2003 Fiscal Year Annual Research Report
微小電極界面における高速反応ダイナミクスの振動分光解析
| Project/Area Number |
14205121
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
大沢 雅俊 北海道大学, 触媒化学研究センター, 教授 (00108466)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
叶 深 北海道大学, 触媒化学研究センター, 助教授 (40250419)
|
|---|
| Keywords | 電気化学 / 電極表面反応 / 反応ダイナミクス / 電子移動 / 表面増強赤外分光 / 水素電極反応 / 自己集積単分子膜 / 燃料電池 |
|---|
| Research Abstract |
1.電極界面構造の解析
金属表面での水分子の構造と挙動解明は電気化学の基礎で、触媒をはじめとする多くの分野に共通する重要課題である。すでにAu表面での挙動を明らかにしているが、Pt表面での挙動に関しては多くの混乱がある。表面増強赤外分光(SEIRAS)を用い詳細な検討を行った。
2.Pt電極表面における水素電極反応機構の解析
水の電気分解は燃料電池の基礎となる反応であるが、反応機構は十分に理解されていない。水素発生反応に焦点をしぼり、SEIRASによる原子レベルの解析と、電流計測に基づく速度論的解析を組み合わせて詳細な検討を行った。その結果、atopサイトに吸着した水素原子の結合により水素が発生することを立証した。また、過電圧の大きな電位領域では従来の速度論的モデルが成り立たないことを明らかにした。
3.Pt電極表面におけるC1化合物の電極触媒反応
昨年度のメタノール電極触媒反応の解析に引き続いて、ホルムアルデヒドやギ酸など、メタノール酸化反応の副生成物の反応機構を詳細に検討した。さらに、触媒反応機構をより詳細に理解するために、ギ酸の定電流酸化の際に観測される電位振動を時間分解表面増強分光で解析し、過去に提案されて一般的に受け入れられている理論モデルが不適切であることを明らかにした。
4.ACボルタンメトリー(ACV)と電位変調SEIRASによる反応速度定数の決定
ACVの測定と同時にIRスペクトルを測定する手法を開発し、反応種ごと、反応過程ごとに反応速度が決定できることを明らかにした。
5.SEIRASのCu表面への拡張
無電解メッキ法で作製したCu表面ではゆがみのない良好なSEIRAスペクトルが測定できることを示した。この方法を用いて、水素、イオン、COなどの吸着に関して新しい知見が得られた。
6.パルスレーザー光による電位ジャンプナノ秒時間分解SEIRAS
現有のFT-IRの時間分解能(マイクロ秒)が不十分であったため、ナノ秒領域まで時間分解能を向上させ、測定を継続している。また、新たにピコ秒のIRパルス装置を構築し、さらなる展開を試みている。
|
Research Products
(5 results)
-
[Publications] Y.X.Chen, A.Miki, S.Ye, H.Sakai, M.Osawa: "Formate, an Active Intermediate for Direct Oxidation of Methanol on Pt Electrode"Journal of American Chemical Society. 125. 3680-3681 (2003)
-
[Publications] Ye, H.Noda, S.Morita, K.Uosaki, M.Osawa: "Surface Molecular Structures of Langmuir-Blodgett Films of Stearic Acid on Solid Substrates Studied by Sum Frequency Generation Spectroscopy"Langmuir. 19. 2238-2242 (2003)
-
[Publications] G.Li, S.Morita, S.Ye, M.Tanaka, M.Osawa: "Quartz Crystal Microbalance and Infrared Reflection Absorption Spectroscopy Characterization of Bisphenol A Absorption in the Poly(acrylate) Thin Films"Analytical Chemistry. 76. 788-795 (2004)
-
[Publications] A.Miki, S.Ye, T.Senzaki, M.Osawa: "Surface-enhanced infrared study of catalytic electrooxidation of formaldehyde, methyl formate, and dimethoxymethane on platinum electrodes in acidic solution"Journal of Electroanalytical Chemistry. 563. 23-31 (2004)
-
[Publications] H.Miyake, M.Osawa: "Surface-enhanced Infrared Spectrum of CO Adsorbed on Cu Electrodes in Solutions"Chemistry Letters. 33. 278-279 (2004)
