光電子放射分光法による溶液表面化学種の検出と解析

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07554038
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 渡辺 巌 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (50028239)
• 研究分担者: 渡曾 仁 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (30091771)
• キーワード: 光電子放射分光法 / 表面分析 / 表面活性 / 溶媒和構造 / 真空紫外分光 / 気 / 液界面

研究概要

1.水溶液表面に存在する分子・イオンの溶媒和構造を解析するための分析手法は殆ど存在しない。本研究は、微弱エネルギー電子の物質中での飛程が極めて短いことを利用して水溶液の表面分析を試みたものである。本法では、6〜10eV程度のエネルギーの光(波長200〜120nm)を分光して水溶液表面に照射し、水溶液から飛び出してくる光電子を検出する。この実験から、水溶液表面にのみ存在する溶質分子・イオンの外部イオン化ポテンシャル(Ip)が決定でき、溶質の溶媒和構造に関する知見が得られる。また光電子電流から対象分子の表面濃度が決定できる。
2.いくつかのテトラアルキルアンモニウム・ハロゲン化物塩水溶液の測定を行った。その結果、アルキル基が大きくなり、また、同時にハロゲン化物イオンがBr^-、I^-となると、これらのイオンの表面への濃縮が直接検出可能であった。
3.小さなアルキルアンモニウムを用いた場合、表面濃縮が起こるだけで、対イオンのIpは、表面濃縮を起こさないアルカリ金属イオンを用いたものと変わらない。しかし、大きなアルキルアンモニウム、たとえばテトラブチルアンモニウムを用いると、表面に濃縮されたI^-は、その塩のバルク濃度が増加するに従って、6水和状態から、4、3、2水和と段階的に脱水和することが、Ipの変化から分かった。
4.本研究法が、界面活性物質の溶液表面における定量および状態分析に、これまでにない情報を与えるものであることが分かった。

研究成果

• [文献書誌] Iwao Watanabe: "Coordination Structure of Zinc(II)lons on a Langmuir Monolayer,Observed by Total-Reflection X-ray Absorption Fine Structure." J.Am.Chem.Soc.,. 119. 12018-12019 (1997)
• [文献書誌] Iwao Watanabe: "X-ray Absorption Spectroscopy of Liquid Surface." Rev.Sci.Instrum.68. 3307-3311 (1997)
• [文献書誌] I.Watanabe: "Dehydration of Iodide Segregated by Tetraalkylammonium at the Air/Solution Interface Studied by Photoelectron Emission Spectroscopy." Chem.Phys.Lett.(in press). (1998)
• [文献書誌] 渡辺巌(共著): "実用シンクロトロン放射光" 日刊工業新聞社, 352 (1997)
• [文献書誌] Iwao Watanabe(共著): "Structure,Fluctuation,and Relaxation in Sulutions:Studies in Physical and Theoretical Chemistry 83" Elsevier,Amsterdam, 446 (1995)