2013 Fiscal Year Research-status Report
反応場としてのイオン液体―電極界面の構造とダイナミクスの直接観測
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25810044
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
本林 健太 北海道大学, 触媒化学研究センター, 助教 (60609600)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 電気化学 / 表面科学 / イオン液体 / 電気二重層 |
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| Research Abstract |
本年度は、イオン液体｜金属電極界面においてイオンが形成する構造と、その電極電位に対する応答について研究を行った。
1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)amideを中心としたいくつかのイオン液体に対して、金薄膜電極の電位を制御しながら表面増強赤外吸収分光測定を行った。正方向の電位走査に対して、電極第１層目のカチオンは配向変化を起こした後に脱離することがわかった。一方アニオンは、電位走査の初期には 2-4 層目のイオン濃度が上昇し、一定の閾値電位を超えるとアニオンが電極に吸着することがわかった。カチオンの脱離とアニオンの吸着が協奏的に起こること、イオンの吸脱着に過電圧が必要であるために、電位の走査方向に応じて挙動の異なる電位ヒステリシスを示すことが、多くのイオン液体に共通する性質として示された。
共通のアニオンもしくはカチオンを含むイオン液体を比較したところ、特定のイオンの吸脱着が起こる電位は、対イオンの種類によって異なることがわかった。また、 BF4-をアニオンとするイオン液体のみ、イオンの吸脱着に過電圧を必要としなかった。これは BF4-が十分に小さいため、カチオンと共吸着した状態でも十分に表面電荷を補償できることが原因と推測される。また金電極と白金電極における結果を比較すると、同じイオン液体でもイオンの吸脱着の起こる電位は異なっていた。以上の結果から、第１層のイオンの吸脱着に必要な過電圧に対しては、イオン間相互作用、イオンの立体障害、イオン―電極間相互作用の全てが一定の寄与を持つことがわかった。
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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
初年度の目標であるイオン液体ー電極界面の電位応答性の解明に関して、ほぼ当初の計画通りの成果を挙げることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降、計画書通りにイオン液体中の電気化学反応のメカニズム解析に取り組む予定である。その際、イオン液体に含有する水の影響についても考察を行う必要があることがわかってきたので、これについても検討する。また、計画書に挙げたいくつかの電気化学反応に加え、Liイオンの酸化還元反応についても検討を行うこととする。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初購入予定であったグローブボックスに関して、共同研究による自主制作に切り替えた結果生じた当該年度未使用額である。
当初は計上していなかった、グローブボックスに関係する消耗品（乾燥材や配管部品）、実験計画の追加に伴い必要となる薬品（イオン液体やリチウム化合物など）に使用する予定である。
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