原子レベルで規制された電極触媒反応場におけるステップ構造の機能の解明

阐明原子水平调控的电催化反应场中阶梯结构的功能

基本信息

批准号：
14740392
负责人：
田口哲
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Hokkaido University of Education
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は,Zn原子層がアンダーポテンシャル析出(upd)したPt(111)及びAu(111)電極上における硝酸イオン(NO_3^-)の挙動を調査した。Pt(111)については,1mMのZn^<2+>を含む0.1M KNO_3水溶液中(pH=5.0)で硝酸イオンの共吸着を伴いZnがupdする(ピーク電位0.1V vs. SCE)ことをサイクリックボルタンメトリー(電位走査速度100mV/s〜5mV/s)により確認した。このピーク電位・ピーク電気量はこれまで我々が報告してきた0.1MKH_2PO_4中の結果とほぼ一致していた。しかしながら,このpHではNO_3^-の還元は確認されず,この表面における触媒作用は確認できなかった。そこで,0.1M KNO_3に10^<-4>Mの硝酸(HNO_3)を加えpHを下げて(pH=3.67)上記と同様の測定を行ったところ,-0.15V vs. SCE(0.3V vs. RHE)から還元電流が流れ始め,-0.35V vs. SCE(0.1V vs. RHE)に大きなピークが観測された。溶液中にZn^<2+>が存在しない場合並びに硝酸イオンが存在しない場合には,この電位領域においてこのピークは観測されなかった。以上より,この還元電流は,Pt(111)電極表面に単原子層以下で析出した亜鉛上で硝酸イオンが還元されたことによると結論した。さらにpHを2.68まで下げて同様の測定したところ,この還元電流値はpH=3.67の場合に比べて更に増加した。この電流値の増加は,硝酸イオンの還元には,例えばNO_3^-+3H^++2e^-→HNO_2+H_2Oのように水素イオンが必要であることから説明できる。ZnがupdしたAu(111)電極については,還元ピーク電位は-0.6V vs. SCEとなり上記の場合に比べて負ではあったが,Pt(111)とは異なりpH=5.0の0.1M KNO_3水溶液でも硝酸イオンの還元電流が観測された。以上のように,Znが単原子層以下で電析した貴金属単結晶表面には,環境汚染物質である硝酸イオンの還元に対し触媒活性があることを初めて見出した。今後は,表面上の原子配列の違いによる触媒活性の違い等を調査する予定である。

今年，我们研究了硝酸离子（NO_3^ - ）在PT（111）和Au（111）电极上的行为，其中锌原子层的沉淀不足（更新）。对于PT（111），通过循环伏安法（潜在的扫描速度为100 mV/s至5 mV/s）证实了Zn的更新，并在0.1 M KNO_3水溶液中对硝酸盐离子的共吸附进行了更新，其中包含1 mm Zn^<2+>（pH = 5.0）。该峰电位和峰值电量几乎与我们迄今为止在0.1MKH_2PO_4报告的结果一致。但是，在此pH值中没有确认NO_3^ - 尚未确认，并且在该表面上没有催化。因此，将10^<-4> m硝酸（HNO_3）添加到0.1m knO_3中，pH降低（pH = 3.67），进行相同的测量值如上所述，并且在-0.15V vs. vs. vs. vs. vs. vs. vs. rhe（0.3V vs. vs. vs. vs. vs. vs. vs. vs. vs. vs. vs. vs. vs. vs. vs. vs. vs. vs. vs. vs.）中，pH值为-0.15v vs。在溶液中没有Zn^<2+>的情况下，在该电位区域中未观察到该峰。从上面的角度可以得出结论，该还原电流是由沉积在PT（111）电极表面上的单原子层或更小的锌上的硝酸离子还原引起的。当pH进一步降低至2.68并进行相同的测量时，降低电流值比pH = 3.67时增加。由于还需要氢离子来减少硝酸盐离子，例如NO_3^ - +3H^++ 2E^ - →HNO_2+H_2O，因此当前值的增加可以解释。对于由Zn升级的AU（111）电极，降低峰电势为-0.6V vs. SCE，与上述情况相比为阴性，但与PT（111）不同，硝酸盐离子的还原电流也被观察到pH = 5.0的0.1M KNO_3水溶液中。如上所述，它是第一次被发现的是，贵金属单晶的表面已被沉积在单原子层或更少的Zn中，具有催化活性，可抗硝酸盐离子的还原，这是一种环境污染物。将来，我们计划研究由于表面原子布置的差异而导致的催化活性差异。

项目成果

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Shin Takahashi, Akiko Aramata, Mitsuhiro Nakamura, Kiyoshi Hasebe, Masahiro Taniguchi, Satoshi Taguchi, Akihiko Yamagishi: "Electrochemical and in-situ STM studies of anomalous phosphate adsorption induced on Zn UPD at Au(111) in the presence of halide io

Shin Takahashi、Akiko Aramata、Mitsuhiro Nakamura、Kiyoshi Hasebe、Masahiro Taniguchi、Satoshi Taguchi、Akihiko Yamagishi：“卤化物 io 存在下，Au(111) 上 Zn UPD 诱导的异常磷酸盐吸附的电化学和原位 STM 研究