構造を制御した薄膜酸化物で被われた金属電極での表面準位と電子移動反応

结构可控的薄膜氧化物覆盖的金属电极的表面态和电子转移反应

• 批准号: 11118204
• 负责人: 大塚 俊明
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11118204/
• 关键词: 不動態皮膜; 耐食性; 鉄; キャパシタンス; 水和酸化物層; 半導体電極; ルミネッセンス; 電子伝達

1.目的 通常の環境下で,貴金属以外の金属材料を使用すると,空気酸化で自然生成する不働態酸化物薄膜で被覆される.それ故,金属電極上での電荷移動反応(イオンあるいは電子移動反応)の大部分は,酸化物薄膜を介する反応となる.本研究では厚さを制御した酸化物薄膜被覆電極反応に関して,以下の項目を調べた:(1)表面準位測定のための変調励起手法の開発;紫外光(He-Cdレーザー)照射に伴う励起表面準位を求める手法を確立する.(2)電極上の酸化物薄膜の表面準位の測定ならびに電荷移動反応への影響;表面準位とイオン電荷移動反応(腐食反応)ならびに電子移動反応(電極触媒反応)との関連を明らかにする.2.結果 鉄不動態皮膜の厚さは生成アノード電位により2-6nmの範囲で制御した。また,皮膜生成時に鉄(II)イオンを水溶液内に加えておくと,その濃度と酸化時間に比例して外層として水和酸化物層が数10nmの厚さで生成する。内層である不動態皮膜ならびに外層である水和酸化物層の厚さを関数として水溶液内の酸化還元種の皮膜を介する電子伝達速度を調べた。鉄不動態皮膜はアノードバイアス下で電子伝達を完全に抑制する。キャパシタンス―電位関係から,不動態皮膜がn-型半導体電極として機能し,アノードバイアス下で生成する空欠層が電子伝達に対する有効な障壁として機能していると推定できる。水和外層は厚さの割には電子伝達抑制効果が小さく,皮膜が単に拡散障壁として働くと思われる.さらに,He-Cd紫外光レーザー励起条件下での光励起発光(ルミネッセンス)が測定可能な装置を,分光器とマルチ光学検出器を組み合わせて作製した。現在,鉄不動態皮膜からの微弱な発光をアノード分極下,種々のアニオン種を含む水溶液中で測定中である。

1. Objective Under normal circumstances, metal materials other than noble metals are used, and air acidification is naturally generated. Therefore, most of the charge transfer reactions on metal electrodes are mediated by acid thin films. In this study, the following items were adjusted:(1) the development of surface alignment measurement and excitation method; and (2) the establishment of surface alignment measurement method accompanied by ultraviolet irradiation. (2)The surface alignment of the acid film on the electrode was measured and the effect of charge transfer reaction was studied. The correlation between the surface alignment and charge transfer reaction (corrosion reaction) and electron transfer reaction (electrocatalytic reaction) was investigated. 2. Results The thickness of the film was controlled within the range of 2-6nm. When the film is formed, the iron (II) is added to the aqueous solution, the concentration and acidification time are proportional to the thickness of the outer layer of water and acidification layer, which is several 10nm. The thickness of the inner layer and the outer layer of the acidified layer are adjusted. The electron transfer is completely suppressed under the condition that the iron film is not active. The potential relationship between the n-type semiconductor electrode and the non-dynamic film is different, and the function of the n-type semiconductor electrode is different. Water and outer layers are thick and thin, and electron diffusion is inhibited. In this paper, the optical excitation emission under He-Cd ultraviolet excitation conditions is determined by the combination of spectrometer and optical detector. At present, the iron does not move the film and weak light emission under the polarization, species and species in aqueous solution containing sulfur in the determination.

项目成果

T.Ohtsuka: "Potential Modulation reflectance of Self-Assembled Maphthoquinone Manalayers on Gold Electrodes"Electrochemistry. 67・12. 1184-1186 (1999)

T. Ohtsuka：“金电极上自组装萘醌管理层的电位调制反射”电化学 67・12（1999）。

T.Ohtsuka: "Irradiation of Ultra-violet Light to the Anodic Passivation Oxide Films on Titanium in Sulfuric Acid Solution"J.Electroanal.Chem.. 473・1-2. 272-278 (1999)

T.Ohtsuka：“硫酸溶液中钛阳极钝化氧化膜的紫外线照射”J.Electroanal.Chem.. 473・1-278 (1999)。