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2020 年度 実績報告書

電気化学SPRを用いるイオン液体中における電析反応過程の解析

研究課題

研究課題/領域番号 18K05171
研究機関京都大学

研究代表者

西 直哉  京都大学, 工学研究科, 准教授 (10372567)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードESPR / 表面プラズモン共鳴 / 電気化学析出 / 表面ラフネス
研究実績の概要

イオン液体(IL)である1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)amide (C4mimTFSA) 中でのCobalt電析における添加剤の効果を電気化学的表面プラズモン共鳴法 (ESPR) でin-situで解析した。SPR共鳴角 (Δθ) をC4mimTFSAの金界面のサイクリックボルタモグラム (CV) と同時に記録した。Coのカソード析出およびアノード溶解に応じてΔθがシフトしており、ESPRがCoの酸化還元過程を追跡していることを示している。8回cycleを繰り返してもCV、ESPRともに変化がなかった。これはCoの繰り返しの析出・溶解で金表面のラフネスが変化しなかったためであり、原子間力顕微鏡 (AFM) 用いたex-situ観察によって確認された。添加剤としてチオ尿素(TU)とクマリンを用いたが、Co電析における無添加時とはΔθ挙動が異なっていた。TUの場合はCo電析に伴うΔθ正シフトが無添加時よりも大きくなった。これはTUによって金が溶かされたことによって金表面のラフネスが荒らされたためであり、ex-situ AFMで確認した。一方でクマリンの場合は無添加時よりも小さくなった。これは電析膜の表面ラフネスがクマリンの添加で平滑化されているためであると、CVシミュレーションと多層Fresnel反射率計算を組み合わせたモデル解析によって結論づけた。ESPRは電析膜の表面ラフネスをin-situでÅオーダーで追跡できることがわかった。

  • 研究成果

    (36件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 3件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Comparison of atomic force microscopy force curve and solvation structure studied by integral equation theory2021

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto K., Amano K.-I., Nishi N., Onishi H., Sakka T.
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1063/5.0046600

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Signal enhancement in the underwater long-pulse laser-induced breakdown spectroscopy for the analysis of bulk water2021

    • 著者名/発表者名
      Li N., Nishi N., Zheng R., Sakka T.
    • 雑誌名

      J. Anal. At. Spectrom.

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1039/D0JA00521E

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Improvement of the Nelder-Mead method using Direct Inversion in Iterative Subspace2021

    • 著者名/発表者名
      Kitaoka H., Amano K.-I., Nishi N., Sakka T.
    • 雑誌名

      Optim. Eng.

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1007/s11081-021-09620-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient detection of emission lines for H and O and the use as an internal standard for underwater LIBS2021

    • 著者名/発表者名
      Li N., Nishi N., Zheng R., Sakka T.
    • 雑誌名

      J. Anal. At. Spectrom.

      巻: 36 ページ: 345-351

    • DOI

      10.1039/d0ja00433b

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electrochemical liquid-liquid interface between oil and ionic liquid for reductive deposition of metal nanostructures2021

    • 著者名/発表者名
      Kuroyama Y., Nishi N., Sakka T.
    • 雑誌名

      J. Electroanal. Chem.

      巻: 881 ページ: 114959(1-6)

    • DOI

      10.1016/j.jelechem.2020.114959

    • 査読あり
  • [雑誌論文] In-situ electrochemical SPR study of gold surface smoothing by repetitive cathodic deposition and anodic dissolution of copper in an ionic liquid2020

    • 著者名/発表者名
      Ezawa K., Nishi N., Sakka T.
    • 雑誌名

      J. Electroanal. Chem.

      巻: 877 ページ: 114611(1-6)

    • DOI

      10.1016/j.jelechem.2020.114611

    • 査読あり
  • [雑誌論文] How Viscous Is the Solidlike Structure at the Interface of Ionic Liquids- A Study Using Total Internal Reflection Fluorescence Spectroscopy with a Fluorescent Molecular Probe Sensitive to High Viscosity2020

    • 著者名/発表者名
      Nishi N., Yamazawa T., Sakka T., Hotta H., Ikeno T., Hanaoka K., Takahashi H.
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 36 ページ: 10397-10403

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c01528

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An improved model-potential-free analysis of the structure factor obtained from a small-angle scattering: Acquisitions of the pair distribution function and the pair potential2020

    • 著者名/発表者名
      Amano K.-I., Sawazumi R., Imamura H., Sumi T., Hashimoto K., Fukami K., Kitaoka H., Nishi N., Sakka T.
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 49 ページ: 1017-1021

    • DOI

      10.1246/cl.200292

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Calculation method of the number density distribution of liquid molecules or colloidal particles near a substrate from surface force apparatus measurement2020

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto K., Amano K.-I., Nishi N., Sakka T.
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett.

      巻: 754 ページ: 137666(1-5)

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2020.137666

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simultaneous Synthesis of One-and Two-Dimensional Gold Nanostructures/Reduced Graphene Oxide Composites in the Redox-Active Ionic Liquid/Water Interfacial System2020

    • 著者名/発表者名
      Zhang Y., Nishi N., Koya I., Sakka T.
    • 雑誌名

      Chem. Mater.

      巻: 32 ページ: 6374-6383

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.0c01188

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical surface plasmon resonance measurements of camel-shaped static capacitance and slow dynamics of electric double layer structure at the ionic liquid/electrode interface2020

    • 著者名/発表者名
      Zhang S., Nishi N., Sakka T.
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 153 ページ: 044707(1-7)

    • DOI

      10.1063/5.0011671

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evolution and Reversible Polarity of Multilayering at the Ionic Liquid/Water Interface2020

    • 著者名/発表者名
      Katakura S., Amano K.-I., Sakka T., Bu W., Lin B., Schlossman M.L., Nishi N.
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 124 ページ: 6412-6419

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.0c03711

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Interface-templated synthesis of single-crystalline silver chain-like nanobelts at the liquid-liquid interface between water and redox-active ionic liquid2020

    • 著者名/発表者名
      Zhang Y., Nishi N., Sakka T.
    • 雑誌名

      Colloids Surf. A

      巻: 597 ページ: 124747(1-9)

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2020.124747

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Switching the Length of Alkyl Chains on Electric Double Layer Structure and Differential Capacitance at the Electrode Interface of Quaternary Ammonium-Based Ionic Liquids Studied Using Molecular Dynamics Simulation2020

    • 著者名/発表者名
      Katakura S., Nishi N., Kobayashi K., Amano K.-I., Sakka T.
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 124 ページ: 7873-7883

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c00795

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An electric double layer structure and differential capacitance at the electrode interface of tributylmethylammonium bis(trifluoromethanesulfonyl)amide studied using a molecular dynamics simulation2020

    • 著者名/発表者名
      Katakura S., Nishi N., Kobayashi K., Amano K.-I., Sakka T.
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 22 ページ: 5198-5210

    • DOI

      10.1039/C9CP05297F

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ionic liquids as liquid materials for analytical chemistry2020

    • 著者名/発表者名
      Nishi N.
    • 雑誌名

      Anal. Sci.

      巻: 36 ページ: 1-2

    • DOI

      10.2116/analsci.highlights2001

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] LCST溶液の相分離により生成するエマルションの安定性:相溶時間の界面厚さ依存性2021

    • 著者名/発表者名
      〇國本晃平, 西 直哉, 作花哲夫
    • 学会等名
      第38回関西界面科学セミナー
  • [学会発表] イオン液体と水との間のソフト界面の構造:電位可変MDによる界面電位差依存性の解析2021

    • 著者名/発表者名
      〇石井浩介, 西 直哉, 作花哲夫
    • 学会等名
      第38回関西界面科学セミナー
  • [学会発表] イオン液体|水界面を反応場とした金・ナノカーボン複合体の作製とその生成メカニズムの解明2021

    • 著者名/発表者名
      〇神谷 一平, 西 直哉, 作花哲夫
    • 学会等名
      第38回関西界面科学セミナー
  • [学会発表] プラズマ|水溶液界面の電圧電流曲線における電極面積の効果2021

    • 著者名/発表者名
      〇井下壮一郎, 西 直哉, 作花哲夫
    • 学会等名
      第38回関西界面科学セミナー
  • [学会発表] to be determined2021

    • 著者名/発表者名
      ○Naoya Nishi
    • 学会等名
      Pacifichem2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spot size effects on the pulse-to-pulse stability of underwater LIBS spectra (Student Poster Award)2020

    • 著者名/発表者名
      〇Satoshi Yamaguchi, Naoya Nishi, Tetsuo Sakka
    • 学会等名
      11th International Symposium on Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS2020)
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of pulse duration on elemental analysis in bulk water by laser-induced breakdown spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      〇Nan Li, Naoya Nishi, Ronger Zheng, Tetsuo Sakka
    • 学会等名
      11th International Symposium on Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS2020)
    • 国際学会
  • [学会発表] 電位印加したイオン液体/水界面におけるイオン層構造:分子動力学シミュレーションによる解析(C-21)2020

    • 著者名/発表者名
      〇石井浩介、西 直哉、作花哲夫
    • 学会等名
      第71回コロイドおよび界面化学討論会
  • [学会発表] イオン液体|水界面における一次元および二次元金ナノ構造と還元型酸化グラフェンのコンポジットの同時合成2020

    • 著者名/発表者名
      〇神谷一平、張 鈺、西 直哉、作花哲夫
    • 学会等名
      第71回コロイドおよび界面化学討論会
  • [学会発表] 二成分混合溶液の微視的不均一構造に対する粒子添加の影響:分子動力学法による研究(D-52)2020

    • 著者名/発表者名
      〇北岡 温、西 直哉、作花哲夫
    • 学会等名
      第71回コロイドおよび界面化学討論会
  • [学会発表] 電気化学SPRによるイオン液体|電極界面の解析:表面電荷密度と電気二重層ダイナミクス2020

    • 著者名/発表者名
      〇張 詩偉、西 直哉、作花哲夫
    • 学会等名
      第80回分析化学討論会
  • [学会発表] イオン液体と油との間の新規ソフト界面の電気化学と反応場としての応用2020

    • 著者名/発表者名
      〇黒山遥平、西 直哉、張 鈺、作花哲夫
    • 学会等名
      第80回分析化学討論会
  • [学会発表] 電気化学SPRによるイオン液体中での銅電析初期過程のin-situ分析2020

    • 著者名/発表者名
      〇江澤健太、西 直哉、作花哲夫
    • 学会等名
      第80回分析化学討論会
  • [学会発表] イオン液体の電気二重層構造: 実験とシミュレーション2020

    • 著者名/発表者名
      ○西 直哉
    • 学会等名
      2020年度イオン液体研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Base metal nanostructure formation via reductive deposition at the non-aqueous liquid/liquid interface between ionic liquid and oil2020

    • 著者名/発表者名
      ○Naoya Nishi
    • 学会等名
      6th Ertl Symposium on Electrochemistry and Catalysis
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] In-situ Probing of the Electrode Roughness Change during Electrodeposition in Ionic Liquids Using Electrochemical Surface Plasmon Resonance2020

    • 著者名/発表者名
      ○Naoya Nishi, Kenta Ezawa, Tetsuo Sakka
    • 学会等名
      71st Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] 電位可変液液界面 MD によるイオン液体/水界面の電気二重層解析2020

    • 著者名/発表者名
      〇石井浩介, 西 直哉, 作花哲夫
    • 学会等名
      第 66 回 ポーラログフィおよび電気分析化学討論会
  • [学会発表] 1D meets 1D:金ナノファイバーとカーボンナノチューブのコンポジットの作製2020

    • 著者名/発表者名
      〇神谷一平, 西 直哉, 作花哲夫
    • 学会等名
      第 66 回 ポーラログフィおよび電気分析化学討論会
  • [学会発表] イオン液体中の電析過程に対する電気二重層効果の電気化学 SPR による解析2020

    • 著者名/発表者名
      〇江澤健太, 西 直哉, 作花哲夫
    • 学会等名
      第 66 回 ポーラログフィおよび電気分析化学討論会
  • [学会発表] イオン液体|油界面における電気化学の開拓と卑金属の還元析出反応場としての応用2020

    • 著者名/発表者名
      〇黒山遥平, 西 直哉, 作花哲夫
    • 学会等名
      第 66 回 ポーラログフィおよび電気分析化学討論会

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公開日: 2021-12-27  

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