イオン性溶媒中の金属電極の表面自己拡散加速効果

金属电极在离子溶剂中的表面自扩散加速效应

基本信息

批准号：
12750638
负责人：
平井信充
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Osaka 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：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

金(100)及び金(111)単結晶表面上の多層アイランドや、金(100)及び銀(100)単結晶表面上のナノホールの消失過程について、硫酸水溶液中電位制御において、室温及び温度制御下において電気化学原子間力顕微鏡その場観察を行った。これらの多層アイランド及びナノホールはいずれも時間経過に伴い消失した。多層アイランドの各層の初期形状は、金(100)表面上の場合は四角形もしくは八角形であるのに対し、金(111)表面上の場合は六角形であり、どちらも高原子密度を有するステップに囲まれた形状をしていることがわかった。また、多層アイランドは時間経過に伴い消失するのが観察された。その最上層の面積は時間に対して直線的に減少した。このことは本消失過程において、ステップからの原子の離脱過程が律速過程であることがわかった。また多層アイランドの2層目の消失は、最上層が消えるまでは非常に遅く、最上層が消えてから早くなり、最上層の消失速度とほぼ等しくなることがわかった。このことからステップから離脱した原子は溶液中に溶けるのではなく、表面上を拡散しながら消失していくことがわかった。また、これらの多層アイラン及びナノホールの消失速度の保持電位依存性について調べたところ、いずれも表面過剰電荷がゼロであるゼロ電荷電位で消失速度が極小値となり、そこから電位を貴または卑に変化させることで、消失速度が増加するといりことがわかった。この結果について、多層アイランドステップ端近傍のステップ過剰エネルギーが過剰電荷により変化するという仮定に基づき計算を行ったところ、実験値と良い一致を示した。またこれらの消失過程の保持温度依存性についても調査を行い、これら肖失過程の活性化エネルギーを明らかにした。

在室温和控温硫酸溶液中研究了金（100）和金（111）单晶表面多层岛以及金（100）和银（100）单晶表面纳米孔的消失过程。采用电位控制的酸性水溶液进行原位电化学原子力显微镜观察。随着时间的推移，这些多层岛和纳米孔都消失了。多层岛的每层初始形状在金(100)表面上是正方形或八边形，而在金(111)表面上是六边形，这两种形状都具有高原子密度。包围着 .此外，观察到多层岛会随着时间的推移而消失。顶层的面积随时间线性减小。这表明原子离开台阶的速率决定过程就是该消失过程中的速率决定过程。我们还发现，多层岛的第二层消失速度非常慢，直到顶层消失，然后在顶层消失后变得更快，几乎等于顶层的消失速度。这表明离开台阶的原子不会溶解到溶液中，而是在表面扩散时消失。此外，当我们研究这些多层烯和纳米孔的消失率对保持电势的依赖性时，我们发现在这两种情况下，消失率在零电荷电势处达到最小值，其中表面过剩电荷为零，并且从那里开始，潜力从高贵变为高贵，发现通过增加消失率，消失率也会增加。该结果是基于多层岛台阶边缘附近的台阶过剩能量因过量电荷而变化的假设进行计算的，结果与实验值吻合良好。我们还研究了这些消失过程的保持温度依赖性，并阐明了这些变形过程的活化能。