固液界面その場観察のための電気化学・近赤外分光同時測定法の開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13650879
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 北村 房男 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (00224973)
• 研究分担者: 大坂 武男 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (80152099) ; 岡島 武義 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (70194347)
• キーワード: 近赤外分光法 / 固液界面 / 電気化学測定法 / その場測定法 / 電気二重層

研究概要

今年度はまず近赤外分光電気化学測定を行うための装置系の構築を中心にして研究を進めた。現有のステップスキャン型FT-IR分光器に、申請備品である近赤外用オプションを組込み、さらに周辺装置や外部光学系にも改良を加えた。また電気化学セルにも若干の変更を加えた。以上のことにより、電気化学系での近赤外分光測定を行う準備が整った。現在、その試験的運用をいくつかの系について行っている。
金アマルガム電極|水溶液界面に対して、まず中赤外領域の測定を行い、過塩素酸イオンの吸着状態や二重層内における水分子の構造について興味深い知見が得られた。また、金単結晶電極表面における炭酸イオン、炭酸水素イオンの吸着挙動を明らかにすることができた。
ビオロゲン類はカチオンラジカルがダイマー構造をとると近赤外領域に特徴的な吸収を示すことが知られており、この領域のスペクトル観測はダイマー構造の存在の直接的な証拠となる。今年度はまず、金単結晶(111),(100),(110)電極におけるアルキルビオロゲン類の吸着挙動をサイクリックボルタンメトリーなどの電気化学的測定から明らかにした。アルキル側鎖長を種々変えて比較検討した結果、結晶面により複雑にボルタモグラム形状が変化し、吸着構造が下地原子配列の影響を強く受けていることが示された。一方、高配向性グラファイト(HOPG)電極でも1対の鋭いレドックスピークが観察される。しかし、この両者での吸着分子の配向は、微妙に異なっていることが中赤外領域での反射測定から推則された。さらに詳細な吸着状態の違いを明らかにするため、近赤外分光法による測定を現在進めている。

研究成果

• [文献書誌] N.Wakabayashi, F.Kitamura, T.Ohsaka, K.Tokuda: "Effect of adsorbed anions on the outer-sphere electron-transfer reactions of cobalt complexes at platinum single-crystal electrodes"J. Electroanal. Chem.. 499. 161-168 (2001)
• [文献書誌] K.Arihara, F.Kitamura, T.Ohsaka, K.Tokuda: "Characterization of the adsorption state of carbonate ions at the Au(111) electrode surface in situ IRAS"J. Electroanal. Chem.. 510. 128-135 (2001)
• [文献書誌] K.Arihara, F.Kitamura, T.Ohsaka, K.Tokuda: "In situ monitoring of the mercury electrode surface in HClO_4 solutions by means of infrared reflection absorption spectroscopy"J. Electroanal. Chem.. 518. 139-143 (2002)
• [文献書誌] K.Arihara, T.Ohsaka, F.Kitamura: "Characteristic cyclic voltammograms of alkyl viologens at single crystal gold electrodes"Phys. Chem. Chem. Phys.. 4. 1002-1005 (2002)