(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属あるいは金属酸化物によって構成されている基材（１３ａ）と、
下記の一般式（１）で表される構造単位を有するとともに、前記基材の表面に単分子膜を形成するイオン液体（１３ｂ）と、
前記基材と前記イオン液体との間に内包される窒素含有芳香族化合物（１３ｃ）と、
を備える二酸化炭素還元電極であって、
前記窒素含有芳香族化合物は、芳香環の構成原子の１以上がＮ原子となっている複素芳香族化合物であり、
前記窒素含有芳香族化合物は、イミダゾール、メチルイミダゾール、ジメチルイミダゾール、ピリジン、ジメチルアミノピリジンからなる群から選ばれる一種以上であり、
一般式（１）において、
ＭはＰ原子またはＮ原子であり、
Ｒ1〜Ｒ4は、それぞれ独立に、炭素数１〜３０のアルキル基、炭素数２〜３０のアルケニル基、炭素数２〜３０のアルキニル基、炭素数１〜３０のアルコキシアルキル基、炭素数１〜３０のアミノアルキル基、炭素数１〜３０のパーフルオロアルキル基、炭素数６〜３０のアリール基、炭素数７〜３０のアラルキル基、またはカルボニル基を有するアルキル基、アルケニル基、アリール基もしくはアラルキル基を表し、
Ｒ1〜Ｒ4の少なくとも１つは、−ＳＨ基、−Ｓ−基、−ＣＯＯＨ基、−ＮＨ2基、シラノ−ル基、リン酸基、アルケニル基、アルキニル基、アジ基からなる群から選ばれる一種以上の結合性官能基を有し、
前記結合性官能基が−Ｓ−基である場合は、異なる前記構造単位に含まれる−Ｓ−基同士が結合しており、
Ｘ-は対陰イオンを表す二酸化炭素還元電極。
【化１】
0006590459.tif 000006
【請求項２】
前記窒素含有芳香族化合物は、芳香環の構成原子と結合する１以上の水素が、直鎖低級アルキル基、分岐鎖低級アルキル基、ヒドロキシ基、アミノ基、ピリジル基からなる群から選ばれる一種以上で置換されている請求項１に記載の二酸化炭素還元電極。
【請求項３】
前記イオン液体は、下記の一般式（２）で表され、２つの前記構造単位を有しており、２つの前記構造単位に含まれる−Ｓ−基同士が結合している請求項１または２に記載の二酸化炭素還元電極。
【化２】
0006590459.tif 000007
【請求項４】
前記イオン液体の前記結合性官能基が、前記基材の表面の金属あるいは金属酸化物と化学結合を形成している請求項１ないし３のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元電極。
【請求項５】
前記基材は、金、白金、銀、銅、スズ、チタンからなる群から選ばれる一種以上の金属あるいは金属酸化物によって構成されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元電極。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元電極（１３）と、
酸化電極（１２）と、
前記二酸化炭素還元電極および前記酸化電極が浸漬された電解液（１１）と、
前記電解液に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給部（１６）と、
を備える二酸化炭素還元装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素を還元するための二酸化炭素還元電極、及びこれを用いた二酸化炭素還元装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化や化石燃料枯渇問題の解決にむけた研究領域としてＣＯ2から有益な有機物を合成する光触媒ならびに光電気化学システムの開発が益々重要性を増している。
【０００３】
こうした中、ＣＯ2から直接メタノール（ＣＨ3ＯＨ）を合成する方法として、三級アミン化合物（例えばピリジン）をメディエータとして水中に懸濁させ、電極でＣＯ2と三級アミン化合物を電気化学的に反応させメタノールを合成する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１２−５１６３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の方法では、ＣＯ2還元生成物としてメタノールのみならず、メタノールよりも反応電子数の少ないギ酸（ＨＣＯＯＨ）も多く生成する。ＣＯ2還元反  応でメタノールの選択性を向上させるためには、反応電流量を減らす必要がある。ところが、反応電流量を減らすと、メタノールの絶対的な生成量が減少するという背反があった。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、メディエータを用いてＣＯ2から電気化学的にメタノールを合成する際に、メタノールの生成効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、金属あるいは金属酸化物から構成される基材（１３ａ）と、下記の一般式（１）で表されるとともに、前記基材の表面に単分子膜を形成するイオン液体（１３ｂ）と、前記基材と前記イオン液体との間に内包される窒素含有芳香族化合物（１３ｃ）と、を備える二酸化炭素還元電極であって、
窒素含有芳香族化合物は、芳香環の構成原子の１以上がＮ原子となっている複素芳香族化合物であり、窒素含有芳香族化合物は、イミダゾール、メチルイミダゾール、ジメチルイミダゾール、ピリジン、ジメチルアミノピリジンからなる群から選ばれる一種以上であり、
一般式（１）において、ＭはＰ原子またはＮ原子であり、Ｒ1〜Ｒ4は、それぞれ独立に、炭素数１〜３０のアルキル基、炭素数２〜３０のアルケニル基、炭素数２〜３０のアルキニル基、炭素数１〜３０のアルコキシアルキル基、炭素数１〜３０のアミノアルキル基、炭素数１〜３０のパーフルオロアルキル基、炭素数６〜３０のアリール基、炭素数７〜３０のアラルキル基、またはカルボニル基を有するアルキル基、アルケニル基、アリール基もしくはアラルキル基を表し、Ｒ1〜Ｒ4の少なくとも１つは、−ＳＨ基、−Ｓ−基、−ＣＯＯＨ基、−ＮＨ2基、シラノ−ル基、リン酸基、アルケニル基、アルキニル基、アジ基からなる群から選ばれる一種以上の結合性官能基を有し、結合性官能基が−Ｓ−基である場合は、異なる構造単位に含まれる−Ｓ−基同士が結合しており、Ｘ-は対陰イオンを表すことを特徴とする。
【０００８】
【化１】
0006590459.tif 000002
【００１０】
本発明によれば、基材表面に一般式（１）で表されるイオン液体の単分子膜を形成することで、基材とイオン液体の間に窒素含有芳香族化合物をメディエータとしてを内包させることができる。このような構成の二酸化炭素還元電極を用いることで、ＣＯ2還元反応を行った際のメタノール生成効率を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明の還元電極を用いることで、ＣＯ2還元反応において、反応過電圧を低下させるとともに、反応電流を増大させることができる。このため、メタノールの絶対的な生成量を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態におけるＣＯ2還元装置の構成を示す説明図である。
【図２】還元電極の構成を示す説明図である。
【図３】実施形態および比較例の還元電極でＣＶ測定した結果を示す図である。
【図４】実施形態および比較例のメタノール生成効率を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。本実施形態では、本発明のＣＯ2還元電極を適用したＣＯ2還元装置について説明する。
【００１４】
図１に示すように、ＣＯ2還元装置１は、容器１０を備えている。容器１０の内部には、電解液１１が収容されている。電解液１１は特に限定されないが、本実施形態ではＮａ2ＳＯ4水溶液を用いている。
【００１５】
容器１０には、酸化電極１２、還元電極１３および参照電極１４が挿入されている。酸化電極１２、還元電極１３および参照電極１４は、電解液１１に浸漬している。酸化電極１２としては、例えば白金電極を用いることができる。還元電極１３の構成については、後述する。参照電極１４としては、例えばＡｇ／ＡｇＣｌ電極を用いることができる。なお、参照電極１４は、省略することもできる。
【００１６】
酸化電極１２、還元電極１３および参照電極１４は、ポテンショスタット１５に接続されている。容器１０には、ＣＯ2供給管１６が挿入されている。ＣＯ2供給管１６からＣＯ2が電解液１１に供給される。
【００１７】
図２に示すように、還元電極１３は、基材１３ａ、イオン液体１３ｂ、メディエータ１３ｃを有している。基材１３ａの表面にイオン液体１３ｂの単分子膜が形成されている。基材１３ａとイオン液体１３ｂとの間にナノオーダの空間が形成され、この空間にメディエータ１３ｃが内包されている。
【００１８】
基材１３ａは金属板であり、表面でイオン液体１３ｂが単分子構造を形成し得る金属または金属酸化物から構成される。基材１３ａとしては、例えば金、白金、銀、銅、スズ、チタンのいずれかの金属あるいはこれらの金属酸化物を用いることができる。また、イオン液体１３ｂがチオール系官能基（−ＳＨ、−Ｓ−、−ＳＳ−）を有する場合には、基材１３ａとして、チオール系官能基を有するイオン液体１３ｂが単分子構造を形成し得る金、白金、銀、銅のいずれかの金属あるいはこれらの金属酸化物を用いることが望ましい。
【００１９】
イオン液体１３ｂは、常温で液体の分子性液体である。本実施形態のイオン液体１３ｂは、分岐アルキル鎖を有しており、嵩高い構造を備えている。本実施形態のイオン液体１３ｂは、以下の一般式（１）で表される構造単位を含む有機リン型もしくは４級アミン型のイオン液体である。
【００２０】
【化２】
0006590459.tif 000003
【００２１】
一般式（１）において、ＭはＰ原子またはＮ原子である。一般式（１）中、Ｒ1〜Ｒ4は、それぞれ独立に、炭素数１〜３０のアルキル基、炭素数２〜３０のアルケニル基、炭素数２〜３０のアルキニル基、炭素数１〜３０のアルコキシアルキル基、炭素数１〜３０のアミノアルキル基、炭素数１〜３０のパーフルオロアルキル基、炭素数６〜３０のアリール基、炭素数７〜３０のアラルキル基、またはカルボニル基を有するアルキル基、アルケニル基、アリール基もしくはアラルキル基を表し、またはＲnとＲn+1（ｎは１〜３の整数）が直鎖状の場合は結合して環状構造を有していても良い。ただし、一般式（１）中のＲ1〜Ｒ4の少なくとも１つは、少なくとも１つの結合性官能基（−ＳＨ基、−Ｓ−基、−ＣＯＯＨ基、−ＮＨ2基、シラノ−ル基、リン酸基、アルケニル基、アルキニル基、またはアジ基）を有する。結合性官能基が−Ｓ−基である場合には、異なる構造単位に含まれる−Ｓ−基同士が結合している。
【００２２】
一般式（１）中、Ｘ-は対陰イオンを表す。対陰イオンＸ-は一価あるいはそれ以上の価数を有する陰イオンであり、各種ハロゲンイオン、ＢＦ4-、ＰＦ6-、ＣＦ3ＳＯ3-（略称ＴｆＯ-）、（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ-（略称Ｔｆ2Ｎ-）などが好適に用いられる。
【００２３】
イオン液体１３ｂが基材１３ａの表面に修飾されたイオン液体１３ｂは、一般式（１）で表される構造単位を有することで、メディエータ１３ｃを導入するだけの空間的な隙間を作り出すことができる。そして、イオン液体１３ｂによって形成される空間的な隙間にメディエータ１３ｃを導入することができる。
【００２４】
また、イオン液体１３ｂがリン酸系やアンモニウム系等の官能基でイオン性を有することで、伝導性の向上および単分子膜内へのＣＯ2の溶解性を向上させることができる。
【００２５】
上記一般式（１）で表されるイオン液体１３ｂとして、下記の化合物を例示できるが、これらに限定されるものではない。なお、下記の化合物は、一般式（１）中のＲ1に、「−ＳＨ基」もしくは「−Ｓ−基」を有している。下記の化合物のうちＲ1に「−Ｓ−基」を有する化合物は、２つの構造単位が−Ｓ−基同士で結合している。
【００２６】
【化３】
0006590459.tif 000004
【００２７】
本実施形態では、イオン液体１３ｂとして、以下の一般式（２）で表される有機化合物を用いている。一般式（２）で表される有機化合物は、上記一般式（１）において、ＭがＰ原子、Ｒ1が結合性官能基として−Ｓ−基を有する−（ＣＨ2）12Ｓ−基、Ｒ2〜Ｒ4がＣ6Ｈ13-基、Ｘ-がＣＦ3ＳＯ3-（ＴｆＯ-）である。一般式（２）で表される有機化合物は、２つの構造単位を有しており、２つの構造単位に含まれる−Ｓ−基同士が結合している。
【００２８】
【化４】
0006590459.tif 000005
【００２９】
上述したイオン液体１３ｂは、特開２０１２−１６７０４５号公報に記載されている方法によって合成することができる。
【００３０】
メディエータ１３ｃは、ＣＯ2還元反応で電子伝達を仲介する化合物である。本実施形態では、メディエータ１３ｃとして、窒素含有芳香族化合物を用いている。芳香族化合物は、４ｎ＋２個（ｎは整数）のπ電子を含有する非局在π電子系を有する平面環である。芳香環は、５、６、７、８、９個、又は１０個以上の原子によって形成され得る。芳香族化合物は、単環式および縮合環多環式を含んでいる。
【００３１】
窒素含有芳香族化合物は、芳香環の構成原子の１以上がＮ原子となっている複素芳香族化合物である。窒素含有芳香族化合物は、芳香環の構成原子と結合する１以上の水素が、直鎖または分岐鎖低級アルキル基、ヒドロキシ基、アミノ基、ピリジル基で置換されていてもよい。本実施形態では、メディエータ１３ｃを構成する窒素含有芳香族化合物として、例えばイミダゾール、メチルイミダゾール、ジメチルイミダゾール、トリアゾール、ピリジン、ジメチルアミノピリジンを用いている。
【００３２】
本実施形態の還元電極１３は、基材１３ａ表面にイオン液体１３ｂを導入してイオン液体修飾基材とし、このイオン液体修飾基材にメディエータ１３ｃを導入することで得られる。基材１３ａは、イオン液体１３ｂによる修飾前に、必要に応じて清浄化などの表面処理をしておくことが望ましい。基材１３ａの表面処理は、濃硝酸、ピランハ溶液、あるいはフッ化水素酸を用いて行うことができる。
【００３３】
結合性官能基を含むイオン液体１３ｂを基材１３ａ表面へ化学結合させ、イオン液体修飾基材を得る方法としては、例えば、有機溶媒にイオン液体１３ｂを溶解させた溶液に基材１３ａを浸漬する方法、あるいは溶液を基材１３ａ表面にスプレーコートやスピンコートなどにより塗布する方法を用いることができる。また、イオン液体１３ｂそのものに基材１３ａを浸漬、あるいはイオン液体１３ｂを上記方法により基材１３ａ表面に塗布してもよい。
【００３４】
基材１３ａをイオン液体１３ｂの溶液等に浸漬する時間は、イオン液体１３ｂが基材１３ａ表面に固定されれば特に制限されることはないが、好ましくは５分〜６０時間、より好ましくは１〜２４時間である。また、必要に応じて浸漬あるいは塗布する際に基材１３ａや溶液を加熱してもよい。溶液にする場合、イオン液体１３ｂの濃度としては、０．０１〜１００ｍｍｏｌ／Ｌ、好ましくは０．１〜５０ｍｍｏｌ／Ｌ程度である。有機溶媒としては、アルコール類、エーテル類、ニトリル類、エステル類、ケトン類、炭化水素、クロロホルムなどを用いることができる。
【００３５】
イオン液体修飾基材へのメディエータ１３ｃの導入方法としては、例えば、有機溶媒にメディエータ１３ｃを溶解させた溶液にイオン液体修飾基材を浸漬する方法、あるいは溶液をイオン液体修飾基材にスプレーコートやスピンコートなどにより塗布する方法などが挙げられる。
【００３６】
イオン液体修飾基材をメディエータ１３ｃの溶液に浸漬する時間は、メディエータ１３ｂがイオン液体修飾基材に導入されれば特に制限されることはないが、好ましくは５分〜６０時間、より好ましくは１〜２４時間である。また、必要に応じて浸漬あるいは塗布する際にイオン液体修飾基材や溶液を加熱しても良い。溶液にする場合、目的化合物の濃度としては、０．０１〜１００ｍｍｏｌ／Ｌ、好ましくは０．１〜５０ｍｍｏｌ／Ｌ程度である。有機溶媒としては、アルコール類、エーテル類、ニトリル類、エステル類、ケトン類、炭化水素、クロロホルム、水などを用いることができる。
【００３７】
また、イオン液体１３ｂおよびメディエータ１３ｃの他の導入方法として、基材１３ａ表面へのイオン液体修飾の際に、イオン液体１３ｂとメディエータ１３ｃを共存させた溶液を調製し、一度にイオン液体１３ｂとメディエータ１３ｃを基材１３ａ表面上に修飾・固定することも可能である。基材１３ａを溶液に浸漬する時間は、メディエータ１３ｃおよびイオン液体１３ｂが基材１３ａ表面に導入されれば特に制限されることはないが、好ましくは５分〜６０時間、より好ましくは１〜２４時間である。また必要に応じて浸漬する際に基材や溶液を加熱しても良い。溶液にする場合、メディエータ１３ｃの濃度としては、０．０１〜１００ｍｍｏｌ／Ｌ、好ましくは０．１〜５０ｍｍｏｌ／Ｌ程度である。有機溶媒としては、アルコール類、エーテル類、ニトリル類、エステル類、ケトン類、炭化水素、クロロホルムなどを用いることができる。
【００３８】
更に、メディエータ１３ｃの別の導入方法として、イオン液体修飾基材を電極とし、電気化学測定装置を用いて、メディエータ１３ｃを含んだ電解質溶液中で電気化学測定、好ましくはサイクリックボルタンメトリーなどのポテンシオメトリー測定を行うことにより、イオン液体修飾電極中に電解質溶液中のメディエータ１３ｃを導入することが可能である。測定の際の各種条件（濃度、温度、溶媒、測定時間、用いる電解質など）はメディエータ１３ｃがイオン液体修飾電極中に導入されれば特に制限されることはないが、導入するメディエータ１３ｃの濃度は好ましくは０．０５〜１０ｍｍｏｌ／Ｌ、より好ましくは０．１〜５ｍｍｏｌ／Ｌである。また測定する際の温度は好ましくは−１０〜１００℃、より好ましくは０〜３０℃である。有機溶媒としては、アルコール類、エーテル類、ニトリル類、エステル類、ケトン類、炭化水素、クロロホルム、水などを用いることができる。測定時間は好ましくは１分〜２時間程度、より好ましくは５〜３０分程度である。電解質に関しては、通常の電気化学測定に使用する電解質であれば特に制限はなく、溶媒が水系であれば、過塩素酸リチウムや過塩素酸ナトリウム、有機溶媒であればテトラアルキルアンモニウムのテトラボレート塩やヘキサフルオロリン酸塩、あるいは過塩素酸塩が好適に用いられる。
【００３９】
図３は、本実施形態のＣＯ2還元装置１でＣＶ測定した結果を示している。メディエータ１３ｃとしてイミダゾールを用いた。図３では、比較例１として、電解液１１にＣＯ2を供給しない場合のＣＶ測定結果を示し、比較例２として、基材１３ａ表面にイオン液体１３ｂの単分子膜を形成することなく電解液１１にイミダゾールを分散させた場合のＣＶ測定結果を示している。
【００４０】
図３に示すように、電解液１１にＣＯ2を供給しない比較例１では、電流がゼロ付近のまま推移している。イオン液体１３ｂを用いていない比較例２では、−０．６Ｖ付近で電流がゼロからマイナスに推移している。イオン液体１３ｂを用いた本実施形態では、−０．４Ｖ付近で電流がゼロからマイナスに推移している。また、本実施形態では、比較例２よりも電流密度が増大している。つまり、本実施形態では、イオン液体１３ｂを用いることで、ＣＯ2還元反応における反応過電圧が低下しているとともに反応電流が増大している。
【００４１】
本実施形態では、イオン液体１３ｂとメディエータ１３ｃが相互作用の高い組み合わせとなっており、還元電極１３最表面での被還元体の拡散が少なくなっていると考えられる。この結果、本実施形態では、ＣＯ2還元反応での電荷移動が効率的となり、反応過電圧が低下するとともに反応電流が増大したものと推測される。
【００４２】
ＣＯ2還元反応は、ＣＯ2→ギ酸（ＨＣＯＯＨ）→メタノール（ＣＨ3ＯＨ）の順に変化する多段階反応である。電解液中にイミダゾールを分散させた比較例２では、被還元体がギ酸の段階で電極表面から拡散し、ＣＯ2還元反応をメタノール生成まで進行させることが難しい。これに対し、本実施形態では、伝導性が高く、メディエータ１３ｃおよび被還元体（反応物）の内包性が高いイオン液体１３ｂの単分子膜を基材１３ａ表面に形成することで、被還元体がギ酸の段階で電極表面から拡散することを抑制でき、上記多段階反応が円滑に進行すると考えられる。
【００４３】
図４は、本実施形態のＣＯ2還元装置１において、基材１３ａ、イオン液体１３ｂ、メディエータ１３ｃの組み合わせを変化させてＣＯ2の還元を行った実施例の電流密度とメタノール生成効率を示している。図４では、イオン液体１３ｂあるいはメディエータ１３ｂを用いることなくＣＯ2の還元を行った比較例も示している。なお、カソード電位を−０．８Ｖ／Ａｇ／ＡｇＣｌとした。
【００４４】
基材１３ａは、実施例１〜７、比較例１、３、４では金を用い、実施例８では白金を用い、実施例９、比較例２では銅を用いた。イオン液体１３ｂは、実施例１〜９、比較例４ではＰ原子を含むリン酸系のイオン液体１３ｂを用いた。比較例１〜３では、イオン液体１３ｂを用いなかった。
【００４５】
メディエータ１３ｃは、実施例１、８、９、比較例１、２ではイミダゾールを用い、実施例２、比較例３ではピリジンを用い、実施例３では３，５−ジアミノ−１，２，４−トリアゾールを用い、実施例４では１−メチルイミダゾールを用い、実施例５では２−メチルイミダゾール、実施例６では１，２−ジメチルイミダゾールを用い、実施例７では４−ジメチルイミダゾールを用いた。比較例４ではメディエータ１３ｃを用いなかった。
【００４６】
図４に示すように、本実施形態の還元電極１３を用いた実施例１〜９では、メタノール生成効率が１３％〜２８％となった。イオン液体１３ｂを用いず、メディエータ１３ｃを用いた比較例１〜３では、メタノール生成効率が１〜６％となった。さらに、イオン液体１３ｂを用い、メディエータ１３ｃを用いなかった比較例４では、メタノール生成効率が０％となった。つまり、本実施形態では、比較例よりも高いメタノール生成効率が得られている。
【００４７】
実施例１〜９の中では、基板１２ａとして金を用いた場合が、他の金属に比較してメタノール生成効率が高くなっている。また、実施例１〜９の中では、基板１２ａとして金を用い、メディエータ１３ｃとしてイミダゾールを用いた場合が最もメタノール生成効率が高くなっている。
【００４８】
なお、基材１３ａとして用いられた金属の種類は、例えばＸＰＳによる元素分析により判断可能である。基材１３ａ表面におけるイオン液体１３ｂの単分子膜の有無は、例えば電気化学的還元方法（すなわち電気的な単分子膜の脱離）によって判断できる。イオン液体１３ｂの単分子膜の種類は、例えばＸＲＳやＥＤＸを用いた元素分析により判断できる。メディエータ１３ｃの種類は、例えばＸＰＳ、ＥＤＳ、ガスクロマトグラフィなどによって分析可能である。
【００４９】
以上説明した本実施形態によれば、基材１３ａ表面にイオン液体１３ｂの単分子膜を形成し、基材１３ａとイオン液体１３ｂの間にメディエータ１３ｃを内包させることで、ＣＯ2還元反応を行った際のメタノール生成効率を向上させることができる。また、本実施形態によれば、ＣＯ2還元反応において、反応過電圧が低下するとともに、反応電流が増大している。このため、メタノールの絶対的な生成量を増大させることができる。
【００５０】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
【００５１】
メディエータ１３ｃは、上記実施形態で例示した窒素含有芳香族化合物に限定されないが、イオン液体１３ｂとして上記一般式（２）で表される有機化合物を用いる場合には、窒素含有芳香族化合物の反応電位が−１．０Ｖ／Ａｇ／ＡｇＣｌより正側に小さいことが望ましい。すなわち、イオン液体１３ｂとして上記一般式（２）で表される有機化合物を用いる場合には、−１．０Ｖ／Ａｇ／ＡｇＣｌ程度の電位でイオン液体１３ｂの単分子膜が基材１３ａから還元脱離するおそれがある。このため、反応電位が−１．０Ｖ／Ａｇ／ＡｇＣｌより正側に小さい窒素含有芳香族化合物をメディエータ１３ｃとして用いることで、ＣＯ2還元反応中にイオン液体１３ｂの単分子膜が基材１３ａから還元脱離することを回避できる。
【符号の説明】
【００５２】
１      ＣＯ2還元装置
１２    酸化電極
１３    還元電極（ＣＯ2還元電極）
１３ａ  基材
１３ｂ  イオン液体
１３ｃ  メディエータ（窒素含有芳香族化合物）
１６    ＣＯ2供給管（二酸化炭素供給部）
【図１】
0006590459.tif 000008
【図２】
0006590459.tif 000009
【図３】
0006590459.tif 000010
【図４】
0006590459.tif 000011