in situ電気化学マイクロバランス法による薄膜内電子・イオン移動反応の解析

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02805096
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 大坂 武男 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 助教授 (80152099)
• キーワード: 電気化学 / マイクロバランス法 / 水晶発振子 / イオン移動反応 / 電子移動反応 / 電解重合膜 / 高分子錯体 / 高分子薄膜

研究概要

本研究は、高分子薄膜内のレドックスサイトの酸化・還元反応に伴う電解質イオンや溶媒分子の移動の結果生じる薄膜の質量変化を水晶発振子の振動数変化として、電気化学測定と同時に、in situ測定する“in situ電気化学マイクロバランス法"を確立し、様々な薄膜マトリックスの電子・イオン移動反応の解析に適用することを目的として行なわれ、本年度の研究成果の要約は次の通りである。
1.過塩素酸ナトリウム水溶液及び過塩素酸リチウムアヤトニトリル溶液中でのポリビニルフェロヤン(PVF)薄膜の酸化・還元反応においては、酸化に伴って膜内に生成する正電荷(フェリシニウムイオン)を電気的に補償するために膜内へ陰イオン(ClO_4^ー)が取り込まれ(ド-ピング反応)、他方還元反応では取り込まれたClO_4^ーが膜マトリックスから放出されること(脱ド-ピング反応)、しかも溶媒分子(1〜2ケ)を伴ってClO_4^ーが出入りしていることが定量的に明らかにされた。PVF膜はClO_4^ーイオンに対して理想的な選択透過能を有することが、ドナン電子の測定からも確証された。
2.界面活性剤であるドデシル硫酸ナトリウムをド-パントとする電解重合ポリピロ-ル膜の酸化・還元反応においては、従来知られている陰イオンの交換のみならず、陽イオンの交換も起こること、しかも短い測定時間ではNa^+のド-ピング・脱ド-ピング反応が起こり、長い測定時間ではNa^+イオンとドデシル硫酸イオンの両方のド-ピング・脱ド-ピング反応が起こることが明らかにされた。
3.過塩素酸ナトリウムアセトニトリル溶液中での1,3,4ートリメチルー1,4ージヒドロピロロ[3,2ー6]ピロ-ル及びアニリンの電解重合膜の酸化・還元反応では、溶媒分子を伴わないClO_4^ーイオンのド-ピング・脱ド-ピング反応が起こることが定量的に明らかにされた。

研究成果

• [文献書誌] Masaya MIZUNUMA: "Investigation of Ion and Solvent Transport Accompanying Redox Reaction of Polyvinylferrocene Films Using an in situ Electrochemical Quart Crystal Microbalance Technique" Bull.Chem.Soc.Jpn.64. 2887-2893 (1991)
• [文献書誌] Andrew J.KELLY: "電気化学マイクロバランス法による電解重合ポリピロ-ル膜におけるイオンの動的挙動のin situ解析" 分析化学(Bunseki Kagaku). 40. 835-841 (1991)
• [文献書誌] Hideharu DIFUKU: "Quart Crystal Microbalance Study on Redox Reaction Mechanism of polyaniline" Synth.Met.41ー43. 2897-2900 (1991)
• [文献書誌] Hirohisa MIYAMOTO: "Electrochemistry of New Heteroaromatic Compounds of Pyrrolopyrrole" J.Electrochem.Soc.138. 2003-2008 (1991)
• [文献書誌] 小山 昇: "In Situ電気化学水晶発振子マイクロバランス法" 電気化学. 59. 937-942 (1991)
• [文献書誌] Takeo OHSAKA: "Formation of a Novel Electroactive Film by Electropolymerization of 5ーAminoー1ーnaphthol" J.Electroanal.Chem.300. 51-56 (1991)
• [文献書誌] Takeo OHSAKA: "Preparation of PolymerーFilm Electrodes by Electropolymerization of 5ーAminoー1ーnaphthol" Synth.Met.41ー43. 3089-3092 (1991)
• [文献書誌] Takeo OHSAKA: "Electrocatalysis of Poly(2,3ーDiaminonaphthalene)Filmed Electrodes for O_2 Reduction" J.Chem.Soc.Chem.Commun.487-489 (1991)
• [文献書誌] Noboru OYAMA: "A RedoxーActive Polymer Film Medated Electrode for Amperometric Determination of Free Cholesterol" Electrocatalysis. 3. 665-671 (1991)
• [文献書誌] Takeo OHSAKA: "Electrocatalysis of O_2 Reduction at Poly(oーphenyleneーdiamine)ーand Poly(oーAminophenol)ーCoated Glassy Carbon Electrodes" J.Chem.Soc.Chem.Commun.1072-1073 (1991)
• [文献書誌] Takeyoshi OKAJIMA: "Electrical Equivalent Circuit Parameters for Montmorillonite Clay FilmーCoated Quartz Crystals in Contact with Air,Moisture and Electrolyte Solutions" J.Phys.Chem.(1992)
• [文献書誌] Takeyoshi OKAJIMA: "Electrode Kinetics of [Ru(NH_3)_6]^<3+/2+> Complex Confined in Montmorillonite Clay Coatings on Graphite Electrodes" J.Electroanal.Chem.315. 175-189 (1991)
• [文献書誌] Noboru OYAMA: "Macromolecular ComplexesーDynamic Interactions and Electronic Process" VCHーPublisher, 400 (1991)
• [文献書誌] 小田 昇: "高分子錯体ー動的相互作用と電子過程ー" 学会出版センタ-, 368 (1991)
• [文献書誌] Noboru OYAMA: "Molecular Design of Electrode Surfaces" John Wiley & Sons, 500 (1992)