周波数変調型原子間力顕微鏡を用いたアルミニウムイオン還元時の界面構造解析

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K04734
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26060:金属生産および資源生産関連
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 上田 幹人 北海道大学, 工学研究院, 教授 (00292053)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: イオン液体 / アルミニウム錯イオン / AFM測定

研究成果の概要

1ethyl-3methylimidazolium chloride-AlCl3イオン液体においてアルミニウム電析のメカニズムはAl錯イオンがカソードで電子を受け取ることでアルミニウムに還元される。このAl錯イオンの電極近傍における分布を原子間力顕微鏡(AFM)のフォースカーブ測定から解析した。
電位を印加したフォースカーブ測定では、バルクから電極界面に向かう際にイオン層と考えられる段差が測定された。なお開回路電位より卑の電位になるのに従い、そのイオン層の厚さの減少が認められた。この結果から、Al錯イオンの還元の際に各イオンで構成されるイオン層が圧縮されて、界面との距離が近くなると考えられる。

自由記述の分野

電気化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでAl錯イオンが還元されるメカニズムについては不明な部分が多いと考えられてきた。AFMのフォースカーブを測定してイオンの配列を測定する研究報告があったが、Al錯イオンを対象とするものは本研究が初めてであり、学術的に大きな意味がある研究であると考えられる。本研究における知見は、Al錯イオンに限るものではなく、アニオンから還元されるイオン種に関しての有益な情報になるものである。