| 研究課題/領域番号 |
21K05136
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分34020:分析化学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
田村 和久 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究主幹 (10360405)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | イオン液体 / 電析反応 / 量子ビーム / 構造解析 / 表面構造解析 / 電気化学 / 表面界面構造 / 電気二重層 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
イオン液体は“常温で液体である塩”であり、電気分解されにくい電気伝導度の高い液体である。水溶液同様、イオン液体を電解液にした電析(メッキ)が可能であり、工業的に有用なLiやAlの電析(メッキ)が可能である。一方で、イオン液体中で得られる電析物の形状が、水溶液中の場合と大きく異なることもわかってきた。電気化学反応が起きている電極/イオン液体界面の構造が水溶液の場合と大きく異なることが原因であると考えられる。そこで本研究では、可視光および原子・分子スケールで解析可能な中性子線とX線を用いたその場構造解析手法を用い、電析反応下における電極/イオン液体界面の構造を解析する。
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| 研究成果の概要 |
イオン液体中での電析反応の反応過程を明らかにするため、電析反応の初期過程であるアンダーポテンシャル電析(UPD)反応がイオン液体中でどのように進むのかを、可視光や量子ビームといった光プローブを用いて明らかにした。
本研究では、具体的に1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルボレート([BMIM]BF4)中でのAu(111)電極上へのBiのUPD反応を可視光反射率測定および放射光を用いた表面X線散乱測定により検討し、[BMIM]BF4中では、水溶液中と全く異なる反応過程でUPD反応が進むことを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
イオン液体は、水・有機溶媒に続く第３の溶媒と呼ばれており、これまでにない性質を持つ溶媒である。イオン液体自体に電気伝導性がることから、電解液として利用可能であり、イオン液体は蒸発も燃焼もしない電解液として期待できる。
一方で、イオン液体中での電気化学反応は、これまでに多く研究されている水溶液中の電気化学反応と異なっていることがわかってきたが、その詳細についてはまだよく明らかにされていないことが多い。本研究は、イオン液体中での電析反応におけるアンダーポテンシャル電析反応に着目し、その反応過程を明らかにした。これらのことは、イオン液体中での電気化学反応を制御して利用するための重要な知見となる。
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