| 研究課題/領域番号 |
08454171
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
大澤 雅俊 北海道大学, 触媒化学研究センター, 教授 (00108466)
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| 研究分担者 |
安宅 憲一 北海道大学, 触媒化学研究センター, 助手 (80281848)
大森 唯義 北海道大学, 触媒化学研究センター, 助手 (40001721)
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| キーワード | 固液界面構造 / 吸着・脱離 / その場測定 / 時間分解赤外分光 / 反応ダイナミクス / STM / 単結晶電極 / 規則配列 |
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| 研究概要 |
本研究は,電気化学やその他多くの電気化学反応系で反応の場となる電極/電解液界面構造を原子・分子のミクロレベルで解明することを目指すものである。本年度は、時間分解表面増強赤外吸収分光(SEIRAS)により、様々な分子の電極表面への吸着と脱離挙動、ならびに電位変化に対する配向変化を明らかにし、電気化学測定との相関を検討した。また、電気化学STMにより、電極表面原子、ならびに吸着分子の2次元的配列を明らかにした。
1.硫酸中のAu(111)電極における水分子とアニオンの共吸着:以下の点が新たにわかった。(1)硫酸イオンが主たる吸着アニオンであり、3個の酸素原子で3-fold hollow siteに吸着する。(2)硫酸イオンの被覆率が飽和吸着量の1/2になると水分子が隣接する2つの硫酸イオン間に橋架け水素結合を形成し、静電相互作用を弱めるために、吸着硫酸イオンが凝集しはじめる。(3)硫酸イオンが(√3x√7)の規則構造をつくる電位では、単位包中の中心、ないし√7方向に配列した硫酸イオンの中間に水分子が存在する。この結果から、これまで報告されたSTM像に見られる弱いスポットは水分子によるものであることが結論された。(4)吸着した硫酸イオンの吸収が電位と共にシフトする。従来、Stalk効果と、電荷移動で説明されてきたが、分子間の相互作用の影響がより大きい。
2.In situ 電気化学STMによる分子吸着構造の解析:(1)ピリジン環程度の小さな分子構造を明確にイメージングする技術を獲得した。(2)AuならびにCu単結晶電極に吸着したピリジン、ビピリジン、ピラゾン、トリアジンなど、一連の分子の構造を解明し、その化学的性質を赤外分光ならびに電気化学測定と比較検討した。
3.新しい測定法の開発:FT-IRと交流インピーダンス法を組み合わせた新しい高速赤外分光の基礎をほぼ確立した。
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