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2011 年度 実績報告書

イオン液体|溶液界面の電位制御を基軸とする新しい分離分析法の基盤構築

研究課題

研究課題/領域番号 21245021
研究機関京都大学

研究代表者

垣内 隆  京都大学, 工学研究科, 教授 (20135552)

研究分担者 西 直哉  京都大学, 工学研究科, 准教授 (10372567)
北隅 優希  京都大学, 工学研究科, 助教 (00579302)
キーワードイオン液体 / 液液2相系 / 相界面電位差 / 電気分析化学 / 界面 / pH / 単独イオン活量 / 緩慢緩和
研究概要

今年度は以下の3つの課題を設定した。その成果を要約する。
【疎水性イオンと広い電位窓を有する疎水性イオン液体の合成】TrioctylbutylammoniumおよびTrioctylmethoxyethylammoniumのtetrakis [3,5-bis [trifluoromethyl) phenyl] borate塩はいずれも融点は25℃以下のイオン液体である。これらは、水との間に800mV以上の広い分極電位窓を形成する超疎水性イオン液体の中で、常温で液体であるものとしては初めてのものである。また、アンモニウムはフォスフォニウムよりアルカリ条件下でより安定である事から、これらイオン液体によって、超疎水性イオン液体の分析化学への応用が飛躍的に発展するものと期待される。
【緩慢緩和の定量的検討】イオン液体電気二重層の超緩慢緩和を、イオン液体|白金電極界面(IL|Pt)およびイオン液体|金電極界面(IL|Au)について詳しく検討した。IL|Ptでは、充電電流の時間依存性を線形電位掃引ボルタンメトリーおよび電位ステップ電流計測により詳細に検討し、時定数0.5秒程度の遅い電気二重層緩和がtrioctylmethylammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) amideおよびそれより、粘性がほぼ二桁低い1-Ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) amideでも確認された。これは、イオン液体電気二重層の超緩慢緩和がイオン液体の粘性とは無関係であることを示す。IL|Auの表面プラズモン共鳴をもちいた研究から、より遅い時間オーダーの緩和が確認された。
【イオン液体塩橋を用いる単独イオン活量決定】中程度疎水性イオン液体であるtributylmethoxyethyl-phosphonium bis (pentafluoroethanesulfonyl) amideをイオン液体塩橋に用いたポテンショメトリーにより、これまで0.05以上の確度で測定出来なかった希薄硫酸水溶液のpHを±0.01以上の確度で測定出来ることを示した。また、H+とCl-の単独イオン活量を独立に測定し、それらから求めたHC1の平均活量が熱力学的に測定された値と一致することを見いだした。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 電気化学的視点から見たイオン液体-水2相系を用いるイオン抽出2012

    • 著者名/発表者名
      垣内隆
    • 雑誌名

      イオン交換学会誌

      巻: 23 ページ: 21-27

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature dependence of multilayering at the free surface of ionic liquids probed by X-ray reflectivity measurements2011

    • 著者名/発表者名
      N. Nishi, Tomoya Uruga, Hajime Tanida, T. Kakiuchi
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 27 ページ: 7531-7536

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ionic liquid salt bridge based on N-alkyl-N-methylpyrrolidinium bis(pentafluoroethanesulfonyl) amide for low ionic strength aqueous solutions2011

    • 著者名/発表者名
      Yousuke Fujino, Takashi Kakiuchi
    • 雑誌名

      J.Electroanal.Chem.

      巻: 651 ページ: 61-66

    • DOI

      10.1016/j.jelechem.2010.10.028

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Determination of the activity of hydrogen ions in dilute sulfuric acids Using an ionic liquid salt bridge sandwiched by two hydrogen electrodes2011

    • 著者名/発表者名
      Manabu Shibata, Hideaki Sakaida, Takashi Kakiuchi
    • 雑誌名

      Anal.Chem.

      巻: 83 ページ: 164-168

    • DOI

      10.1021/ac1021216

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Differential pulse stripping voltammetry of non-redox-active ions using hydrophobic ionic liquid membranes2011

    • 著者名/発表者名
      Takuya Ohtani, Naoya Nishi, Takashi Kakiuchi
    • 雑誌名

      J.Electroanal.Chem.

      巻: 656 ページ: 102-105

    • DOI

      10.1016/j.jelechem.2010.12.032

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Charging current probing of the slow relaxation of the ionic liquid double layer at the Pt electrode2011

    • 著者名/発表者名
      Shinpei Makino, Yuki Kitazumi, Naoya Nishi, Takashi Kakiuchi
    • 雑誌名

      Electrochem.Commun.

      巻: 13 ページ: 1365-1368

    • DOI

      10.1016/j.elecom.2011.08.009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Potential dependent adsorption and transfer of poly (dial lyldialkylammonium) ions at the nitrobenzenejwater interface2011

    • 著者名/発表者名
      Limin Zhang, Yuki Kitazumi, Takashi Kakiuchi
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 27 ページ: 13037-13042

    • DOI

      10.1021/la2028077

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Determination of the single-ion activities of H+ and Cl- in aqueous hydrochloric acid solutions using an ionic liquid salt bridge2011

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Sakaida, Takashi Kakiuchi
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.B.

      巻: 115 ページ: 13222-13226

    • DOI

      10.1021/jp2052079

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ionic liquid salt bridge with low solubility of water and stable liquid junction potential based on a mixture of a potential-determining salt and a highly hydrophobic ionic liauid2011

    • 著者名/発表者名
      Limin Zhang, Takahiro Miyazawa, Yuki Kitazumi, Takashi Kakiuchi
    • 雑誌名

      Anal.Chem.

      巻: 84 ページ: 3461-3464

    • DOI

      10.1021/ac203425u

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Salt bridge in electroanalytical chemistry : Past, Present, and Future2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kakiuchi
    • 雑誌名

      J.Solid State Electrochem.

      巻: 15 ページ: 1661-1671

    • DOI

      10.1007/s10008-011-1373-0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical Instability at the Interface between Lquid-Liquid Two-Phase Systems2011

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kitazumi, Takashi Kakiuchi
    • 雑誌名

      Bull.Chem.Soc.Jpn.

      巻: 55 ページ: 1312-1320

    • DOI

      10.1246/bcsj.20110217

    • 査読あり
  • [学会発表] イオン液体|電極界面におけるボルタンメトリーに見られる特異な物質移動2012

    • 著者名/発表者名
      垣内隆
    • 学会等名
      電気化学会第79回大会
    • 発表場所
      アクトシティ浜松、浜松市
    • 年月日
      2012-03-29
  • [学会発表] pHはどこまで正確に測れるのか2011

    • 著者名/発表者名
      垣内隆
    • 学会等名
      第57回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
    • 発表場所
      沖縄県男女共同参画センター、那覇市
    • 年月日
      2011-12-01
  • [学会発表] Electrochemical aspects of extraction of metal ions in ionic liquid-water two-phase systems2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kakiuchi
    • 学会等名
      ISEC2011 19th International Solvent Extraction Conference
    • 発表場所
      Santiago, Chile
    • 年月日
      2011-10-06
  • [学会発表] How Unique are Ionic Liquids in Electrochemistry?2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kakiuchi
    • 学会等名
      62nd Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 発表場所
      朱鷺メッセ:新潟コンベンションセンター、新潟市
    • 年月日
      2011-09-12
  • [学会発表] Ionic Liquid Salt Bridge for the Measurement of Single Ion Activities2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kakiuchi
    • 学会等名
      IUPAC International Congress on Analytical Sciences 2011
    • 発表場所
      京都国際会館、京都市
    • 年月日
      2011-05-24
  • [学会発表] イオン液体塩橋を用いる塩酸中の水素イオンおよび塩化物イオンの単独イオン活量の決定2011

    • 著者名/発表者名
      垣内隆
    • 学会等名
      日本化学会第91春季年会
    • 発表場所
      神奈川大学、横浜市
    • 年月日
      2011-03-27
  • [備考]

    • URL

      http://www.fm.ehcc.kyoto-u.ac.jp/

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公開日: 2013-06-26  

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