レーザー誘起電解反応の解析と電極反応制御

激光诱导电解反应分析及电极反应控制

基本信息

批准号：
07215208
负责人：
寺前紀夫
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

電極反応を利用した合成で,光で反応を制御する手段として半導体電極を利用することはよく知られているが,白金などの金属電極に対しても電極反応の空間的制御が可能であれば修飾電極を調製を始め多くの有用性が期待される。アニリンの電解重合過程でレーザー光を作用電極に照射すると,金属電極上の光照射部位にのみポリマーが析出するという半導体電極と同様の現象を最近見い出した。本年度は,アニリンの光電解重合機構を解析し,金属電極における空間選択的合成の試みを行った。アニリンは酸性条件下で導電性膜が,中性条件下で絶縁性膜が電解重合法により生成する。中性溶液でCVを測定すると0.4VvsSCE付近に吸着種によると思われる波形が観測された。このピークについてピーク電位や電荷量の電位掃引速度依存性を検討した結果,吸着種の不可逆反応によるオリゴマー生成が推定できた。この化学種の同定のため,FT-ラマン法によりSERSの測定を行った。その結果,電極表面の単分子層レベルではモノマーの酸化電位以前にオリゴマーが生成しており,光照射により重合反応が進むことが分かった。また,電気化学的水晶振動子マイクロ天秤による検討も行った結果,オリゴマーの光励起種の酸化反応により単分子層レベルのポリアニリンが生成し,これがn型半導体として作用して光照射により重合反応が進行する機構が明らかとなった。上記の解析を元に,Ar+レーザーを光源とした二光束干渉により金属極上にレーザー光の干渉パターン約2.5μmの間隔に対応したポリアニリンのワイヤーを作製し,電極反応の空間選択的制御をμmオーダーで可能とした。

众所周知，使用电极反应使用半导体电极作为控制与光合成反应的一种手段，但是如果金属电极的空间对电极的空间控制可能是铂金等金属电极的可能性，则预计它具有许多有用的特性，包括制备改性电极。最近，我们发现了一种与半导体电极相似的现象，其中在苯胺的电聚合过程中，激光照射到工作电极上，聚合物仅沉积在金属电极上的光照射位点。今年，我们分析了苯胺的光电极聚合机制，并试图在金属电极中选择性合成。苯胺是由酸性条件下电聚合形成的，在中性条件下隔离膜。当用中性溶液测量CV时，在0.4VVSSCE接近时，观察到被认为是由于吸附物种引起的波形。由于研究了该峰的峰值依赖性和峰值峰值的峰值扫描速率，因此可以估计由于吸附物种的不可逆反应而导致低聚物的形成。为了识别该物种，通过FT-Raman方法测量了SER。结果，发现在单体的氧化电位之前，在电极表面的单层水平上产生了低聚物，并且聚合反应通过光照射而进行。此外，我们使用电化学石英晶体微量平衡研究了，发现单层级聚苯胺是通过光激发的低聚物物种的氧化反应产生的，该寡聚物的氧化反应是N型半导体，并通过轻辐射进行。基于上述分析，使用AR+激光作为光源的两型磁通干扰在金属超声上制造了聚苯胺线，该电线对应于约2.5μm的激光的干扰模式，从而使对电极反应的空间选择性控制在μmm的阶面。