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 acid reduction reaction (ORR) activity on the Pt(111) electrode is active, and the modification of aqueous organic matter is possible. Modification of water-based organic matter, reduction of coverage rate of ORR-inhibiting species PtOH, improvement of activity, red outer surface, etc. Determination of the で明らかになっているが, ORR activity and する疎 aqueous organic matter adsorption alignment and water structure change は clarification されていない.この研究では，SRSを用いて従来の红外スペクトルやラマンスペクトルでは禳measurementできない疎Water-based organic matter を検出し, Zhou The wave number modulation interatomic force micromirror (FM-AFM) is used to change the structure of water-based substances and measure the target. This year's SRS measurement was designed and produced by Denki Chemical Industries. The existence of trace amounts of impurities does not affect the SRS measurement, and the contamination of the electrode surface during the measurement is not affected by the condition of the probe. Preparation for SRS measurement, Nanoparticle Surface Enhanced System (NPSERS), four Grade アンモニウムカチオンのTHA+ modified Pt(111) single crystal electrode was used for measurement of PtO. The strength of PtO modified by THA+ is reduced, and the main reason for the improvement of PtOH activity is the improvement of activity of PtOH. FM-AFM is a structural modification of the water, and a joint project of the Fukuma Laboratory of Kanazawa University. The FM-AFM was designed and manufactured by Denki Chemical Engineering Co., Ltd. and completed by Ken Fukuma. Large-scale Pt single crystals for FM-AFM are purchased, and Pt single crystals are made into atoms after cooling. The smoothness of the smoothness is maintained, and the FM-AFM smoothness is maintained. In 2023, SRS measurement and FM-AFM measurement have begun.