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Study on the behavior of halide ions on the Au(111) electrode surface in ionic liquids using surface X-ray scattering

表面X線散乱法によるハロゲン化イオンを含むイオン液体中でのAu(111)電極表面構造の研究

田村 和久  ; 西畑 保雄

Tamura, Kazuhisa; Nishihata, Yasuo

これまでの多くの研究から、電気化学反応を精密に制御するためには、まさに電気化学反応が起きている場である電極/電解液界面で何が起きているかを、正確に知る必要があることが分かっている。イオン液体(IL)を電解質とした場合についても同様であり、これまでに様々な手法を用いて、界面の振る舞いの検討が行われてきている。しかしながら、これまでの研究において、ILに含まれる不純物が界面に与える影響について検討された例は少ない。水,ハロゲン化物イオン(X$$^{-}$$),アルカリ金属イオンなどが典型的な不純物であるが、これらは電気化学的に活性であることがわかっており、つまり、界面に存在していることを示している。したがって、より現実的にIL中での電気化学反応を理解する上で、IL中の不純物が界面でどのように振る舞い、界面の構造にどのような影響を与えるのかを理解することが重要である。そこで、本研究では、電気化学測定と表面X線散乱測定を組み合わせた手法により、ILに含まれるX$$^{-}$$が、電極/IL界面でどのような振る舞いをし、電極表面構造にどのような影響を与えるかを検討した。

The behavior of halide ions on the Au(111) electrode surface in two ionic liquids (ILs) was investigated by monitoring the structure of the electrode surface. The potential dependences of the X-ray diffraction intensity, which originate from the Au(111)-(1$$times$$1) structure and the surface normal structure, were measured simultaneously with cyclic voltammograms. The results revealed that halide ions are co-adsorbed with IL molecules on the electrode surface and increase the mobility of surface atoms. This suggests that the interaction between halide ions and surface Au atoms is weaker than that between IL molecules and surface Au atoms; that is, the surface properties are mainly governed by adsorbed IL molecules. Furthermore, a comparison of the two ILs revealed that the effect of halide ions on the structure of the Au(111) electrode surface depends on the strength of the interaction between IL molecules and surface Au atoms.

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パーセンタイル:37.16

分野:Chemistry, Physical

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