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J-GLOBAL ID：201202206796492036   整理番号：12A0925705

その場X線回折による帯電銅/電解質界面での競合的アニオン/水及びカチオン/水相互作用研究

Competitive Anion/Water and Cation/Water Interactions at Electrified Copper/Electrolyte Interfaces Probed by in Situ X-ray Diffraction

著者 (5件)： KELLER Hubert (Univ. Stuttgart, Stuttgart, DEU) ,  SARACINO Martino (Univ. Bonn, Bonn, DEU) ,  NGUYEN Hai M.T. (Univ. Berne, Berne, CHE) ,  HUYNH Thi Mien Trung (Univ. Berne, Berne, CHE) ,  BROEKMANN Peter (Univ. Berne, Berne, CHE)
資料名： Journal of Physical Chemistry C  (Journal of Physical Chemistry C)
巻： 116  号： 20  ページ： 11068-11076  発行年： 2012年05月24日 
JST資料番号： W1877A  ISSN： 1932-7447  CODEN： JPCCCK  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 銅/電解質界面の完全三次元構造をその場表面X線回折(SXRD)により調べた。10mMHCl中,高電圧(+150mV)下,でCu(100)面には塩化物アニオンが吸着し,p(1×1)-Cl吸着層が生成する。このアニオン吸着層が表面付近の電解質溶液における水分子ならびにヒドロニウムカチオンの水平方向秩序化の構造テンプレートとして働くことを示した。この界面構造に対する証拠は,(10L)吸着層ロッドに沿った表面感受性X線回折データの強度分布から得られた。(10L)ロッドに沿った特性振動の強度分布は化学吸着Cl^-アニオン内側Helmholtz層(IHL)とカチオン外側Helmholtz層(OHL)からなる中心二層系に由来する。後者(OHL)はヒドロニウムカチオンによって構成され,それらのヒドロニウムカチオンは下層の塩化物格子の4回中空サイトに優先的に分布していることが分かった。IHLとOHLはエクストラ界面水層によって隔てられており,両層の各カチオンとアニオンは,溶媒和殻の一部としてこれらの界面水に対して競合的であった。Cl/水/ヒドロニウム二層膜は結合二層膜系におけるアニオンとカチオンが界面水を溶媒和殻の一部として分けあう,典型的なモデル系と考えられる。この点から,Cl^-/水/ヒドロニウム二層膜系は既報のCl^-/水/K⁺系とはかなり異なる。すなわち,後者の系では界面水はOHLのアルカリ金属カチオンの溶媒和殻として明確に帰属できる。OHLにおいて強く溶媒和されたアルカリ金属カチオンが存在しないことは,水とヒドロニウムカチオンの面内及び面外交換動力学の増大をもたらす。このことは,等方的原子変位パラメータの値がCl^-/水/ヒドロニウム系の方がCl^ー/水/K⁺系より顕著に大きいことによって明らかである。本研究ならびにその他の最先端SXRD研究の結果を包括的に比較し,アニオン修飾金属電極表面の上層に部分的に溶媒和されたカチオンの吸着は特異的カチオン吸着現象と考えられることを示した。なぜなら,形成された二層膜の特殊な構造ならびにそこでの界面動力学が構造形成に含まれるアニオンとカチオンの化学的性質に明確に依存するからである。

シソーラス用語： *X線回折 ,  *界面 ,  電極 ,  *固液界面 ,  吸着 ,  *化学修飾電極 ,  *溶媒和 ,  ヒドロニウムイオン
準シソーラス用語： *電極電解質界面 ,  銅電極 ,  *表面X線回折

分類 (3件)： 電極過程  (CB07040U) ,  固-液界面  (CB12050B) ,  固体の表面構造一般  (BK15010E)

タイトルに関連する用語 (11件)： X線回折 ,  帯電 ,  銅 ,  電解質 ,  界面 ,  競合 ,  アニオン ,  水 ,  カチオン ,  相互作用 ,  研究