2017 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of the behaveior of ionic liquid containing water by electrochemical spectroscopy
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15K04683
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| Research Institution | Asahikawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
兵野 篤 旭川工業高等専門学校, 物質化学工学科, 助教 (20554299)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高瀬 舞 室蘭工業大学, 工学研究科, 准教授 (20631972)
松島 永佳 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30578026)
阿部 薫明 北海道大学, 歯学研究院, 助教 (40374566)
本林 健太 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60609600)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | イオン液体 / 電気化学 / 電極 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ソフトマター場でのイオン液体分子のふるまいを理解するために必須な情報である、金電極表面における親水性イオン液体分子の詳細な挙動を明らかにすることとした。イオン液体分子の電気化学挙動を観察しやすくなるように、イオン液体‐水混合系を採用し、混合比についての電気化学挙動の変化を追跡した。またその後、もっとも単純な表面有機物層であるチオール分子で修飾した電極上での調査も行った。
イオン液体に水を加えていくと、フェロセンの酸化－還元電位に対して1.0V付近において酸化ピークが出現する。この酸化反応は、イオン液体のアニオンが電極表面に吸着する反応に対応すると考えられる。また、表面赤外分光分析の結果からもアニオンが同様の電位で電極に接近する様子が観察されており、この結果を裏付けた。
さらに、水分量と酸化ピーク電気量の関係は、モル比１で変化の割合が変わり、この濃度付近で吸着機構が変化したものと考えられる。溶液抵抗の測定からも同様の混合比で変化の割合が変わることが分かった。赤外分光の結果からは水分子由来のピークの観測から、混合溶液のバルク中においても水分子同士の水素結合ネットワークが維持されていることがわかった。このピークは、水分濃度が増加することで低波数シフトしており、水素結合が強くなっていると考えられる。水分量とピーク波数の関係でも、混合比１付近で変化の割合が変わり、この濃度で水分子同士の結合が変化したと考えられる。
これらの結果から、今回用いた1-ethyl-3-methylimidazolium hydrosulfateと水分子とは強く相互作用し、モル比１において相転移に相当する変化を起こし、電気化学挙動にも強く影響することが明らかになった。これらの情報を用いることで、ソフトマター上においても同様の電気化学手法による挙動解析が可能になった。
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