| 研究課題/領域番号 |
15K14144
|
|---|
| 研究機関 | 東京工業大学 |
|---|
研究代表者 |
多田 英司 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (40302260)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| キーワード | 材料加工・処理 / 電気化学プロセス / 薄膜 / 水素イオン濃度 / 電気化学反応 |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究は，電気化学反応がおこる電解質水溶液/電極界面極近傍のpHおよびその分布を測定するために立案されたもので，電気化学反応がおこる電極表面からサブミクロンオーダー程度の距離における電解質水溶液中のpH測定とそのpH分布のイメージングを目指すものである．そこで，(1)pH応答性と再現性に優れ，広いpH域で利用できる金属酸化物表面を探索，創製する，(2)原子間力顕微鏡（AFM）用のカンチレバー表面にpH応答性をチューニングした金属酸化物薄膜を付与し，フォースカーブ測定によってカンチレバーと反応表面との吸着力測定からpHを評価する手法の可能性を検討する，(3)本pH測定手法について，たとえば，金属腐食系のような，pHが表面分布するような電気化学反応系に適用し，pHイメージングを図る，以上3つの研究課題にチャレンジする．
本年度では，pH応答性や再現性に優れた金属酸化物表面の探索と創製をめざし，金属酸化物電極の検討をおこない，アンチモンおよびタングステンを検討した．そこで，まず，ニードルタイプのアンチモンおよびタングステンの電極を利用し，pH応答特性を評価し，これらの酸化物のネルンスト応答性に優れたpH範囲を明確にした．また，電気化学反応にともなうpH応答評価の予備測定として，異種金属接触腐食系における表面pH変化測定にそれらを適用し，pH分布のベースデータを取得した．また，引き続き金属酸化物表面の創製と表面処理によるpH応答性の調査をおこなった．
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度では，スパッタリングにより作製した酸化物薄膜のpH応答特性を評価する計画であったが，成膜条件のさらなる調整が必要であった．そのため，これと並行して，比較として，ニードル状のアンチモンおよびタングステン電極を用いて，pH応答特性評価を実施した．その結果，これらの電極のpH応答がネルンストの式にほぼ応答することを確認し，そのpH応答範囲についても明確にした．さらに，電極反応表面におけるpH変化を測定する実験もおこない，電気化学反応の変化にともなう表面近傍のpH測定に成功した．研究遂行の順序を変えたが，当初の計画はほぼ実施できており，おおむね順調に進展している．
|
| 今後の研究の推進方策 |
今後においては，スパッタリング法によるタングステン酸化物，アルミニウム酸化物の成膜をおこなう．得られた薄膜に種々の表面処理をし，それらのpH応答特性の評価によって，pH応答のチューニング性を検討する．また，AFM用カンチレバーに成膜し，成膜状態とpH応答性を評価とともに電気化学反応界面近傍におけるpHイメージングを試みる．
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究最終年度において，本研究課題における最終目的である原子間力顕微鏡を利用したpH測定に資源を注力する必要が発生したこと，および本年度購入予定であったソフトウェアを使った調査が現有設備により実施できることが明確となったため．
|
| 次年度使用額の使用計画 |
現有の原子間力顕微鏡システム整備に必要な物品の購入に充てる．
|
