[发明专利]含有金属的团簇催化剂及使用其的二氧化碳还原用电极和二氧化碳还原装置

说明书

本发明的目的在于提供含有金属的团簇催化剂以及使用该团簇催化剂的二氧化碳还原用电极和二氧化碳还原装置，所述团簇催化剂以高催化活性和选择性促进和控制二氧化碳的还原反应。含有金属的团簇催化剂是用于将二氧化碳还原的催化剂，所述催化剂为含有选自金、银、铜、铂、铑、钯、镍、钴、铁、锰、铬、铱和钌中的1种金属原子(M)的团簇。

技术领域

本发明涉及含有金属的团簇催化剂以及使用该团簇催化剂的二氧化碳还原用电极和二氧化碳还原装置。

背景技术

通常，催化剂是指改变发生化学反应的物质体系的反应速度、自身不发生化学变化的物质，对特定的化学反应的选择性、反应效率因催化剂的种类(材料、形态等)不同而不同。

另外，作为催化剂材料，广泛地使用金属材料，特别是从反应性良好的方面考虑，广为使用贵金属材料。例如，在专利文献1中公开了对特定反应具有选择性的贵金属催化剂。另外，近年来，也逐渐关注氧化物催化剂，在专利文献2中公开了催化活性和选择性优异的氧化物催化剂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-090164号公报

专利文献2：日本特开2007-301470号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在二氧化碳的还原反应中，尚未能充分地控制具有选择性的化学反应，从而未能以高反应效率得到目标物。因此，希望开发能够以高选择性控制二氧化碳的还原反应的催化剂。

因此，本发明鉴于上述课题而完成，目的在于提供一种含有金属的团簇催化剂(cluster catalyst)以及使用该团簇催化剂的二氧化碳还原用电极和二氧化碳还原装置，所述团簇催化剂能够以高催化活性和选择性促进并控制二氧化碳的还原反应。

用于解决课题的手段

本发明人为了解决上述课题而认真研究，结果发现：含有某特定金属而形成的金属团簇催化剂对于二氧化碳的还原反应显现出优异的性能。

即，本发明的主要构成如下所述。

[1]含有金属的团簇催化剂，其为用于还原二氧化碳的催化剂，上述催化剂为含有选自金、银、铜、铂、铑、钯、镍、钴、铁、锰、铬、铱和钌中的1种金属原子(M)而形成的团簇。

[2]上述[1]所述的含有金属的团簇催化剂，其中，上述团簇由含有上述金属原子(M)的金属氧化物构成。

[3]上述[1]或[2]所述的含有金属的团簇催化剂，其中，上述团簇由下述通式(1)表示的金属单质或金属氧化物构成。

M_nO_m···(1)

上述式(1)中，M表示上述金属原子(M)，n和m为整数，n为30以下，m利用其与n的关系表示且m/n比为0～2。

[4]上述[3]所述的含有金属的团簇催化剂，其中，在上述式(1)中，m是利用其与n的关系表示且使m/n为0.5～1.5的整数。

[5]上述[1]～[4]中任一项所述的含有金属的团簇催化剂，其中，上述团簇的一次粒径为0.1～3.0nm。

[6]二氧化碳还原用电极，其包含上述[1]～[5]中任一项所述的含有金属的团簇催化剂。

[7]二氧化碳还原装置，其具有上述[6]所述的二氧化碳还原用电极。

发明的效果

本发明的含有金属的团簇催化剂对二氧化碳的还原反应显现出优异的性能。

附图说明