活イオンリッチ反応場における「無機化学」反応の開拓：新奇な卑金属ナノ構造の創製

2023 年度 実績報告書

• 研究領域: 活イオン液体の科学
• 研究課題/領域番号: 23H03829
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 西 直哉 京都大学, 工学研究科, 准教授 (10372567)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• キーワード: 活イオン液体 / 非水液液界面 / 卑金属 / 無電解析出 / ナノ構造

研究実績の概要

【活イオン液体および油の検討】活イオン液体｜油界面では、油へのイオン移動ギブズエネルギーの大きい疎油性イオンを構成イオンにする必要があるが、概して疎油性イオンはイオンサイズが小さく、隣接イオン間の静電相互作用引力が大きいため、融点が高い傾向にある。そこで、融点が現実的な範囲（<～100℃）にあり、かつ、構成イオンが疎油性の活イオン液体を広く探索した。その結果、Mgグライム系の高濃度電解液がMgを活イオンとして高濃度に含み、かつ、融点が低いことが分かった。またこの電解液がトルエンと良好な相分離挙動を示すことも確認した。トルエンに還元剤を加えた場合には、液液界面においてMgが還元析出できることを見出した。ただし還元析出に伴って液液二相系に中間混合層が生成した。反応場を理想的に二次元にするためには、さらに相溶性の低い液液二相系を探索する必要がある。他の活イオン液体として、還元耐性の高い4級アンモニウムのCl塩の検討を開始した。イミダゾリウム系イオン液体で見られたイオン液体イオン自体の還元分解が起こらないことを見出した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

今年度の目標であった、相分離する活イオン液体-油二相系の探索とMgの還元析出が、どちらも良好に進行したため

今後の研究の推進方策

引き続き、活イオン液体｜油界面におけるMg還元において、液液二相相分離と活イオン液体の還元耐性の観点から研究を進めていく。その成果を学会・論文で積極的に公表し、関連研究者からのフィードバックを得ていく。

研究成果

• [雑誌論文] Charge transfer across the ionic liquid/oil interface: Facilitated ion transfer and electron transfer (2024)
  • 著者名/発表者名: Miyazato Koji、Yokoyama Yuko、Sakka Tetsuo、Nishi Naoya
  • 雑誌名: Journal of Electroanalytical Chemistry 巻: 954 ページ: 118038～118038
  • DOI: 10.1016/j.jelechem.2024.118038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Layering of hydroxyl groups causes anisotropic molecular clustering in liquid ethanol on hydrophobic surfaces: A molecular dynamics study (2023)
  • 著者名/発表者名: Kitaoka Haru、Nishi Naoya、Yokoyama Yuko、Sakka Tetsuo
  • 雑誌名: Journal of Molecular Liquids 巻: 392 ページ: 123488～123488
  • DOI: 10.1016/j.molliq.2023.123488
  • 査読あり
• [雑誌論文] Second harmonic generation as a probe of structure and dynamics of ionic liquids at the electrode interface (2023)
  • 著者名/発表者名: Nishi Naoya、Baba Hiromasa、Yamazawa Takashi、Yokoyama Yuko、Sakka Tetsuo
  • 雑誌名: Journal of Electroanalytical Chemistry 巻: 950 ページ: 117905～117905
  • DOI: 10.1016/j.jelechem.2023.117905
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new potentiometric method of determining the ionization constant of water based on the ionic liquid salt bridge consisting of N-ethyl-N-heptylpyrrolidinium bis(pentafluoroethanesulfonyl)amide (2023)
  • 著者名/発表者名: Ogaki Toshiaki、Kitazumi Yuki、Nishi Naoya、Kakiuchi Takashi
  • 雑誌名: Journal of Electroanalytical Chemistry 巻: 949 ページ: 117858～117858
  • DOI: 10.1016/j.jelechem.2023.117858
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effective Synthesis of Deuterated n-Octylamine and Its Analogues (2023)
  • 著者名/発表者名: Akutsu-Suyama Kazuhiro、Ueda Misaki、Shibayama Mitsuhiro、Ishii Kosuke、Nishi Naoya
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 286 ページ: 01004～01004
  • DOI: 10.1051/epjconf/202328601004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fraunhofer-type absorption lines from a submerged Cu target by long-pulse laser-induced breakdown spectroscopy: toward non-gated detection (2023)
  • 著者名/発表者名: Li Nan、Nishi Naoya、Zheng Ronger、Zheng Yongqiu、Guan Jinge、Xue Chenyang、Zhang Zengxing、Sakka Tetsuo
  • 雑誌名: Journal of Analytical Atomic Spectrometry 巻: 38 ページ: 1908～1913
  • DOI: 10.1039/D3JA00129F
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Reductive deposition of aluminum at a water-free ionic liquid/oil interface (2023)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Naohiro、Kuroyama Yohei、Yokoyama Yuko、Sakka Tetsuo、Nishi Naoya
  • 雑誌名: Electrochemistry Communications 巻: 156 ページ: 107575～107575
  • DOI: 10.1016/j.elecom.2023.107575
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonadditivities of the Particle Sizes Hidden in Model Pair Potentials and Their Effects on Physical Adsorptions (2023)
  • 著者名/発表者名: Amano Ken-ichi、Furukawa Satoshi、Kubo Yuto、Nakamura Yuka、Ishii Rina、Tanase Ayane、Maebayashi Masahiro、Hayashi Tomohiko、Nishi Naoya、Sakka Tetsuo
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 39 ページ: 12999～13007
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.3c00968
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of the signal uncertainty in laser-induced breakdown spectroscopy based on error propagation considering self-absorption (2023)
  • 著者名/発表者名: Gu Weilun、Nishi Naoya、Hou Zongyu、Wang Zhe、Sakka Tetsuo
  • 雑誌名: Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy 巻: 206 ページ: 106732～106732
  • DOI: 10.1016/j.sab.2023.106732
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A Water‐Free ITIES: Ionic Liquid/Oil Interface for Base Metal Nanostructure Formation ? Zn Case (2023)
  • 著者名/発表者名: Nishi Naoya、Kuroyama Yohei、Yoshida Naohiro、Yokoyama Yuko、Sakka Tetsuo
  • 雑誌名: ChemElectroChem 巻: 10 ページ: e202201000
  • DOI: 10.1002/celc.202201000
  • 査読あり
• [学会発表] 量子ビーム反射率法によるイオン液体の電気化学界面の構造解析 (2024)
  • 著者名/発表者名: 〇西 直哉
  • 学会等名: 第1回SPring-8先端電池研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 反射率法でみるイオン液体界面の構造・ダイナミクス・反応 (2024)
  • 著者名/発表者名: 〇西 直哉
  • 学会等名: 電気化学会第91回大会
  • 招待講演
• [学会発表] Electroless deposition of base metals at the liquid/liquid interface between oil and room-temperature ionic liquids (2023)
  • 著者名/発表者名: 〇N. Nishi
  • 学会等名: 2023 Joint Symposium on Molten Salts
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] イオン液体と油との間の非水液液界面における金属ナノ構造の還元析出 (2023)
  • 著者名/発表者名: 〇西 直哉
  • 学会等名: 溶融塩委員会210回定例委員会
  • 招待講演