| 研究概要 |
溶媒抽出,液膜,センサーなどに用いられる油水界面や電極界面などの"マクロ界面"と,溶質と溶媒との間の分子レベルの界面である"ナノ界面"の界面エネルギーが,同一の理論によって統一的に解釈できることを明らかにすることを目的とした。
マクロ界面として水銀電極と溶液の界面を選び,その界面張力(γ)および電気二十層容量(C)の測定を試みた。水溶液中で電極界面への特異吸着のないことが分かっているNaFと,比較対象として特異吸着のあるKFについて,まず水銀電極の滴下時間の測定からγの電位依存性を測定した。文献値との比較により,正確な測定ができたことを確認した。引き続き,ロックインアンプを用いて製作した電極インピーダンス測定装置を用いて,NaFおよびKFの水溶液中の水銀電極の電気二重層容量Cを測定した。この際,測定周波数の最適化などを行い,正確な測定が行えたことを確認した。
電極界面のCを電位について二回積分するとγを得ることができるが,このことを上記の系においても確かめた。このようにして正しく測定できたNaF水溶液中のCは,ゼロ電荷点よりも正側の電位では概ね一定の値を示したが,負側の電位ではかなり電位に依存した。しかし,正側と負側をそれぞれ一定値と見なして二回積分することにより,理論的なγ(正側と負側でそれぞれ二次関数)が得られ,これは実測したγと概ね良く一致した。
電極界面のCには,電極最表面の内部層からの寄与だけでなく,電気二重層の寄与が含まれるので,電気二重層の寄与をグイ・チャップマンの理論を用いて補正した。この補正は比較的高い電解質濃度の場合は大きくなかったが,これによりより正確に電気界面の表面エネルギーを評価することができた。
本年度では水溶液系の測定が完了したため,次年度は測定を各種有機溶媒系に広げて,水銀電極の界面エネルギーの溶媒依存性について明らかにする予定である。
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