導電性ダイヤモンド薄膜における電気化学的選択性の発現と光電気化学ダイナミクス

导电金刚石薄膜电化学选择性和光电化学动力学的表达

基本信息

批准号：
11740383
负责人：
八木一三
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、ボロンドープダイヤモンド電極の陽極酸化などによるドーパミン/アスコルビン酸系への電気化学的選択性発現機構等を電気化学的・光電気化学的なアプローチにより明らかにすることを目的としている。ダイヤモンド電極における電気化学的選択性の発現においては、表面水素終端を置き換えて生成される酸素終端が非常に重要な役割を担っていることが、XPS、電気化学測定などにより明らかになった。特に、酸素終端化処理法により、その影響が異なってくることもわかってきた。酸素プラズマ処理は、その中でも最も表面への影響が大きく、陽極酸化処理よりも顕著な電気化学的選択性、すなわち特定の酸化還元種に対する電子移動速度の低下が観測された。さらに表面カルボニル基と選択的に反応するDNPH分子により修飾を行ったところ、電子移動速度が劇的に変化したことから、カルボニル基の存在が大きく効いていることがわかった。また、光電気化学ダイナミクスの測定においても、酸素プラズマ処理により、光電流の減衰が早くなり、長波長域でも光電流が観測されることがわかった。この事実は、酸素プラズマ処理によりダイヤモンド表面が酸素終端化されるのみならず、欠陥の生成や、準表面領域における水素放出が引き起こされていることを示唆している。したがって表面および表面近傍に存在する水素の影響を定量的に評価する必要がある。

本研究的目的是阐明基于使用电化学和光电化学方法对硼掺杂金刚石电极进行阳极氧化的多巴胺/抗坏血酸的电化学选择性的机制。 XPS和电化学测量表明，通过取代表面氢终端而产生的氧终端在金刚石电极电化学选择性的表现中起着非常重要的作用。特别是可知，根据氧封端处理方法，其效果也不同。其中，氧等离子体处理对表面的影响最大，并且观察到比阳极氧化处理更显着的电化学选择性，即特定氧化还原物质的电子转移速率降低。此外，当用选择性与表面羰基反应的DNPH分子对材料进行改性时，电子转移速率发生显着变化，表明羰基的存在具有显着影响。此外，在光电化学动力学测量中发现，氧等离子体处理加速了光电流的衰减，即使在长波长范围内也观察到光电流。这一事实表明，氧等离子体处理不仅导致金刚石表面氧终止，而且导致准表面区域缺陷的产生和氢释放。因此，有必要定量评估表面及其附近存在的氢的影响。