STMを用いた単結晶清浄表面における電解水素化反応の解析

使用 STM 分析单晶洁净表面电解氢化反应

• 批准号: 07215209
• 负责人: 板谷 謹悟
• 金额: $ 0.83万
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07215209/
• 关键词: STM; 白金単結晶; 金単結晶; 酸素還元; UPD; TMPyP; 吸着構造

本年度に得られた研究実績の概要を以下に示す。I.白金単結晶上での酸素還元 0.05M H_2SO_4+5mM CuSO_4溶液中でPt(111)面上に銅原子をUPDすると第1UPDピーク後に銅の(√<3>×√<3>)R30°構造が形成され、酸素還元は2電子反応で進行する事が知られている。一方、1mM HCl+0.05M H_2SO_4+5mM CuSO_4溶液中でのPt(111)面の酸素還元反応を検討した結果、反応は1波目の銅UPDピークを過ぎた電位でほぼ完全にブロックされた。1mM KBrを含む溶液の場合もUPDピーク後に酸素還元反応はほぼ完全にブロックされることが見出された。いずれの場合もハロゲンイオンの共存によって、UPDした銅原子が(1×1)構造を形成するために、酸素還元が阻害されたと考えられる。Pt(100)及びPt(110)面で同様の検討を行った結果、清浄面では酸素が4電子還元されたが、銅をUPDすると酸素還元はブロックされた。これは第1UPDが終了した時点で銅原子きUPDによって酸素分子の吸着サイトが完全に失われるためであると考えられる。II.ヨウ素修飾Au(111)面に吸着したTMPyP分子の構造解析 0.1M HClO_4+5×10^<-7>MTMPyP溶液中で、ヨウ素原子の吸着したAu(111)電極に吸着したTMPyP分子の構造をSTM測定した結果、規則正しい周期構造を得ることに成功した。吸着構造の詳細な解析の結果、吸着したTMPyP分子の列は一列おきに45°回転することによって、ほぼ最密充填している事が明らかにされた。このようなTMPyP分子の、周期的な配列構造の自己組織化は未修飾のAu(111)表面では観察されず、乱雑に吸着した構造のみが見出された。Au(111)表面がヨウ素原子で被覆されることによって、基板-TMPyP分子間の相互作用が弱まり、その結果、TMPyPが吸着する過程で表面を移動し、TMPyP分子間の相互作用に基づく自己組織化が進行すると考えられる。

A summary of the results of the study for the year is presented below. I. The formation of Cu (x √ )R30° structure on Pt(111) surface in 0.05M H_2SO_4+ 5mM CuSO_4 solution and the progress of Cu (x √ )R30° structure on Pt(111) surface in 0.05M H_2SO_4+ 5mM CuSO_4 solution<3><3>. A solution of 1mM HCl+0.05M H_2SO_4+5mM CuSO_4 was used to investigate the reaction of Pt(111) surface with UPD. In the case of 1mM KBr solution, UPD can be used to reduce the amount of acid. In this case, the copper atom is formed into a (1×1) structure, and the acid element is formed into a barrier. Pt(100) and Pt(110) planes are the same. The results show that the surface of Pt (100) and Pt(110) is the same. The surface of Pt (100) and Pt (110) is different. The first UPD was terminated when the copper atom was absorbed by the acid molecule. II. Structure analysis of TMPyP molecules adsorbed on Au(111) surface by 0.1M HClO_4+5×10^ MTMPyP <-7>solution. Structure analysis of TMPyP molecules adsorbed on Au(111) electrode by STM. Results: Regular periodic structure was obtained successfully. The results of detailed analysis of adsorption structure show that the adsorption of TMPyP molecules is a series of 45° rotation, and the most dense filling is obvious. The self-organization of TMPyP molecules and periodic alignment structures was observed on the unmodified Au(111) surface. Au(111) surface is coated with TMPyP atoms, the interaction between substrate and TMPyP molecules is weak, the adsorption process of TMPyP is weak, the surface is moved, and the interaction between TMPyP molecules is self-organized.

项目成果

Masashi Kunitake,Nikola Batina,and Kingo Itaya: "Self-Organized Porphyrin Array on Iodine-Modified Au(111)in Electrolyte Solutions:In Situ Scanning Tunneling Microscopy Study" Langmuir. 11. 2337-2340 (1995)

Masashi Kunitake、Nikola Batina 和 Kingo Itaya：“电解质溶液中碘改性 Au(111) 上的自组织卟啉阵列：原位扫描隧道显微镜研究”Langmuir。

Li-Jun Wan,Shueh-Lin Yau and Kingo Itaya: "Atomic Structure of Adsorbed Sulfate on Rh(111)in Sulfuric Acid Solution" Journal of Physical Chemistry. 99. 9507-9513 (1995)

Li-Jun Wan、Shueh-Lin Yau 和 Kingo Itaya：“硫酸溶液中 Rh(111) 上吸附的硫酸盐的原子结构”物理化学杂志。

Takayuki Abe,Greg M.Swain,Kenji Sashikata,Kingo Itaya: "Effect of underpotential deposition(UPD)of copper on oxygen reduction at Pt(111)surfaces" Journal of Electroanalytical Chemistry. 382. 73-83 (1994)

Takayuki Abe、Greg M.Swain、Kenji Sashikata、Kingo Itaya：“铜的欠电位沉积 (UPD) 对 Pt(111) 表面氧还原的影响”电分析化学杂志。