メソポーラスシリカ修飾電極における細孔内電気化学過程の解明と電極触媒系への応用

介孔二氧化硅修饰电极中孔隙电化学过程的阐明及其在电催化剂系统中的应用

• 批准号: 12750736
• 负责人: 中山 雅晴
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Yamaguchi 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750736/
• 关键词: メソポーラスシリカ; 修飾電極; 電気泳動析出; ビピリジン錯体; ポリピロール; 電解重合; MCM-41

高度に規則化されたナノサイズの細孔からなるメソポーラスシリカMCM-41を金属電極上に修飾し、電極反応に応用することを試みた。MCM-41の電極への修飾は、(1)キャスト、(2)電気泳動析出、(3)導電性高分子との複合化、によって行った。得られたMCM-41修飾電極における細孔内電気化学プロセスを鉄ビピリジン錯体(Fe(bpy)_3^<3+>)、フェリシアン錯体(Fe(CN)_6^<3->、銀イオン等をプローブイオンとして考察した。キャストあるいは電気泳動析出法により調製したMCM-41修飾電極上でのFe(bpy)_3^<3+>の電流応答は未修飾電極のそれに比べてはるかに大きくなった。これはMCM-41の細孔が負に帯電しており陽イオンを濃縮すること、修飾後もその構造を維持していることを示している。また、電気泳動析出法により調製した電極の方が陽イオンに対する濃縮効果が大きく、MCM-41粒子を電極上に密に堆積できることが分った。一方、MCM-41を分散した液中でピロールモノマーを電解酸化することによりMCM-41粒子層が電極上に析出した。ここでMCM-41の細孔内負電荷が電析するポリピロール(PPy)カチオンのドーパントとして働くと考えられる。細孔内のPPyの充填率はモノマー濃度により変化した。充填率が低い電極はFe(CN)_6^<3->を排除した。一方、充填率が高い、すなわちMCM-41の負電荷の多くがPPyによって電気的に中和されている電極は純粋なPPyと同等の電気化学応答を示した。

我们尝试在金属电极上修饰由高度有序的纳米尺寸孔组成的介孔二氧化硅MCM-41，并将其应用于电极反应。 MCM-41 对电极的改性是通过 (1) 浇铸、(2) 电泳沉积和 (3) 与导电聚合物复合来进行的。使用铁联吡啶络合物(Fe(bpy)_3^<3+>)、铁花青络合物(Fe(CN)_6^<3->、银离子、等）被认为是通过铸造或电泳沉积制备的MCM-41修饰电极上的探针离子。 Fe(bpy)_3^<3+> 的电流响应比未修饰的电极大得多，这是因为MCM-41的孔带负电并且集中了阳离子，这表明即使在修饰后该结构仍然保持。并且，电泳沉积制备的电极对阳离子具有较高的浓度效应。发现MCM-41颗粒可以致密地沉积在电极上。另一方面，通过在含有MCM-41的溶液中电解氧化吡咯单体，在电极上沉积了一层MCM-41颗粒。 MCM-41 孔内的负电荷充当沉积的聚吡咯 (PPy) 阳离子的掺杂剂。孔中PPy的填充率根据单体浓度而变化，其中大部分-41负电荷被PPy电中和的电极表现出与纯PPy相当的电化学响应。

项目成果

M.Nakayama: "Electrodeposition of Composite Films Consisting of Polypyrrole and Mesoporous Silica"Synthetic Metals. (印刷中). (2002)

M. Nakayama：“由聚吡咯和介孔二氧化硅组成的复合膜的电沉积”合成金属（2002 年出版）。