超高真空・電気化学STM複合装置の開発と固液界面の構造解析

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07459029
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 板谷 謹悟 東北大学, 工学部, 教授 (40125498)
• 研究分担者: 犬飼 潤治 東北大学, 工学部, 助手 (70245611) ; 指方 研二 東北大学, 工学部, 助手 (60261608)
• キーワード: 電極表面科学 / 電気化学STM / 電気化学・超高真空複合装置 / 単結晶電極 / 固液界面構造 / ヨウ素吸着構造 / 電界エッチング / VIII族金属

研究概要

平成8年度は、前年度までに作製した装置を改良することにより、1)電気化学STMによるin-situ測定と超高真空・電気化学複合装置を用いたex-situ測定の両者のデータを比較検討することが容易なシステムと、2)超高真空中で作成した単結晶試料を水溶液中に導入し、電気化学STM測定を行うことができるシステム、の2つを完成させた。その後に、それらの装置を用いて単結晶電極の原子レベルでの固液界面構造解析を行った。1)の装置により、白金(111)および金(111)銀(111)上のヨウ素の電解質溶液中における吸着構造の詳細を明らかにした。ヨウ素は白金電極表面では、浸漬する電位により、吸着構造が(3x3)あるいは(√7x√)R19.1°のどちらかを取ることがわかった。一方、金あるいは銀電極上でのヨウ素は、電位を変化させることによって、溶液中構造が連続的に変化する。パラジウムについても検討を進めたところ、ヨウ素を被覆したPd(111)、(100)および(110)表面上でのアノードエッチングの詳細が明らかになった。2)の装置を用いることにより、超高真空中でNi(111)およびNi(100)単結晶表面を作製し、これを電解質溶液中に導入し、電気化学STM測定を行うことができた。Ni表面は真空中同様、溶液中においてもそれぞれ(111)および(100)構造を示した。さらにそれらの表面において、溶液中でのエッチング過程を観察することができた。

研究成果

• [文献書誌] Y. -G. Kim, S. -L. Yau, and K. Itaya: "Direct Observation of Complexation of Alkali Cations on Cyanide Modified Pt (111) by Scanning Tunneling Microscopy" Journal of American Chemical Society. 118. 393-340 (1996)
• [文献書誌] Y. Nagatani, T. Hayashi, T. Yamada, and K. Itaya: "Scanning Tunneling Spectroscopic Study of Bare and lodine Modified Au (111) and Pt (111) in Aqueous Solution and in Vacuum" Japanese Journal of Applied Physics. 35. 720-728 (1996)
• [文献書誌] J. Inukai, S. Sugita, and K. Itaya: "Underpotential Deposition of Mercury on Au (111) Investigated by in situ Scanning Tunneling Microscopy" Journal of Electroanalytical Chemistry. 403. 159-168 (1996)
• [文献書誌] K. Sashikata, Y. Matsui, K. Itaya, and M. P. Soriaga: "Adsorbed-Iodine-Catalyzed Dissolution of Pd Single-Crystal Electrodes : Studies by Electrochemical Scanning Tunneling Microscopy" Journal of Physical Chemistry. 100. 20027-20034 (1996)
• [文献書誌] T. Suzuki, T. Yamada, and K. Itaya: "In Situ Electrochemical Scanning Tunneling Microscopy of Ni (111), Ni (100), and Sulfur-Modified Ni (100) in Acidic Solution" Journal of Physical Chemistry. 100. 8954-8961 (1996)