Electrochemistry at the Non-aqueous Liquid-Liquid Interface between Ionic Liquids and Oils: Scientific Principle Construction and Nanomaterial Fabrication

离子液体和油之间非水液液界面的电化学：科学原理构建和纳米材料制造

• 批准号: 21H02046
• 负责人: 西 直哉
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02046/
• 关键词: イオン液体; 液液界面; 金属ナノ構造; 卑金属; 界面電荷移動

今年度は、イオン液体（IL）｜油（O）界面におけるAlの還元析出に着目した。金属の還元反応において前駆体である金属イオンはAuCl_4^-やPtCl_4^2-などのように塩化物錯体を用いることが多く、錯体を安定させるためには過剰のCl^-を共存させる必要がある。IL中でそのような金属イオンを安定に存在させるためにはIL構成アニオンにCl^-を用いることが望ましく、融点の低い親水性ILであるC3OHmimClを用いた。また、Alの還元析出の反応過程でAl関連イオン種や塩化物イオンの界面移動、気体の発生が予想される。そこで、27Al NMR測定により、反応前後のO相に溶存しているAl関連イオン種の変化を調べた。また、ガス検知管を用いた測定により、発生気体の同定を行った。また、反応による生成が考えられるAlCl_3, iBuAlCl_2, iBu_2AlClについてトルエンへの溶解度を調べ、トルエン中での存在の可能性を検証した。これらの結果を基にIL｜O界面におけるAlの還元析出機構を以下のように考察した。界面電子移動については、IL中のAlCl_4^-の還元とO中のiBu_2AlHの酸化が起こり、電子がOからILに移動する。この反応により、Alが析出し、水素ガスが発生する。また、iBu_2AlHの酸化により中間体としてiBu_2Al^+が生成する。界面イオン移動については、IL中のCl^-もしくはAlCl_4^-が、界面電子移動により発生したiBu_2Al^+によって熱力学的に促進されてILからOへイオン移動する。

今年，我们专注于减少离子液体（IL）|的Al降水量。油（O）界面。在金属还原反应中，是前体的金属离子通常使用氯化物复合物，例如aucl_4^ - 和ptcl_4^2--，并且为了稳定络合物，必须将过量的Cl^ - 共存。为了稳定地呈现IL中的这种金属离子，希望使用cl^ - 作为IL组成阴离子，并且使用了具有低熔点的亲水性IL C3OHMIMCL。此外，预计在减少Al的反应过程中，与Al相关的离子和氯离子的界面运动以及气体的产生将发生。因此，我们研究了通过27AL NMR测量在反应前后与Al相关的离子物种的变化。此外，使用气体检测管测量通过测量来鉴定产生的气体。此外，研究了甲苯的溶解度，用于ALCL_3，IBUALCL_2和IBU_2ALCL，认为它们是由反应产生的，并且验证了它们在甲苯中存在的可能性。基于这些结果，在IL | O界面上的Al降水机理的减少降水机理如下所示。关于界面电子的传递，在o中降低了alcl_4^ - 在o中的ibu_2alh氧化，导致电子从o转移到il。该反应导致AL沉淀并产生氢气。此外，IBU_2ALH的氧化产生Ibu_2al^+作为中级。关于界面离子转移，IL中的cl^ - 或alcl_4^ - 是由Ibu_2al^+通过界面电子传递生成的，是从IL到O的离子转移。

项目成果

In Situ Surface Roughness Analysis of Electrodeposited Co Films in an Ionic Liquid Using Electrochemical Surface Plasmon Resonance: Effect of Leveling Additives

• DOI: 10.1149/1945-7111/ac13d1
• 发表时间: 2021-07
• 期刊: Journal of The Electrochemical Society
• 影响因子: 3.9
• 作者: Naoya Nishi;K. Ezawa;T. Sakka

イオン液体と誘電体との間のソフト界面を電気化学的に使って

电化学利用离子液体和电介质之间的软界面

• 发表时间: 2022
• 作者: Lucic Marina;Wilson Michael T.;Tosha Takehiko;Sugimoto Hiroshi;Shilova Anastasya;Axford Danny;Owen Robin L.;Hough Michael A.;Worrall Jonathan A. R.;〇西 直哉
• 通讯作者: 〇西 直哉

Ionic distribution at the ionic liquid/water interface: an x-ray reflectometry study

离子液体/水界面的离子分布：X 射线反射测量研究

• 发表时间: 2021
• 作者: ○N. Nishi;S. Katakura;T. Sakka;W. Bu;B. Lin;M.L. Schlossman
• 通讯作者: M.L. Schlossman

Slow and Fast Dynamics at the Ionic Liquid/Gold Electrode Interface Separately Probed by Electrochemical Surface Plasmon Resonance Combined with Sequential Potential Pulse Techniques

电化学表面等离激元共振结合顺序电位脉冲技术分别探测离子液体/金电极界面的慢速和快速动力学

• DOI: 10.1149/1945-7111/ac58c4
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of The Electrochemical Society
• 影响因子: 3.9
• 作者: Zhang Shiwei;Sakka Tetsuo;Nishi Naoya
• 通讯作者: Nishi Naoya

Structure of the electrochemical interfaces of ionic liquids

离子液体电化学界面的结构

• 发表时间: 2021
• 作者: Shuya FAN;Jie Xu;小阪田泰子;橋本克訓;髙山和也;夏目敦至;平野雅規;丸山厚;藤塚守;川井久美;川井清彦;矢島 達也，相馬 拓人，大友 明;○Naoya Nishi
• 通讯作者: ○Naoya Nishi