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2013 Fiscal Year Annual Research Report

イオン液体界面の電気二重層形成機構の解明と機能化への指針

Research Project

Project/Area Number 23350005
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

大内 幸雄  東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (60194081)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2015-03-31
Keywordsイオン液体 / 表面・界面物性
Outline of Annual Research Achievements

イオン液体は1992年[EMIM]BF4の合成以来、特異な熱力学物性と電気化学特性により高い感心を集め、幅広い分野で研究が続けられている。特に、イオン液体の液体/液体界面や、電極界面における界面電気二重層の構造と制御が喫緊の課題として重視されている。本研究は、古典的な希薄電解質溶液で定義される界面電気二重層が、無溶媒電解質液体であるイオン液体に暗黙の内に適用される誤った現状に鑑み、これを物理化学の基礎的問題として再構築し、当該分野の誤謬の解決を図る。
我々はモデル化合物として超高純度のイミダゾリウム系イオン液体[Cnmim]X (X=OTf, TFSA, PF6)を調整し、Pt, Au基板上におけるアニオンならびにカチオンの吸着・脱着の電位依存性を、それぞれの電気化学窓内において赤外-可視和周波発生振動分光法(IV-SFG法)を用いて計測することに成功した。驚くべきことに、サイクリックボルタングラム(CV)に対応するイオン液体の吸着・脱着の電位依存性には熱平衡状態にありながら電位ヒステリシスを伴い、その幅は1V程度にも達すること、またヒステリシスの形状が基板金属によっても異なることが分かった。また、Li+カチオンの添加効果により、ヒステリシスが還元側に大きくシフトする現象を発見し、これがLiのUPDとイオン液体のカチオン・アニオンとの協同現象であることを明らかにした。これは、古典的な希薄電解質溶液で定義された界面電気二重層には説明し得ない現象であり、イオン液体の構造的特異性が明確に反映されるものと期待される。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (7 results)

All 2014 2013

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Structures of ionic liquid-water mixtures investigated by IR and NMR spectroscopy2014

    • Author(s)
      S. Cha, M. Ao, W. Sung, B. Moon, B. Ahlstrom, P. Johansson, Y. Ouchi, and D. Kim
    • Journal Title

      Phys. Chem. Chem. Phys

      Volume: 16 Pages: 9591-9601

    • DOI

      10.1039/c4cp00589a

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Characteristics of Visible Fluorescence from Ionic Liquids2013

    • Author(s)
      S. Cha, T. Shim, Y. Ouchi, and D. Kim
    • Journal Title

      J. Phys.Chem. B

      Volume: 117 Pages: 10818-10825

    • DOI

      10.1021/jp4006313

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Side chain effect on electronic structure of spin-coated films of [6,6]-phenyl-C-61-butyric acid methyl ester and its bis-adduct2013

    • Author(s)
      K. Akaike K. Kanai, Y. Ouchi, K. Seki
    • Journal Title

      Chemical Physics

      Volume: 415 Pages: 31-35

    • DOI

      10.1016/j.chemphys.2013.02.011

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Nonlinear Vibrational Spectroscopic Studies on Liquid/Liquid Buried Interfaces of Ionic Liquids2014

    • Author(s)
      Y. Ouchi
    • Organizer
      India-Japan Joint Workshop on Frontiers in Molecular Spectroscopy
    • Place of Presentation
      Todaiji Cultural Center, Nara, Japan
    • Year and Date
      2014-11-25 – 2014-11-28
    • Invited
  • [Presentation] Ultraslow relaxation process at surfaces of dicationic ionic liquids2014

    • Author(s)
      Y. Ouchi
    • Organizer
      248th American Chemical Sciety National Meeting
    • Place of Presentation
      Moscone convention center, San Francisco, USA
    • Year and Date
      2014-08-10 – 2014-08-14
    • Invited
  • [Presentation] How Mesoscopic Bulk Structures Affect Interfaces of Ionic Liquids?2013

    • Author(s)
      Y. Ouchi
    • Organizer
      33rd International Conference on Solution Chemistry
    • Place of Presentation
      Kyoto TERRSA, Kyoto Japan
    • Year and Date
      2013-07-07 – 2013-07-12
  • [Presentation] Nonlinear Vibrational Spectroscopy and Molecular-Dynamics Simulations on Water/Ionic Liquid Interfaces2013

    • Author(s)
      Y. Ouchi
    • Organizer
      International workshop on Water at Interfaces: New developments in Physics, Chemistry and Biology
    • Place of Presentation
      Ecole de Physique des Houches, France
    • Year and Date
      2013-04-15 – 2013-04-26
    • Invited

URL: 

Published: 2016-06-03  

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