2012 Fiscal Year Annual Research Report
軟Ｘ線吸収分光法による電極固液界面の局所電子構造の解明
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23685006
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
長坂 将成 分子科学研究所, 光分子科学研究領域, 助教 (90455212)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 物性実験 / 表面・界面物性 / 内殻分光 / 電極反応 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、電極と電解質溶液が接する固液界面に形成する電気二重層の局所構造が電位変化によりどのように変化するかを明らかにすることである。また電位変化による電解質溶液の局所構造の変化を調べることも目的とする。そのために元素選択的に局所電子構造を明らかにできる軟X線吸収分光法により、電極固液界面と電解質溶液の電位変化を直接その場観測する。具体的には、電位変化による白金電極上の電解質溶液の局所構造変化を明らかにする。また色素増感型太陽電池における、紫外光照射による酸化チタン電極と電解質溶液の間の電荷移動に伴う構造変化を明らかにする。これにより電極固液界面における電気二重層の役割を統一的に理解することを目的とする。
本年度は電極を備えた液体セルの開発を行い、電解質溶液の軟X線吸収分光測定を可能にした。作用極には窒化シリコン膜に金を蒸着したものを用いた。また対極は白金のメッシュを用いて、参照極には飽和KCl溶液中の銀塩化銀電極を用いた。そして電解質溶液の電位をポテンショスタットを用いて調整することを可能にした。この電極液体セルを用いて、硫酸鉄水溶液中の鉄イオンの電位変化による価数変動を鉄L吸収端の軟X線吸収分光測定で調べた。その結果、電位を上昇させることによる、鉄の二価イオンの酸化過程が電位に対して非線形に起こることが分かった。また電位を下降させることによる、鉄の三価イオンの還元過程が電位に対して線型に起こることが分かった。以上の軟X線吸収分光の結果と、サイクリックボルタンメトリーの結果を対応させることにより、硫酸鉄水溶液の酸化還元反応の機構について考察した。
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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
本年度の計画通り、電解質溶液の電位変化による溶液中の溶質の局所構造の変化を、軟X線吸収分光法により明らかにすることに成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
完成した測定システムを用いて、電位変化による電解質溶液の局所構造を調べる。また光照射システムを構築して、光励起による固液界面の局所構造の変化を軟X線吸収分光法で調べられるようにする。
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