触媒反応と電気化学反応による新表面の合成

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我々は単結晶表面で吸着や反応をおこない直ちに試料を超高真空系に移して表面を調べることのできる反応容器を備えた超高真空を開発した。この装置は超高真空を保ったまま反応容器を一気圧にできる設計であり、この特徴を生かしさらに、これに直結して使える電気化学反応用の実験装置を設計開発した。気相及び超高真空下で調整した単結晶の片面を液面に接触させ表面と液面でメニスカスを作らせ電気化学的実験を行なう方式である。電気化学的な処理をした表面を再び超高真空容器内に戻して表面構造や組成分析を行う。電気化学反応は一気圧のAr或いはN_2の雰囲気で行なうが、この間高真空装置側は10^<ー9>Torrに保てる設計である。清浄金属表面の電極電位下での構造変化や組成変化、清浄表面及びモデファイした表面へのアンダ-ポテンシャル析出金属の吸着構造をや化学的な性質を調べるためには、水に溶解している酸素と溶解有機物濃度を極限まで低くする必要があるため、目的に適う超純水の供給システムを作った。興味の対象に一つは反応中間体で覆われた表面であり、単純な吸着で得られる表面とは全く異なる反応性表面であることが期待される。このようなモデファイした表面の一つとしてNで覆われたPd(100),Rh(100),PtーRh(100)表面を合成を試みた。Pd,Rh,Pt等はN_2分子の吸着に対して不活性であるだけでなく窒化物を作らない金属であるが、No+H_2ーーー〉[N]+H_20反応によりc(2×2)構造のN原子で覆われたPd(100),Rh(100),PtーRh(100)表面を得た。しかし、Pt(100)表面にNを濃縮することはできなかった。次にc(2×2)ーN表面の水素化を試み、反応中の表面の状態をHREELSを使いinーsituで測定しN+XH==NH_x平衡が成り立っていることを証明した。またPtーRh(100)表面でc(2×2)ーNを作ることから合金表面ではPtとRhはN原子にたいし殆ど同じ親和力を持つことが分かった。