2018 Fiscal Year Research-status Report
Analysis of the electrodeposition process in ionic liquids using electrochemical SPR
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18K05171
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
西 直哉 京都大学, 工学研究科, 准教授 (10372567)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ESPR / 表面プラズモン共鳴 / 表面ラフネス / 電気化学析出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電気化学表面プラズモン共鳴法（ESPR）を用い、イオン液体｜金界面における銅の電気化学析出（電析）過程をin-situ計測した。イオン液体には、代表的なイオン液体として知られる、1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)amideを用いた。サイクリックボルタモグラム（CV）と同時にSPR共鳴角を記録したところ、電位負掃引におけるCu^2+からCu^+への還元に伴い、SPR共鳴角はシグモイド型に負シフトし、溶存種のレドックスに伴う拡散層内の屈折率変化をESPRにより検出できていることが分かった。さらなる負掃引により銅を電析させると、SPR共鳴角は大きく正シフトした。正掃引ではそれぞれの逆過程が見られた。このCVとESPRを繰り返し測定すると、CVには測定回数依存性は見られないのに対し、電析に伴うSPR共鳴角の変化量は測定を繰り返すごとに減少した。CVの電流には影響がない程の微小な表面ラフネス変化をESPRが追跡していることを示している。AFMによりex-situで金表面を観察したところ、イオン液体|金界面で銅の電析を繰り返すと金表面ラフネスが減少することがわかった。有効媒質近似を用いてSPR共鳴角のラフネス依存性をシミュレーションした。ラフネスが減少するにつれて銅析出によるSPR共鳴角の変化量が小さくなった。これはESPR実験で得られた還元過程 (Cu+→Cu) の共鳴角正シフト量の減少がラフネス減少によるものであることを示唆しており、AFMによる観察結果と一致する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ESPRとAFMを相補的に用いることにより電析に伴う電極表面ラフネス変化の追跡に成功しており、研究はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
電析金属種が電極金属種と合金化するかどうかが電析初期過程に大きな影響を与えると予想しており、いくつかの電析金属種について実験する。金属イオンへの配位性の異なるアニオンからなるイオン液体で実験する。SERSやMDなどの手法を援用し、さらに分子レベルでの描像を得る。
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