carbon black slurry.
In another beaker, 1.92 g of Cr (NO 3 ) 3.9H 2 O (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to 40.0 g of ion-exchanged water, and a mixture was prepared by stirring (this was "mixed"). "Aqueous solution").
While stirring the slurry, all the water was evaporated while maintaining the liquid temperature at 65 to 75 ° C. to obtain a powder (p3).
0.5 g of powder (p3) is placed in an alumina boat, and the temperature is raised to 600 ° C. at 600 ° C./hr while hydrogen is distributed at 200 ml / min and nitrogen is distributed at 200 ml / min in an atmosphere firing furnace, and 1 at 600 ° C. After holding for a long time, it was naturally cooled to room temperature to obtain Comparative Example 4 powder.

比較例5
Cr(NO・9HOの代わりに、Fe(NO・9HO(和光純薬工業株式会社製)1.81gを用いること、及び、雰囲気焼成炉にて水素を200ml/分、窒素を200ml/分流通する代わりに、窒素400ml/分を流通すること以外は比較例4と同様に、比較例5粉末を得た。
Comparative Example 5
Use 1.81 g of Fe (NO 3 ) 3.9H 2 O (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) instead of Cr (NO 3 ) 3.9H 2 O, and 200 ml of hydrogen in an atmosphere firing furnace. Comparative Example 5 powder was obtained in the same manner as in Comparative Example 4 except that 400 ml / min of nitrogen was circulated instead of 200 ml / min of nitrogen.

比較例6
Cr(NO・9HOの代わりに、Co(NO・6HO(和光純薬工業株式会社製)1.26gを用いること、及び、雰囲気焼成炉にて水素を200ml/分、窒素を200ml/分流通する代わりに、窒素400ml/分を流通すること以外は比較例4と同様に、比較例6粉末を得た。
Comparative Example 6
Use 1.26 g of Co (NO 3 ) 2.6H 2 O (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) instead of Cr (NO 3 ) 3.9H 2 O, and 200 ml of hydrogen in an atmosphere firing furnace. Comparative Example 6 powder was obtained in the same manner as in Comparative Example 4 except that 400 ml / min of nitrogen was circulated instead of 200 ml / min of nitrogen.

比較例7
Cr(NO・9HOの代わりに、Ni(NO・6HO(和光純薬工業株式会社製)1.24gを用いること、及び、雰囲気焼成炉にて水素を200ml/分、窒素を200ml/分流通する代わりに、窒素400ml/分を流通すること以外は比較例4と同様に、比較例7粉末を得た。
Comparative Example 7
Use 1.24 g of Ni (NO 3 ) 2.6H 2 O (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) instead of Cr (NO 3 ) 3.9H 2 O, and 200 ml of hydrogen in an atmosphere firing furnace. Comparative Example 7 powder was obtained in the same manner as in Comparative Example 4 except that 400 ml / min of nitrogen was circulated instead of 200 ml / min of nitrogen.

比較例8
Cr(NO・9HOの代わりに、Zn(NO・3HO(和光純薬工業株式会社製)1.14gを用いること、及び、雰囲気焼成炉にて水素を200ml/分、窒素を200ml/分流通する代わりに、窒素400ml/分を流通すること以外は比較例4と同様に、比較例8粉末を得た。
Comparative Example 8
Use 1.14 g of Zn (NO 3 ) 2.3H 2 O (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) instead of Cr (NO 3 ) 3.9H 2 O, and 200 ml of hydrogen in an atmosphere firing furnace. Comparative Example 8 powder was obtained in the same manner as in Comparative Example 4 except that 400 ml / min of nitrogen was circulated instead of 200 ml / min of nitrogen.

比較例9
実施例1と同様に得られた亜酸化チタン粉末に対して、金属種の担持を行わず、かつ、雰囲気炉による昇温も実施せずに使用した。
Comparative Example 9
The titanium hydroxide powder obtained in the same manner as in Example 1 was used without supporting the metal species and without raising the temperature by the atmosphere furnace.

比較例10
カーボンブラック(EC-300J、ライオン・スベシャリティ・ケミカルズ株式会社製)に対して、金属種の担持を行わず、かつ、雰囲気炉による昇温も実施せずに使用した。
Comparative Example 10
Carbon black (EC-300J, manufactured by Lion Specialty Chemicals Co., Ltd.) was used without supporting metal species and without raising the temperature by an atmosphere furnace.

上述の実施例1、2及び比較例1~10で得た各粉末(試料)につき、上述した分析及び評価を行った。結果を表1に示す。また、実施例1、2及び比較例1~8で得た各粉末の透過型電子顕微鏡の反射電子像を図1~10に示す。 The above-mentioned analysis and evaluation were performed on each of the powders (samples) obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 10 described above. The results are shown in Table 1. Further, the reflected electron images of the powders obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 8 are shown in FIGS. 1 to 10.

Figure 0007040220000002
Figure 0007040220000002

実施例及び比較例の結果より、表1に示す通り、以下のことを確認した。
実施例1で得た粉末は、金属としてスズが粉末状亜酸化チタン表面に担持され、被覆率が0.5%以上である電極材料である。一方、比較例1で得た粉末は、被覆率が0.5%未満である点で、本発明の電極材料とは相違する。このような相違の下、二酸化炭素電解還元における転化選択性の指標であるファラデー効率を対比すると、実施例1で得た粉末は、比較例1で得た粉末に比較してファラデー効率が著しく高いことが分かる。
また、実施例2で得た粉末は、酸化物としてスズが粉末状亜酸化チタン表面に担持され、被覆率が3.0%以上である電極材料である。一方、比較例2で得た粉末は、被覆率が3.0%未満である点で、本発明の電極材料とは相違する。このような相違の下、二酸化炭素電解還元における転化選択性の指標であるファラデー効率を対比すると、実施例2で得た粉末は、比較例2で得た粉末に比較してファラデー効率が著しく高いことが分かる。
したがって、本発明の電極材料は、高い被覆率に加え、高いファラデー効率を有し、二酸化炭素電解還元における主生物の選択性に優れることが分かった。
From the results of Examples and Comparative Examples, the following were confirmed as shown in Table 1.
The powder obtained in Example 1 is an electrode material in which tin is supported on the surface of powdered titanium oxide as a metal and the coverage is 0.5% or more. On the other hand, the powder obtained in Comparative Example 1 is different from the electrode material of the present invention in that the coverage is less than 0.5%. Under such a difference, when the Faraday efficiency, which is an index of conversion selectivity in carbon dioxide electrolytic reduction, is compared, the powder obtained in Example 1 has a significantly higher Faraday efficiency than the powder obtained in Comparative Example 1. You can see that.
Further, the powder obtained in Example 2 is an electrode material in which tin is supported on the surface of powdered titanium oxide as an oxide and the coverage is 3.0% or more. On the other hand, the powder obtained in Comparative Example 2 is different from the electrode material of the present invention in that the coverage is less than 3.0%. Under such a difference, when the Faraday efficiency, which is an index of conversion selectivity in carbon dioxide electrolytic reduction, is compared, the powder obtained in Example 2 has a significantly higher Faraday efficiency than the powder obtained in Comparative Example 2. You can see that.
Therefore, it was found that the electrode material of the present invention has high Faraday efficiency in addition to high coverage, and is excellent in selectivity of the main organism in carbon dioxide electrolytic reduction.

比較例3~8で得た粉末は、それぞれ銅、亜鉛、クロム、鉄、コバルト、ニッケルがカーボンに担持されたものであり、これらもギ酸を生成することが分かったが、担体が粉末状亜酸化チタンのものよりもファラデー効率が低かった。 The powders obtained in Comparative Examples 3 to 8 had copper, zinc, chromium, iron, cobalt, and nickel supported on carbon, respectively, and it was found that these also produced formic acid, but the carrier was a powdery sub. The Faraday efficiency was lower than that of titanium oxide.

Claims (7)

二酸化炭素の電気化学的還元に用いられる電極材料であって、
該電極材料は、粉末状亜酸化チタン担体に周期表第6~16族の金属元素の単体及び/又は化合物が担持された構造を有することを特徴とする二酸化炭素の電気化学的還元用電極材料。
An electrode material used for the electrochemical reduction of carbon dioxide .
The electrode material is an electrode material for electrochemical reduction of carbon dioxide, which has a structure in which a simple substance and / or a compound of a metal element of Group 6 to 16 of the periodic table is supported on a powdered titanium oxide carrier. ..
前記電極材料は、粉末状亜酸化チタン担体に周期表第6~16族の金属元素の単体が担持された構造を有し、電極材料の全表面積に対する粉末状亜酸化チタン担体表面に担持された周期表第6~16族の金属元素の単体の表面積の割合で表される被覆率が0.5%以上である
ことを特徴とする請求項1に記載の二酸化炭素の電気化学的還元用電極材料。
The electrode material has a structure in which a single metal element of Group 6 to 16 of the periodic table is supported on the powdered titanium sulfite carrier, and is supported on the surface of the powdered titanium hydroxide carrier with respect to the total surface area of the electrode material. The electrode for electrochemical reduction of carbon dioxide according to claim 1, wherein the coverage ratio represented by the ratio of the surface area of a single metal element of Group 6 to 16 of the periodic table is 0.5% or more. material.
前記電極材料は、粉末状亜酸化チタン担体に周期表第6~16族の金属元素の化合物が担持された構造を有し、電極材料の全表面積に対する粉末状亜酸化チタン担体表面に担持された周期表第6~16族の金属元素の化合物の表面積の割合で表される被覆率が3.0%以上である
ことを特徴とする請求項1に記載の二酸化炭素の電気化学的還元用電極材料。
The electrode material has a structure in which a compound of a metal element of Group 6 to 16 of the periodic table is supported on a powdered titanium hydroxide carrier, and is supported on the surface of the powdered titanium oxide carrier with respect to the total surface area of the electrode material. The electrode for electrochemical reduction of carbon dioxide according to claim 1, wherein the coverage ratio represented by the ratio of the surface area of the compound of the metal element of Group 6 to 16 of the periodic table is 3.0% or more. material.
前記周期表第6~16族の金属元素は、Sn、In、Ga、Ge、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ir、Pt、Au、Ru、Rh、Pd、Ag、Mo、Wからなる群より選択される少なくとも1種の元素であることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の二酸化炭素の電気化学的還元用電極材料。 The metal elements of Group 6 to 16 of the periodic table are Sn, In, Ga, Ge, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ir, Pt, Au, Ru, Rh, Pd, Ag and Mo. The electrode material for electrochemical reduction of carbon dioxide according to any one of claims 1 to 3, wherein the element is at least one element selected from the group consisting of W and W. 前記粉末状亜酸化チタン担体は、組成式TiO(nは1.5以上、1.9以下の数を表す)で表されることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の二酸化炭素の電気化学的還元用電極材料。 The powdered titanium oxide carrier according to any one of claims 1 to 4, wherein the powdered titanium oxide carrier is represented by the composition formula TiO n (n represents a number of 1.5 or more and 1.9 or less). Electrode material for electrochemical reduction of carbon dioxide . 請求項1~のいずれかに記載の二酸化炭素の電気化学的還元用電極材料を用いることを特徴とする二酸化炭素の電気化学的還元用電極。 An electrode for electrochemical reduction of carbon dioxide according to any one of claims 1 to 5 , wherein the electrode material for electrochemical reduction of carbon dioxide is used. 請求項に記載の二酸化炭素の電気化学的還元用電極を用いることを特徴とする二酸化炭素の電気化学的還元装置。 An electrochemical reduction device for carbon dioxide according to claim 6 , wherein the electrode for electrochemical reduction of carbon dioxide is used.
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