プロチウム導入による機能性ダイヤモンド電極の電気化学特性制御

引入氕控制功能性金刚石电极的电化学性能

• 批准号: 12022202
• 负责人: 八木 一三
• 金额: $ 1.34万
• 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: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12022202/
• 关键词: 導電性ダイヤモンド薄膜; 電気化学特性; 表面終端水素; 走査型水素顕微鏡; 水素発生反応機構

硼素をドープした導電性ダイヤモンド電極は、きわめて広い電位窓と微小な残余電流を有し、しかも酸化還元種に対する応答が良いという特異的に優れた電極材である。ダイヤモンド表面の終端水素や表面近傍に存在する原子状水素の存在が表面の伝導性や電子放出能に大きく影響することが示唆されているが、ダイヤモンド内に局在する水素原子がどのような電子状態を形成しているか、あるいはどのような機構でダイヤモンド表面特性を変えるのか、という点については、完全な理解には至っていない。本研究では、ダイヤモンド薄膜表面及び表面近傍層における原子状水素の濃度を直接決定すると同時に、薄膜の電気化学特性・光電気化学特性との相関を細部まで調べ、水素が及ぼす影響を定量的に評価した。ダイヤモンド電極表面の原子状水素濃度を測定する手法としては、電子線励起脱離(ESD)と飛行時間型質量分析装置(TOF-MASS)を利用した走査型水素顕微鏡により表面層に局在する水素原子を検出・画像化した。測定はプラズマアシストCVD成長後のAs-Grown試料、アノード酸化処理を行った試料、および重水素化した硫酸の重水溶液中で重水素発生を行った試料について行った。各試料のESD-TOF-Massスペクトルから、As-Grown表面と比較すると、電解処理表面(重水素発生・アノード酸化処理の双方)で明らかに酸素の存在量の増大ならびに酸素の状態の変化が明らかになった。アノード酸化処理による酸素シグナルの増大は予想通りであるが、重水素発生表面でも酸素が導入されていることは注目に値する。すなわち、この結果から予想されるダイヤモンド電極表面における水素発生反応機構は、終端水素自身が中間体であるということを示唆している。終端水素が引き抜かれ、残ったダングリングポンドが水と反応したからこそ、表面に酸素種が導入されたと考えられるからである。現在、その面内分布を明らかにする実験を検討している。

Boron is the most conductive material in the world. It has a high potential and a small residual current. It has a high conductivity and a high conductivity. The terminal water element on the surface and the existence of atomic water element near the surface have great influence on the conductivity and electron emission energy of the surface. The electronic state of water atom in the surface is formed. The mechanism of water atom in the surface is changed. The surface characteristics are completely understood. In this study, the atomic water concentration on the surface and near surface layers of thin films is directly determined, and the electrochemical properties, photoelectrochemical properties, and related details of the modulation, water concentration, and oxygen concentration of thin films are quantitatively evaluated. The atomic water concentration on the surface of the electrode is measured by electron beam induced desorption (ESD) and time-of-flight mass analyzer (TOF-MASS). The atomic water concentration on the surface of the electrode is detected and imaged by a microscope-based probe. As-Grown Sample after CVD Growth, Acidification Sample, Heavy Hydrogenation Sample in Heavy Water Solution of Sulfuric Acid The ESD-TOF-Mass of each sample was compared with As-Grown surface, electrolytically treated surface (both heavy water element generation and acidification treatment), and the amount of acid was increased and the state of acid was changed. The increase in the amount of acid in the acidified surface of the substrate was noted. As a result, it is expected that the reaction mechanism of water generation on the surface of the electrode will be changed to that of the intermediate of the terminal water itself. The terminal water element is introduced into the water, and the residual water element is introduced into the water. Now, the in-plane distribution is clear, and the in-plane distribution is clear.