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電気二重層の実験的シミュレーションによる界面水の構造とダイナミクス

研究課題

研究課題/領域番号 15H03763
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物理化学
研究機関千葉大学

研究代表者

中村 将志  千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (70348811)

研究分担者 遠藤 理  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30343156)
連携研究者 坂田 修身  物質・材料研究機構, 中核機能部門 高輝度放射光ステーション, ステーション長 (40215629)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2015年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
キーワード電気二重層 / ヘルムホルツ面 / 表面X線回折 / 超高真空シミュレーション / 電極表面 / シミュレーション / 水和 / 表面・界面物性 / 触媒・化学プロセス
研究成果の概要

電極界面における水分子の機能および構造を明らかにするために、超高真空中において実験的に電極界面を再現させ、水分子の詳細な構造を明らかにした。Ag(100)表面に水分子とアルカリ金属を共吸着させ、吸着手順と温度を最適化することにより、アルカリ金属イオンが水和された状態で存在し、電極界面と類似の構造を再現することができた。
また、in-situ X線回折により金属イオン析出時における脱水和過程やグラフェン電極を用いて電極電位変化に伴う水の配向変化を明らかにした。グラフェン電極上には水分子はbi-layer構造を形成しており、電極電位の変化により層間隔が変化することが分かった。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Potential Dependence of the Buckling Structure of the Interfacial Water Bilayer on a Graphene Electrode2018

    • 著者名/発表者名
      R. Hayashi, N. Hoshi, O. Sakata, M. Nakamura
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 号: 14 ページ: 7795-7800

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b01545

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cyclic Voltammetry and <i>in situ</i> Infrared Reflection Absorption Spectroscopy on Kinetic Effect of Physisorbed Dioctadecylsulfide on a Cu-UPD Process on Au(111) Electrode Surface2018

    • 著者名/発表者名
      O. Endo, H. Ozaki, M. Nakamura, K. Amemiya
    • 雑誌名

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      巻: 16 号: 0 ページ: 60-65

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2018.60

    • NAID

      130006655055

    • ISSN
      1348-0391
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interfacial Structure of PtNi Surface Alloy on Pt(111) Electrode for Oxygen Reduction Reaction2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kumeda, N. Otsuka, H. Tajiri, O. Sakata, N. Hoshi, M. Nakamura
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 2 号: 5 ページ: 1858-1863

    • DOI

      10.1021/acsomega.7b00301

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Real time observation of interfacial ions during electrocrystallization2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nakamura, T. Banzai, Y. Maehata, O. Endo, H. Tajiri, O. Sakata, N. Hoshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: - 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-017-01048-0

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Infrared spectroscopy of adsorbed OH on n(111)-(100) and n(111)-(111) series of Pt electrode2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ueno, H. Tanaka, S. Sugawara, K. Shinohara, A. Ohma, N. Hoshi, M. Nakamura
    • 雑誌名

      Journal of Electroanalytical Chemistry

      巻: - ページ: 162-166

    • DOI

      10.1016/j.jelechem.2016.11.028

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Activity for the oxygen reduction reaction of the single crystal electrode of Ni modified with Pt2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kumeda, H. Kimura, N. Hoshi, M. Nakamura
    • 雑誌名

      lectrochemistry Communications

      巻: 68 ページ: 15-18

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Surface Oxidation of Au(111) Electrode in Alkaline Media Studied by Using X‐ray Diffraction and Infrared Spectroscopy: Effect of Alkali Metal Cation on the Alcohol Oxidation Reactions2015

    • 著者名/発表者名
      Masashi Nakamura, Yo Nakajima, Ken Kato, Osami Sakata, Nagahiro Hoshi
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 119 ページ: 23586-23591

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 電解メッキ初期過程における界面イオン種の動的構造2018

    • 著者名/発表者名
      中村将志
    • 学会等名
      2017年度第4回 TSV応用研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Effect of Cationic Species on the Oxygen Reduction Reaction on Pt(111) electrode2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kumeda, M. Nakamura, N. Hoshi
    • 学会等名
      The 33rd European Conference on Surface Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of the Hydrophobic Cations on the Fuel-cell Reactions2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kumeda, M. Nakamura, N. Hoshi
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Surface Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 固液界面における電気二重層の構造2017

    • 著者名/発表者名
      中村将志
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第30回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電析初期過程における界面イオン種の動的構造2017

    • 著者名/発表者名
      中村将志
    • 学会等名
      ナノプレーティング研究会第62回例会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] X線回折による固液界面の広域構造とダイナミクス2016

    • 著者名/発表者名
      中村将志
    • 学会等名
      第52回X線分析討論会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2016-10-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アルカリ溶液中におけるAu(111)電極の表面酸化2016

    • 著者名/発表者名
      中村 将志,加藤 賢,中島 陽,星 永宏
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会2015
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Au(111)電極表面における酸化物種の赤外分光2016

    • 著者名/発表者名
      加藤 賢,中村 将志,星 永宏
    • 学会等名
      2015年電気化学会秋季大会
    • 発表場所
      埼玉工業大学
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Structural dynamics of metal deposition on Au(111) electrode2016

    • 著者名/発表者名
      M. Nakamura, T. Banzai, Y. Maehata, H. Tajiri, O. Sakata, N. Hoshi
    • 学会等名
      European Conference on Surface Science 32
    • 発表場所
      Grenoble, France
    • 年月日
      2016-08-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural dynamics of the initial stage of Cu deposition/dissolution on Au(111) electrode2016

    • 著者名/発表者名
      M. Nakamura, T. Banzai, H. Tajiri, O. Sakata, N. Hoshi
    • 学会等名
      Surface X-ray and Neutron Scattering 14
    • 発表場所
      Stony Brook, NY, USA
    • 年月日
      2016-07-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Au(111)電極界面におけるCu-UPDの構造ダイナミクス2016

    • 著者名/発表者名
      坂西 貴広,中村 将志,田尻 寛男,坂田 修身,星 永宏
    • 学会等名
      電気化学会第83回大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2016-03-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] X線分析の進歩482017

    • 著者名/発表者名
      中村将志
    • 総ページ数
      491
    • 出版者
      アグネ技術センター
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 固体燃料電池2017

    • 発明者名
      中村将志、星永宏、久米田友明
    • 権利者名
      国立大学法人 千葉大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-085740
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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