Local electronic structures of solid-liquid interfaces in electrochemical reaction revealed by soft X-ray absorption spectroscopy

软X射线吸收光谱揭示电化学反应中固液界面的局域电子结构

• 批准号: 23685006
• 负责人: NAGASAKA Masanari
• 金额: $ 18.8万
• 依托单位: Institute for Molecular Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23685006/
• 关键词: 軟X線吸収分光法; 液体・溶液; 電気化学反応; オペランド分光; 固液界面; 物性実験; 表面・界面物性; 内殻分光; 電極反応; 溶液; 軟X線分光

To better understand electrochemical reaction, it is necessary to investigate local electronic structures of electrolytes including solid-liquid interfaces at different potentials. Soft X-ray absorption spectroscopy (XAS) is an element-selective method to investigate structures of liquid and aqueous solutions. In this study, we have developed a transmitted-type liquid cell, in which the thickness of the liquid layer is controllable between 20 and 2000 nm, and measured XAS of liquid and aqueous solutions in transmission mode. By using the liquid cell with built-in electrodes, we have successfully measured XAS of electrolytes in electrochemical reactions, and revealed the local structural changes of electrolytes at different potentials. We have also developed an in-situ operando observation system for electrochemical reaction by XAS with potential modulation method at a same scanning rate of cyclic voltammetry (100 mV/s).

为了更好地理解电化学反应，有必要研究电解质的局域电子结构，包括不同电位下的固液界面。软 X 射线吸收光谱 (XAS) 是一种研究液体和水溶液结构的元素选择方法。在本研究中，我们开发了一种透射型液体池，其中液体层的厚度在20至2000 nm之间可控，并在透射模式下测量了液体和水溶液的XAS。利用内置电极的液体电池，我们成功测量了电化学反应中电解质的XAS，揭示了电解质在不同电位下的局部结构变化。我们还开发了一种XAS电化学反应原位操作观察系统，采用电位调制方法，在循环伏安扫描速率（100 mV/s）下进行。

项目成果

Local Structures of Methanol-Water Binary Solutions. II. Carbon K-Edge Soft X-Ray Absorption Spectra

甲醇-水二元溶液的局部结构。

• 发表时间: 2012
• 作者: M. Nagasaka

透過型軟X線吸収分光法によるメタノール水溶液の局所電子構造の解明

透射软X射线吸收光谱法阐明甲醇水溶液的局域电子结构

• 发表时间: 2012
• 作者: 長坂将成

炭素K吸収端の軟X線吸収分光法によるメタノール水溶液の局所電子構造の研究

碳K吸收边软X射线吸收光谱研究甲醇水溶液局域电子结构

• 发表时间: 2011
• 作者: 長坂将成

Electrochemical Reaction Studied by Soft X-Ray Absorption Spectroscopy II. Valence Changes of Fe Ions in Aqueous Iron Sulfate Solutions

软X射线吸收光谱研究电化学反应II。

• 发表时间: 2013
• 作者: M. Nagasaka; H. Yuzawa; T. Horigome; A. P. Hitchcock; N. Kosugi
• 通讯作者: N. Kosugi

軟X線吸収分光法による電極固液界面の局所構造の解明

使用软 X 射线吸收光谱阐明电极固液界面的局部结构

• 发表时间: 2014
• 作者: 長坂将成