2004 Fiscal Year Annual Research Report
極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
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14205121
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大澤 雅俊 北海道大学, 触媒化学研究センター, 教授 (00108466)
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| 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)
山方 啓 北海道大学, 触媒化学研究センター, 助手 (60321915)
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| Keywords | 電気化学 / 赤外分光 / 電極触媒 / 電気化学振動 / 表面反応ダイナミクス / 光電極反応 / 反応中間体 / 燃料電池 |
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| Research Abstract |
金属表面に吸着した分子の赤外吸収が異常に増大する現象を利用した表面赤外吸収分光(SEIRAS)を用いて、電極表面の反応ダイナミクスの検討を行った。
1.電気化学振動機構の解明
電気化学系では、通常の化学系よりもはるかに多様な振動現象が観測される。Pt電極表面におけるのギ酸酸化反応にみられる振動現象を時間分解SEIRASで追跡した。脱水反応で生じた被毒種CO以外に、ブリッジ型に吸着したフォルメートをはじめて観測した。同位体でラベルしたギ酸を用いた高速溶液交換測定で、フォルメートがギ酸反応中間体であり、フォルメートの分解が反応律速であることを確定した。超高真空系での反応で知られている「表面爆発」の概念を導入することにより、特別の仮定なしで振動現象が説明できることを示した。本研究で新たに提案したコンセプトは、従来の提案を根本から覆すもので、燃料電池触媒反応であるCl化合物の反応機構に関して有益な情報をもたらした。
2.光励起電極反応の超高速赤外分光解析
Pt電極に紫外〜可視のピコ〜ナノ秒パルス光を照射したときの電流応答を追跡し、COが吸着した場合としない場合での応答が異なることを見出した。その理由として、COの酸化脱離と水素原子の吸着脱離を提案した。また、この過程をピコ秒IRで追跡することに始めて成功した。ただし、反応が複雑で、まだ十分な理解を得るに至ってない。今後とも検討を継続する。
3.SEIRASの遷移金属への拡大
SEIRASはこれまでAg、Au、Cu、Ptに限られていたが、これを他の金属に拡張する簡単な方法を考案した。この手法は、赤外透過基盤にAuを無電解メッキし、その上に数モノレーヤーの目的金属を電気メッキするもので、増強効果を損なうことなく、十分な電気化学応答が得られる。多くの金属に応用可能で、SEIRASによる高速反応ダイナミクス解析の有効性をさらに拡大できる。
その他、自己集積単分子膜の反応ダイナミクスを検討した。
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Research Products
(7 results)
