pH measurement near the electrochemical reaction interface with the pH-sensing electrodes

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K14144
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 多田 英司 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (40302260)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 材料加工・処理 / 電気化学プロセス / 薄膜 / 水素イオン濃度 / 電気化学反応

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，電気化学反応がおこる電解質水溶液/電極界面極近傍のpHを測定するために立案されたもので，電気化学反応表面からサブミクロンオーダーの距離におけるpH測定とその表面分布のイメージングを目指すものである．そのため，(1)pH応答性と再現性に優れ，広いpH域で利用できる酸化物表面を探索，創製すること，(2)AFM用カンチレバー表面にpH応答性を最適にチューニングした酸化物薄膜を作製し，フォースカーブによるカンチレバーと反応表面との吸着力測定からpHを評価する手法を確立すること，(3)確立したpH測定手法をpHが表面分布する電気化学反応系に適用し，pHイメージングを図ること，についてチャレンジする．
本年度では，pH応答の再現性に優れた酸化物表面の構築をめざし，酸化物電極のpH応答特性評価および，タングステンおよびイリジウム酸化物薄膜の成膜条件について，スパッタリング条件などの再検討をおこなった．また，それらの酸化物薄膜のpH応答特性を調査した．その結果，タングステンおよびイリジウム酸化物薄膜の成膜については，膜厚をコントールすることで剥離が改善されたが，基板の処理によっては依然として膜質が不均一となることが示された．pH応答特性については，これらの酸化物薄膜が準ネルンスト応答性を示すことが明らかになった．さらに，AFM用のカンチレバーに成膜し，表面状態観察と，pH応答特性評価を実施した．