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2023 年度 実績報告書

水系電解質の電位窓拡張機構実証のための高濃度塩水溶液中の水の電子状態研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K05013
研究機関近畿大学

研究代表者

森澤 勇介  近畿大学, 理工学部, 准教授 (60510021)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード減衰全反射遠紫外分光法 / ハイドレートメルト / 水 / リチウム二次電池 / ナトリウム二次電池 / 水性電解質
研究実績の概要

本研究はハイドレートメルト(HM)での電位拡張機構の実証のために,電気化学的減衰全反射遠紫外分光法(EC-ATR-FUV)を用いて電圧印加中でのHMのような高濃度塩水溶液のFUVスペクトルを測定し,その中の水の電子状態の変化を観測し,電気化学的安定性のような物性向上機構を解明することが目的である。
令和5年度は令和4年度に引き続きLi塩,Na塩の高濃度溶液での溶液構造を近赤外・遠紫外スペクトル両方で様々な塩の組合せの濃度依存性を測定した。電解液の溶液状態として,塩濃度に依存して水の水素が別の水およびアニオンと水素結合する割合が変わることや,Na塩でもアニオンの組合せの選択によって,LiHM特有の水素結合フリー状態が出現することをみいたした。一方,遠紫外スペクトルでは,水の酸素の非共有電子対にアルカリ金属イオンが配位したときの水の電子エネルギー変化がスペクトルに現れることを示すことができた。この結果を通して,近赤外と遠紫外が相補的情報を持つことを実証した。
また,令和4年度中に作成したEC-ATR-FUVを用いてHMのFUV測定を行った。しかし,当初計画したスリット状電極を用いた測定では,電圧印加によるスペクトルの変化は観測されなかった。原因としてスリット電極では電圧印加によって大きく変化する電気二重層の測定範囲が小さいことが考えられた。この問題の解決に,立教大学の田邊准教授の協力により,表面に均一な薄膜を蒸着したEC-ATR-FUVでの測定を行ったところ,電圧印がによるものと思われるスペクトル変化が観測された。
以上の結果は国内では分析化学会・分子科学会・日本分光学会を中心に学会発表を行った。また本研究の成果をSciXでの招待講演において発表することができた。また結果の一部は,論文誌としては,Chem. Soc. Rev.において令和3年に発表した論文と関連付けて発表した。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] ATR-far-ultraviolet spectroscopy: a challenge to new σ chemistry2024

    • 著者名/発表者名
      Ozaki Yukihiro、Morisawa Yusuke、Tanabe Ichiro
    • 雑誌名

      Chemical Society Reviews

      巻: 53 ページ: 1730~1768

    • DOI

      10.1039/d3cs00437f

    • 査読あり
  • [学会発表] 高濃度リチウムおよびナトリウム塩を用いた水系電解質における水の溶液構造と電子状態2024

    • 著者名/発表者名
      森澤 勇介、東 翔一、難波 綾乃、和氣 諒太郎
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会
  • [学会発表] Electronic states of water in “Water-in-Salts” and “Hydrate-melts” electrorytes.2023

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Morisawa
    • 学会等名
      SciX2023
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Investigating the Solution Structure of Hydrate Melt (HM) using NearInfrared Spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Higashi, Yusuke Morisawa
    • 学会等名
      SciX2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Attenuated total reflection far ultraviolet (ATR-FUV) spectroscopy of the ambient environment of water in highly concentrated alkali metal salt electrolytic solutions.2023

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Higashi , Yusuke Morisawa1,
    • 学会等名
      2023年度日本分光学会年次講演会
  • [学会発表] 減衰全反射遠紫外(ATR-FUV)分光法を用いた高濃度アルカリ金属塩電解水溶液中の水の周囲環境の解明2023

    • 著者名/発表者名
      東 翔一、森澤 勇介
    • 学会等名
      日本分析化学会第72年会
  • [学会発表] 遠紫外分光法で探る高濃度アルカリ金属塩電解質中の水の電子状態2023

    • 著者名/発表者名
      東 翔一,井谷 走麻,上野 那美,森澤 勇介
    • 学会等名
      第17回分子科学討論会 2023大阪
  • [学会発表] 倍音吸収からみたナトリウム高濃度電解塩水溶液の周囲環境2023

    • 著者名/発表者名
      東 翔一、森澤 勇介
    • 学会等名
      第83回分析化学討論会

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公開日: 2024-12-25  

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