还原二氧化碳的方法技术

本发明专利技术是一种还原二氧化碳的方法，其具备以下的工序。准备具备以下部分的二氧化碳还原装置的工序（a）：阴极室（102）、阳极室（105）和固体电解质膜（106），其中，阴极室具备工作电极（101），工作电极具备金属或金属化合物，阳极室具备对电极（104），对电极在表面具备由氮化物半导体形成的区域，在阴极室的内部保持有第1电解液（107），在阳极室的内部保持有第2电解液（108），工作电极与第1电解液相接，对电极与第2电解液相接，固体电解质膜夹在阴极室和阳极室之间，第1电解液含有二氧化碳，工作电极与对电极电连接，并且在工作电极和对电极之间，未电夹置电源。对区域照射具有250nm以上、400nm以下波长的光，将第1电解液所含有的二氧化碳还原的工序（b）；其中，不对工作电极照射光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
专利文献I 2公开了使用含有TiO2这样的η型光半导体材料的阳极电极来。专利文献3 4公开了电解水的方法。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平07 - 188961号公报专利文献2 :日本特 开平05 - 311476号公报专利文献3 :日本特开昭50 — 115178号公报专利文献4 日本特开2003 - 024764号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题专利文献I 2所公开的方法中，为了还原二氧化碳，必须要在阳极电极和阴极电极之间夹有电源。本专利技术提供不用这样的电源来还原二氧化碳的新方法。用于解决课题的方法本专利技术是使用用于还原二氧化碳的装置来，具备以下的工序准备具备以下部分的二氧化碳还原装置的工序(a)，阴极室、阳极室、和固体电解质膜，其中，上述阴极室具备工作电极，上述工作电极具备金属或金属化合物，上述阳极室具备对电极，上述对电极在表面具备由氮化物半导体形成的区域，在上述阴极室的内部保持有第I电解液，在上述阳极室的内部保持有第2电解液，上述工作电极与上述第I电解液相接，上述对电极与上述第2电解液相接，上述固体电解质膜夹在上述阴极室和上述阳极室之间，上述第I电解液含有上述二氧化碳，上述工作电极与上述对电极电连接，并且在上述工作电极和上述对电极之间未电夹置电源；对上述区域照射具有250纳米以上、400纳米以下的波长的光，将上述第I电解液所含有的上述二氧化碳还原的工序(b )，其中，不对工作电极照射上述光。专利技术的效果根据本专利技术的还原二氧化碳的新方法，不需要夹在阳极电极和阴极电极之间的电源。附图说明图1表示根据实施方式I的用于还原二氧化碳的装置。图2A表示未形成有金属配线303的对电极104。图2B表示形成有多根直线状的金属配线303的对电极104。图2C表示形成有具有网格形状的多根直线状的金属配线303的对电极104。图3是在实施例1中对氮化物半导体区域302照射光前后的电流变化的曲线图。图4表示在实施例1中，该电荷量(横轴)和所得到的甲酸的量(纵轴)的关系。图5是在实施例1、实施例2和实施例3中对氮化物半导体区域302照射光的前后的电流变化的曲线图。图6是实施例1 3 中光照射时间(横轴)和甲酸的生成量(纵轴)的关系的曲线图。具体实施例方式以下，说明本专利技术的实施方式。(实施方式I)(用于还原二氧化碳的装置)图1表示根据实施方式I的用于还原二氧化碳的装置。该装置具备阴极室102、阳极室105和固体电解质膜106。阴极室102具备工作电极101。工作电极101与第I电解液107相接。具体而言，工作电极101浸溃在第I电解液107中。工作电极101的材料的例子为铜、金、银、镉、铟、锡、铅或它们的合金。优选铜。为了增加甲酸的量，优选铟。工作电极101的材料的其他例子为能够还原二氧化碳的金属化合物。只要该材料与第I电解液107相接即可，可以是仅工作电极101的一部分浸溃在第I电解液107中。阳极室105具备对电极104。对电极104与第2电解液108相接。具体而言,对电极104浸溃于第2电解液108。对电极104如图2A所示，在表面具备由氮化物半导体形成的氮化物半导体区域302。优选该氮化物半导体为氮化镓或氮化铝镓。在图2A中，在对电极104的表面的一部分形成有正方形的氮化物半导体区域302。但是，也可以在对电极104的整个表面形成氮化物半导体区域302。氮化物半导体区域302的形状不限定于正方形。如图2B和图2C所示，优选在氮化物半导体区域302设置金属配线303。优选金属配线303与氮化物半导体区域302相接。如后所述，由光源103对氮化物半导体区域302照射光。也可以对金属配线303照射光。 如图2B所示，能够设置多根金属配线303。各金属配线303为线状。而且，该多根金属配线303互相平行。如图2C所示，能够设置具有网格的形状的多根金属配线303。金属配线303的形状没有特别限定。优选金属配线303能够与氮化物半导体形成欧姆接合。优选的金属配线303的材料的例子为钛。具体而言，金属配线303为钛配线、钛/镍叠层配线、钛/铝叠层配线、钛/金叠层配线、或钛/银叠层配线。优选钛/镍叠层配线。只要该氮化物半导体与第2电解液108相接即可，可以是仅对电极104的一部分浸溃在第2电解液108中。在阴极室102的内部保持有第I电解液107。在阳极室105的内部保持有第2电解液108。第I电解液107的例子为碳酸氢钾水溶液、碳酸氢钠水溶液、氯化钾水溶液、硫酸钾水溶液或磷酸钾水溶液。优选碳酸氢钾水溶液。优选第I电解液107在二氧化碳溶解于第I电解液107的状态下为弱酸性。第2电解液108的例子为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。优选氢氧化钠水溶液。优选第2电解液108为强碱性。第I电解液107的溶质和第2电解液108的溶质可以相同，但优选为不同。第I电解液107含有二氧化碳。二氧化碳的浓度没有特别限定。为了将第I电解液107从第2电解液108中分离，固体电解质膜106夹在阴极室102和阳极室105之间。即，在本装置中，第I电解液107和第2电解液108不混合。固体电解质膜106只要仅通过质子且不能通过其他物质，就没有特别限定。固体电解质膜106的例子为Nafion (注册商标)。工作电极101具备工作电极端子110。对电极104具备对电极端子111。工作电极端子110和对电极端子111通过导线112电连接。即，工作电极101经由导线112与对电极104电连接。如图2B和图2C所示，金属配线303与对电极端子111电连接。与专利文献I 2不同，在本专利技术在工作电极101和对电极104之间未电夹置电源。电源的例子为电池和恒电位器。(二氧化碳的还原方法)接着，使用上述的装置，说明。二氧化碳还原装置能够放置于室温且大气压下。如图1所示，从光源103对氮化物半导体区域302照射光。对氮化物半导体区域302的至少一部分照射光。也可以对整个氮化物半导体区域302照射光。光源103的例子为氙灯。不对工作电极101照射光。优选来自光源103的光具有250纳米以上、400纳米以下的波长。更优选光具有250纳米以上、365纳米以下的波长。金属配线303能够设置于氮化物半导体区域302的表面。S卩，来自光源103的光对金属配线303和氮化物半导体区域302照射。另外，优选金属配线303被绝缘性材料(未图示)包覆。如图1所示，优选本装置具备管109。优选边通过该管109向第I电解液107供给二氧化碳，边还原第I电解液107中所含有的二氧化碳。管109的一端浸溃在第I电解液107中。还优选在开始二氧化碳的还原之前，通过管109供给二氧化碳，由此将充分的量的二氧化碳溶解于第I电解液107中。在工作电极101具备铜、金、银、镉、铟、锡或铅这样的金属时，第I电解液107所含有的二氧化碳被还原而生成一氧化碳或甲酸。(实施例)参照以下的实施例，更详细地说明本专利技术。(实施例1)(对电极的制备)在蓝宝石基板上，通过有机金属气相沉积法使η型氮化镓薄膜外延生长。该η型氮化镓薄膜对应于氮化物半导体区域302。接着,在η型氮化镓薄膜的表面使用光刻、电子束蒸镀和剥离(lift off)这样的一般的半导体工艺，形成网格状的金属配线3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.06 JP 2010-226338;2011.02.21 JP 2011-034081.一种使用用于还原二氧化碳的装置还原二氧化碳的方法，其特征在于，具备以下的工序 准备具备以下部分的二氧化碳还原装置的工序(a)， 阴极室、 阳极室、和 固体电解质膜，其中， 所述阴极室具备工作电极， 所述工作电极具备金属或金属化合物， 所述阳极室具备对电极， 所述对电极在表面具备由氮化物半导体形成的区域， 在所述阴极室的内部保持有第I电解液， 在所述阳极室的内部保持有第2电解液， 所述工作电极与所述第I电解液相接， 所述对电极与所述第2电解液相接， 所述固体电解质膜夹在所述阴极室和所述阳极室之间， 所述第I电解液含有所述二氧化碳， 所述工作电极与所述对电极电连接，并且， 在所述工作电极和所述对电极之间未电夹置电源； 对所述区域照射具有250纳米以上、400纳米以下的波长的光，将所述第I电解液所含有的所述二氧化碳还原的工序(b )， 其中，不对工作电极照射所述光。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于 所述氮化物半导体为氮化镓。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于 所述氮化物半导体为氮化铝镓。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于 所述氮化物半导体为η型。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于 所述氮化物半导体为η型。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于 所述工作电极具备金属。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于 所述金属为铜、金、银、...

【专利技术属性】
技术研发人员：四桥聪史，出口正洋，山田由佳，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：