電気化学In Situラマン分光法のアゾ化合物を修飾した炭素電極への展開

• 研究課題/領域番号: 14750651
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 工業物理化学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 伊藤 隆 東北大学, 学際科学国際高等研究センター, 助教授 (40302187)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円); 2004年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2003年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円); 2002年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
• キーワード: ラマン分光法 / 分子エレクトロニクス / その場ラマンの分光法 / 炭素修飾電極 / その場ラマン分光法 / 酸化還元反応 / ニトロアゾベンゼン

研究概要

当該研究課題は,(1)その場ラマン分光システムをアゾ化合物で修飾したカーボン電極に展開する,(2)アゾ化合物で修飾したカーボン電極を固体高分子型燃料電池の電極材料として用い,その電極特性を検討することを目的としている.研究の初期段階において4-NitoroAzoBenzene等をカーボン電極に修飾することに成功した.研究の第一段階としてその吸着過程をIn Situラマン分光測定を行い,吸着過程の電極電位依存性を解明した.本年度はその手法を幅広い電極,分子種に展開した.
吸着分子種の幅を広げつつ,電極反応過程の詳細なる検討を行った.アセトニトリル中においていて4-NAB,AB(AzoBenzene)等のアゾ化合物のカーボン電極の吸着過程を中心にその場ラマン分光測定を行った.昨年度までの研究成果において,4-NABの吸着過程の分光学的研究を行っており,これまで(a)NABは非常に大きなラマン散乱強度を持つラマンバンドが存在する,(b)カーボン電極へのNABの吸着は比較的強固である,(c)NABは良い電子伝導性をもつなどの実験結果を得ることができている.これを踏まえた吸着過程の電極電位依存性を検討した結果,電極界面における分子の配向,単分子層吸着のメカニズム等を解明することができた.同様な解析手法を展開しつつ,その場ラマン測定の高感度化を試みた結果,高感度化により,幅広い分子種のラマン測定のみならず,多種多様な電気化学反応解析を行うことができた.この実験結果より,電気化学反応の詳細を描くことができたと考えている.

研究成果

• [雑誌論文] In situ Raman Spectroelectrochemistry of Oxygen Species on Gold Electrodes in High Temperature Molten Carbonate Melts (2004)
  • 著者名/発表者名: T.Itoh et al.
  • 雑誌名: Journal of The Electrochemical Society 151
• [雑誌論文] New Electron-Doped Superconducting Cuprate LixSr2CuO2Br2 (2004)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Kajita et al.
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 43
• [雑誌論文] Raman spectro-electrochemistry of LiCoxMn2-xO4 thin film electrodes for 5V lithium batteries (2004)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Dokko et al.
  • 雑誌名: Electrochemistry Communications 6 ページ: 384-388
• [文献書誌] Naomi Anzue et al.: "In situ Raman spectroscopic study of thin-film Lil-xMn2O4 electrodes"Solid State Ionics. 156. 301-307 (2003)
• [文献書誌] Yasuo Koide et al.: "Influence of oxygen on luminescence and vibrational spectra of Mg-doped GaN"Physica Status Solidi B. 240. 356-359 (2003)
• [文献書誌] Choong-Gon Lee et al.: "Temperature Effect on methanol and Ethanol Electrooxidation at Pt/C and Pt/Ru Microporus Electrodes"Electrochemistry. 71. 964-965 (2003)
• [文献書誌] Takashi Itoh, Richard L.McCreery: "In-situ Raman Spectroelectrochemistry of Electron Transfer between Glassy Carbon and a Chemisorbed Nitroazobenzene Monolayer"Journal of the American Chemical Society. 124. 10894-10902 (2002)
• [文献書誌] A.O.Solak, S.Ranganathan, T.Itoh, R.L.McCreery: "A Mechanism for Conductance Swtching in Carbon-based Molecular Electronic Junctions"Electrochemical and Solid-State Letters. 5. E43-E46 (2002)
• [文献書誌] K.Dokko, M.Mohamedi, N.Anzue, T.Itoh, I.Uchida: "In situ Raman Spectroscopic Studies of LiNi_xMn_<1-x>O_4 Thin Film Cathode Materials for Lithium-Ion Secondary Batteries"Journal of Materials Chemistry. 12. 3688-3693 (2002)