振動分光法と原子間力顕微鏡による反応高活性な固液界面構造の3次元解析

使用振动光谱和原子力显微镜对高反应性固液界面结构进行三维分析

• 批准号: 22H02047
• 负责人: 星 永宏
• 金额: $ 11.65万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02047/
• 关键词: 単結晶電極; 疎水性物質; 振動分光法; 原子間力顕微鏡; Pt単結晶電極; 誘導ラマンスペクトル; 周波数変調原子間力顕微鏡; 水構造変化

Pt(111)電極上の酸素還元反応(ORR)の活性は，疎水性有機物の修飾によって大きく向上することが知られている。疎水性有機物の修飾により，ORR阻害種のPtOHの被覆率が減少し，活性が向上することが赤外スペクトルの測定で明らかになっているが，ORR活性に寄与する疎水性有機物の吸着配向や水の構造変化は解明されていない。この研究では，SRSを用いて従来の赤外スペクトルやラマンスペクトルでは観測できない疎水性有機物を検出し，周波数変調原子間力顕微鏡(FM-AFM)を使って，疎水性物質による水の構造変化を観測することを目標にしている。今年度はSRS測定用の電気化学セルを設計・製作した。微量な不純物が存在してもSRS測定に影響を与えるため，測定中に電極表面に汚れが付着しない条件を探索中である。SRS測定の予備実験として，ナノ微粒子表面増強ラマンスペクトル(NPSERS)を用いて，四級アンモニウムカチオンのTHA+で修飾したPt(111)単結晶電極上でPtOの測定を行った。THA+修飾でPtOのバンド強度が減少し，PtOHだけでなくPtOもTHA+による活性向上の要因であることを明らかにした。FM-AFMによる水の構造変化に関しては，金沢大学福間研究室と共同で行うことに合意した。FM-AFM用の電気化学セルの設計と作製は福間研で完了している。FM-AFM用のPt大型単結晶も購入し，Pt単結晶をアニール・冷却後に原子レベルでの平滑性を保ったまま，FM-AFMセルにセットする方法も開発済みである。2023年度には，SRS測定とFM-AFM測定を本格的に開始する。

The activity of ORR on Pt(111) electrode is mainly due to the modification of aqueous organic compounds. As a result of modification of aqueous organic compounds, the coverage of PtOH in ORR barrier species decreased, and the activity increased. This research is aimed at the detection of aqueous organic compounds by SRS and the detection of structural changes in water by FM-AFM. This year's SRS measurement for the design and production of electrical chemistry The presence of trace impurities in SRS determination affects the determination of electrode surface contamination. The preparation of SRS measurement is carried out by using particle surface enhancement spectroscopy (NPSERS), and the measurement of PtO on Pt(111) single crystal electrode is carried out by THA+ modification. THA+ modification decreases the intensity of PtO and increases the activity of PtOH. FM-AFM is a collaborative effort between the Fukuma Laboratory of Kanazawa University and the Department of Structural Change. The design and manufacture of electrochemistry for FM-AFM have been completed. Pt large single crystal for FM-AFM is purchased, Pt single crystal is cooled, and the smoothness of the atomic layer is maintained. FM-AFM has developed a new method. 2023, SRS measurement FM-AFM measurement of the beginning of this section.