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北海道教育大学教育学部札幌校理科教育講座化学教室

物理化学研究室 研究内容の概要


金属単結晶電極表面への異種金属単原子層のアンダーポテンシャル析出(UPD)

 アンダーポテンシャル析出(Underpotential deposition; UPD)とは、溶液中の金属イオンをそれとは異なる下地金属上にその金属イオンの熱力学的平衡電位よりもプラス側の電位で電子移動を伴って電析(析出)する現象で、下地金属上に異種金属を単原子層以下でのせることができます(図1)。この現象は、表面科学的観点だけでなく、電極表面に2種類の異なる金属が顔を出していることから機能性触媒の観点からも興味ある対象です。

図1

 本研究室では、これまで貴金属(白金・金)単結晶電極上への亜鉛イオン(Zn2+)のアンダーポテンシャル析出について調べてきました。この系について詳細な検討を行っているのは世界でも我々のグループだけです。試験電極の電位を外部からコントロールする(変える)ことで電気化学反応に伴う電流を観測し、色々な角度からデータの解析を行い、この現象の本質を明らかにします。この現象は下地金属表面の原子配列の影響を大きく受けることが知られていますので、我々は、電極表面の二次元原子配列が原子レベルでコントロールされた単結晶電極(自作)を用いて研究を進めています(図2)。この研究を行うには、実験系が極めて清浄な環境であることが要求され、用いる試薬・水はすべて超高純度なものを使用しなければなりません。(図3)

図2

図3

 我々が、この研究を進める上で注目している観点は、 であります。

 これまでに、上記観点に関して次の事を明らかにしました。

図4

 現在は、Au(111)へのZn UPDやCd UPDに系を拡張して調べており、UPD現象の全体像にできるだけ近づきたいと考えています。
共同研究グループ(北海道大学触媒化学研究センター 荒又研究室)のページへ
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