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Study for electronic states of water in high-concentration aqueous electrolytes solutions to demonstrate potential window expansion of mechanism of aqueous electrolyte

研究高浓度电解质水溶液中水的电子态，以证明电解质水溶液的潜在窗口扩展机制

基本信息

批准号：
21K05013
负责人：
森澤勇介
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kindai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究はハイドレートメルト (HM)での電位窓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）の多角入射測定により高濃度塩水溶液中の水の電子状態の変化を観測し、物性向上機構を解明することが目的である。令和4年度はEC-ATR-FUV作成を行った。EC-ATR-FUV作製開始し、現在そのスペクトルの取得を目指している。現状ではまだ電圧の変化によるスペクトルの変化を測るに至っていないが、内部反射部材の改良法などの指針が得られている。リチウムのハイドレートメルト(Li-HM)について、令和3年度にATR-FUV分光法によって水とリチウムイオンの配位による電子状態変化を論文にて報告したが、電位窓拡張機構の因子となりうる水同士の水素結合については間接的な結果であることが示唆された。水同士の水素結合の情報を補填するために、これまでにラマン分光法が用いられてきたが近赤外分光法（NRI)においてはより変化が鋭敏となることを令和4年度に発見した。このことについての論文を3月下旬に投稿した。この発見は、研究の目的の達成のために水同士の水素結合の情報をFUVの情報と相補的に活用することで深く考察ができると考えられる。令和3年度に引き続きNaTFSIおよびNaTFSの混合塩水溶液の高濃度世的についてATR-FUV測定およびNIR測定を進めた。Liハイドレートメルトとくらべて、FUVにおいてはどうように水のスペクトルシフトが見られたが、シフト量はLi複合塩の同濃度とくらべて小さかった。一方NIRではLi複合塩にみられるものとは大きく違い、高濃度なLiとNa複合塩水溶液で水素結合状態が違うことが分かり、電位窓拡張機構のカチオン依存性解明に寄与する結果となった。以上の結果を分析化学討論会にて口頭発表を行った。

The purpose of this study is to determine the electronic state transition of water in high concentration aqueous solution by multi-angle incidence measurement of electrochemistry attenuated total reflection far ultraviolet spectroscopy (EC-ATR-FUV) and the realization of potentiometric tension mechanism in high concentration aqueous solution. Order 4 year EC-ATR-FUV implementation EC-ATR-FUV system start, now all options are available The current situation is that the voltage is changed, the color is changed, the internal reflection material is improved, and the pointer is changed. In the third year of ATR-FUV spectroscopy, the electronic state change of water and coordination was reported. The factors of potential tension mechanism and the indirect results of water and element binding were shown. The water element binding information is supplemented by the near infrared spectroscopy (NRI). This article was submitted in late March. The purpose of this study is to explore the use of information on the combination of water and elements in the study. In addition, ATR-FUV determination and NIR determination of high concentration aqueous solutions of NaTFSI and NaTFS were carried out in the third year. Li is a complex of Li and Fuv. It has the same concentration as Fuv. A solution of NIR, Li and Na complex in aqueous solution with high concentration, and the state of binding of water element in aqueous solution with high concentration, and the dependence of potential tension mechanism are explained. The above results are presented in an oral presentation at the Analytical Chemistry Symposium.