Nanobuble and solvation at electrochemical interface
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18H01806
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 28010:Nanometer-scale chemistry-related
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
中林 誠一郎 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (70180346)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 成貴 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (40595998)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
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| Keywords | ナノ気泡 / 電気化学的酸素発生反応 / 電気化学的水素発生反応 / 酸化亜鉛N型半導体電極 / 表面準位 / ニッケル層状複水和物電極触媒 / 気泡核発生 / 電気化学的水素発生 / 電気化学的酸素発生 / 電極表面の水和構造 / ZnO（０００１） / 酸性エッチング / 塩基性エッチング / 周波数変調原子間力顕微鏡 / 表面原子配列 / 表面水和構造 / 溶媒和 / 白金単結晶 / 酸化物半導体 / 標準水素電極 / 絶対電位 / 単結晶電極 / 周波数変調AFM / 固液気３重線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
硫酸酸性中の白金電極上での水素発生反応については、水素ナノ気泡が電極上に形成され、その形成の頻度は、表面粗さに依存することが判った。本年度は、酸性およびアルカリ性水溶液中に付けたZnO(0001)面での水素ナノ気泡と水和・表面構造について実験をおこなった。ZnO表面の正に帯電した表面準位上で、ナノ気泡が観察され、同時に溶媒和水のZ方向の分布を観測した。ただし、表面の非平坦性のため、ナノ気泡の３次元形状をAFMで測定することはできなかった。加えて、ニッケル複水和物を電極触媒としたアルカリ水溶液中の酸素発生反応において、電極触媒外周の３重線が酸素発生の活性点となっていることを明らかにした。銅を電極に用いると、酸素発生の過電圧を著しく減少させることが可能であり、ここに300mT程度の磁場を加えると、磁場の方向に寄らず、酸素発生電流が増加することを見いだした。ただし、この酸素発生におけるナノ気泡は検出することができなかった。また、酸素発生反応におけるナノ気泡の効果を明らかにすることはできなかった。白金上の水素ナノ気泡は、電極の自然電位を2~300mV変化させることが明らかとなったが、酸素発生に於いてはナノ気泡が反応に影響を及ぼすことは少ないと結論される。これは、酸素発生反応が、４プロトン４電子移動を伴うより複雑な反応経路を持ち、ナノ気泡が影響する2~300meVのエネルギー寄与に比べて大きな活性化障壁を持つことに原因があると考えられた。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(29 results)
