可視光反射率測定による[BMIM]BF中におけるBi UPD反応の解析

Study on the underpotential deposition of Bi in [BMIM]BF using visible light reflectivity measurement

田村 和久   

Tamura, Kazuhisa

イオン液体は支持電解質なしに高い電気伝導性を有するために、電解液としての応用が可能である。一方で、イオン液体中での電気化学反応は、水溶液中での電気化学反応とは大きく異なることが分かってきた。例えば、電析反応では、電析物の形状は、イオン液体中と水溶液中では全くことなることが分かっている。また、電析反応の初期反応であるUPD反応についても、イオン液体と水溶液中では、全くことなる反応性を示す。そこで本研究では、電気化学測定、可視光反射率測定および表面X線散乱法を用いて、イオン液体中でのアンダーポテンシャル電析(UPD)反応がどのように進むのかを解析した。イオン液体に[BMIM]BFを、金属にはBiを用いた。BiのUPD反応は水溶液中では詳細に解析されており比較することが容易である。実験結果から、[BMIM]BF中のBiのUPD反応は大きくは2段階で進み、細かく見ると、3段階で進むことがわかった。また、全体としてUPD反応は3電子反応であるが、第1段階は4.4電子反応であり、イオン液体分子の共吸脱着を伴って電析反応が進むことが示唆された。

Ionic liquids (IL) have high electrical conductivity without any supporting electrolyte; therefore, ILs can be used as an electrolyte. On the other hand, it has been found that electrochemical reactions in ILs are greatly different from those in water electrolytes. In the case of electrodeposition reactions, the shape of deposits is greatly different between in ILs and water electrolytes. The underpotential deposition (UPD), which is the initial process of the electrodeposition reaction, also shows different reactivity in between ILs and water electrolytes. In this study, the detailed process of UPD in an IL was investigated. [BMIM]BF was used as an electrolyte and Bi was used as a metal. Results show that the Bi UPD in [BMIM]BF consists of three processes and the UPD reaction is the three-electron reaction. However, the first reaction was the 4.4-electron reaction, indicating that the UPD reaction proceeds with the co-ad(de)sorption of IL molecules.