2002 年度実績報告書

固液界面における光励起状態と電子移動過程の赤外分光解析

研究課題

研究課題/領域番号	14050003
研究機関	北海道大学
研究代表者	大沢雅俊北海道大学, 触媒化学研究センター, 教授 (00108466)
キーワード	固液界面 / 電荷移動 / 反応ダイナミクス / 表面増強赤外分光 / メタノール酸化反応 / 燃料電池 / 自己集積単分子膜 / 光電気化学反応
研究概要	固液(電極)界面を直接観測する手段として赤外分光法が有効である。ただし、従来の測定法よりはるかに高感度な手法を用いなければ、反応過程を追跡することは困難である。本研究では、表面増強赤外吸収分光(SEIRAS)とという超高感度表面赤外分光を用いた。ただし、いくつか実験上の問題点があったので、それを解決し、課題の研究に取り組んだ。 1.無電解めっきによる試料作成法の開発 SEIRASに適したAu、Ag、CuならびにPt属金属とそれらの合金の電極を無電解めっき法で作製する方法を確立した。この方法の採用により、従来の真空蒸着法で作成した試料の問題が解決された。特にPtの場合、従来法に比べて約50倍の高感度化が達成され、その結果2,500以上の高速時間分解測定が可能になった。 2.メタノール等のC1化合物の電気化学的酸化反応機構 1の結果に基づき、Pt属金属電極表面でのメタノール陽極酸化反応機構を検討し、メタノールがフォルメート種を反応中間体としてCO_2まで酸化されることを始めて明らかにした。この結果は、メタノール直接型燃料電池開発に役立つと確信している。 3.吸着単分子層の電子移動ダイナミクスの解析酸化還元挙動を示す分子を電極表面に自己集積化し、時間分解ならびに電位変調SEIRASにより電気化学反応ダイナミクスを検討した。フェロセンの酸化状態において支持電解質アニオンとの間で電荷移動型錯体が形成されること、キノン類の2電子2プロトン型酸化還元においてごく短寿命のラジカルが生成していることなど、従来にない新しい知見が得られた。 4.吸着単分子層の光励起試料作製法の改善により可視パルス光照射に伴う電極分子間の電子移動過程が測定できるようになったが、まだ測定結果を十分に解釈できるに至っていない。今後重なる検討を進める。

研究成果
(7件)

すべてその他

すべて文献書誌 (7件)

[文献書誌] A.Miki, S.Ye, M.Osawa: "Surface-enhanced IR absorption on platinum nanoparticles : an application to real-time monitoring of electroctalytic reactions"Chemical Communications. 12. 1500-1501 (2002)
[文献書誌] H.Miyake, S.Ye, M.Osawa: "Electroless deposition of gold thin films on silicon for surface-enhanced infrared Spectroelectrochemistry"Electrochemistry Communications. 4・12. 973-977 (2002)
[文献書誌] S.Ye, G.Li, H.Noda, K.Uosaki, M.Osawa: "Characterization of self-assembled monolayers of alkanethiol on GeAs surface by contact angle and XPS measurements"Surface Science. 529・1-2. 163-170 (2003)
[文献書誌] Y.X.Chen, A.Miki, S.Ye, H.Sakai, M.Osawa: "Formate, an active intermediate for direct oxidation of methanol to CO_2 at Pt thin film electrode"Journal of American Chemical Society. 125(印刷中). (2003)
[文献書誌] S.Ye, H.Noda, S.Morita, K.Uosaki, M.Osawa: "Surface Molecular Structures of Langmuir-Blodgett Films of Stearic Acid on Solid Substrates Studied by Sum Frequency Generation Spectroscopy"Langmuir. 19(印刷中). (2003)
[文献書誌] M.Osawa(分担執筆): ""Handbook of Vibrational Spectroscopy", Vol.1"J. M. Charmers and P. R. Griffiths編、John Wiley & Sons (Chichester). 932(15) (2002)
[文献書誌] 大澤雅俊(分担執筆): "界面ハンドブック"監修:岩澤弘康、梅澤喜夫、澤田嗣郎、辻井薫エヌ・ティー・エス(東京). 1208(21) (2002)

2002 年度 実績報告書

固液界面における光励起状態と電子移動過程の赤外分光解析

研究代表者

大沢 雅俊 北海道大学, 触媒化学研究センター, 教授 (00108466)

研究成果

[文献書誌] A.Miki, S.Ye, M.Osawa: "Surface-enhanced IR absorption on platinum nanoparticles : an application to real-time monitoring of electroctalytic reactions"Chemical Communications. 12. 1500-1501 (2002)

[文献書誌] H.Miyake, S.Ye, M.Osawa: "Electroless deposition of gold thin films on silicon for surface-enhanced infrared Spectroelectrochemistry"Electrochemistry Communications. 4・12. 973-977 (2002)

[文献書誌] S.Ye, G.Li, H.Noda, K.Uosaki, M.Osawa: "Characterization of self-assembled monolayers of alkanethiol on GeAs surface by contact angle and XPS measurements"Surface Science. 529・1-2. 163-170 (2003)

[文献書誌] Y.X.Chen, A.Miki, S.Ye, H.Sakai, M.Osawa: "Formate, an active intermediate for direct oxidation of methanol to CO_2 at Pt thin film electrode"Journal of American Chemical Society. 125(印刷中). (2003)

[文献書誌] S.Ye, H.Noda, S.Morita, K.Uosaki, M.Osawa: "Surface Molecular Structures of Langmuir-Blodgett Films of Stearic Acid on Solid Substrates Studied by Sum Frequency Generation Spectroscopy"Langmuir. 19(印刷中). (2003)

[文献書誌] M.Osawa(分担執筆): ""Handbook of Vibrational Spectroscopy", Vol.1"J. M. Charmers and P. R. Griffiths編、John Wiley & Sons (Chichester). 932(15) (2002)

[文献書誌] 大澤 雅俊(分担執筆): "界面ハンドブック"監修:岩澤弘康、梅澤喜夫、澤田嗣郎、辻井 薫 エヌ・ティー・エス(東京). 1208(21) (2002)

2002 年度実績報告書

大沢雅俊北海道大学, 触媒化学研究センター, 教授 (00108466)

[文献書誌] 大澤雅俊(分担執筆): "界面ハンドブック"監修:岩澤弘康、梅澤喜夫、澤田嗣郎、辻井薫エヌ・ティー・エス(東京). 1208(21) (2002)