分子集合体薄膜による電極ー溶液界面の電荷移動反応制御

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04453079
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 徳田 耕一 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 教授 (40016548)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡島 武義 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 助手 (70194347) ; 北村 房男 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 助手 (00224973) ; 大坂 武男 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 助教授 (80152099)
• Keywords: 分子集合体薄膜 / 電極ー溶液界面 / フーリエ変換赤外スペクトル / 電荷移動反応 / 吸着 / ビオロゲン

Research Abstract

1.アルキル基の長さの異なる種々のビオロゲンを合成し、水銀電極表面上に形成されたこれらビオロゲンの分子集合体薄膜の電気化学的特性を明らかにする目的でサイクリックボルタンメトリーにより、薄膜自身の電極反応、吸着量評価を行い、吸着等温線の作成を行った。これらのビオロゲンは、飽和吸着量に達するまで単分子層の分子集合体薄膜を形成することが明らかにされた。 2.この単分子層として形成されたビオロゲンの分子集合体薄膜の構造を明らかにする目的でフーリエ変換赤外(FT-IR)反射スペクトル測定を行った。まず、電気化学測定と同時に、電極表面に単分子層薄膜のその場での反射スペクトルを高感度で測定するために、電位変調法を行い繰り返し測定するための、分光測定用電解セル、外部回路、および制御用プログラムの作製を行った。これらはほぼ完成し、かなりの高感度測定が可能となった。 3.水銀表面におけるビオロゲン単分子層のFT-IRRASスペクトルの観測に成功した。すなわち、サイクリックボルタモグラムに現れるスパイク状のピークより負の電位領域では、1電子還元種であるカチオンラジカルに帰属できる吸収が観測され、このスパイク状のピークは吸着ビオロゲン分子集合体のレドックス反応に起因することが分光学的に確証された。 4.さらに、これら観測された吸収の振動モードがいずれも分子の長軸方向の遷移モーメントを持つ振動であることが、MO計算から示されたことから、吸着したビオロゲン分子は、1電子還元状態でその分子軸を電極表面に対し立てた状態で吸着していると想像される。 5.これらの結果を踏まえて、これら薄膜の存在下での電荷移動反応速度定数の測定と、反応速度制御を次年度に向けて開始したところである。

Research Products

• [Publications] F.Kitamura: "Adsorption behavior of viologen derivatives on mercury electrode surface" J.Electroanal. Chem.(1993)
• [Publications] F.Kitamura: "In situ infrared reflection absorption spectra of heptyl viologen adsorbed on mercary electrode surface" J.Eletroanal. Chem.(1993)
• [Publications] T.Okajima: "In situ electrochemical quartz crystal microbalance studies on ion and solvent transport accompanying redox reactions of Fe(CN)L^<3-14->complex confined electrostatically in poly(N.N-dime thylaniline)polyelectrolyte films" Denki Kagaku. 60. 1082-1090 (1992)