Spectroscopic and electrochemical properties of europium(III) ion in hydrophobic ionic liquids under controlled condition of water content

水分量を制御した疎水性イオン液体中のユウロピウム(III)イオンの分光及び電気化学特性

永石 隆二 ; 有阪 真 ; 木村 貴海 ; 北辻 章浩  

Nagaishi, Ryuji; Arisaka, Makoto; Kimura, Takaumi; Kitatsuji, Yoshihiro

イオン液体(IL)中でのユウロピウムEu(III)イオンの配位状態とその物理化学的挙動を解明するため、負イオン(bis(trifluoromethanesulfonyl)imide=tfsi)と正イオン(イミダゾリウム又はアンモニウム)から構成される疎水性IL中で、Eu(III)の分光及び電気化学特性を水分量の関数として調べた。分光学的研究では、発光寿命から決定したEu(III)の内圏水和数の増加とともに、Eu(III)の配位子場の非対称性を示す発光スペクトルのピーク強度比が減少した。水和数9の場合Eu(III)がIL中で水和イオンのような分光特性を示すこと,水和数9未満でtfsiイオンがEu(III)への内圏配位と励起Eu(III)の消光に関与することを明らかにした。電気化学的研究では、Eu(III)/(II)の酸化波又は還元波を測定し、水溶液での結果と比較して、ピーク電位の正側へのシフトとピーク電流の減少をIL中で確認した。これらは、Eu(II)が水溶液中に比べ安定に存在できること、IL中でのEuの動きがILのイオン対により阻害されることを示す。

In order to elucidate coordination states of europium(III) ion in ionic liquids (ILs) and its physicochemical behavior, spectroscopic and electrochemical properties of Eu(III) were studied as a function of water content in hydrophobic ILs consisting of anion (bis(trifluoromethanesulfonyl)imide = tfsi) and cation (imidazolium or ammonium). The luminescence studies indicate that Eu(III) acts spectroscopically as aqua complex in the water-saturated ILs giving 9 of the inner-sphere hydration number of Eu(III), and that at the hydration number 9 tfsi anion involves in asymmetry of the coordination sphere of Eu(III) and in the quenching of photo-excited Eu(III). The electrochemical studies show that the divalent Eu(II) is more stable in the IL than in aqueous solution, and that the motion of Eu(III) is inhibited effectively by the matrix of IL.