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 授業科目
 Course Title
工業物理化学特論
Industrial Physical Chemistry
 担当者
 Instructor
准教授 松本 太  前学期 金曜日2時限
 単 位
 Credit
2

到達目標 Target to be Reached
本講義の到達目標は、電気化学反応の原理を理解し、電極と電解質溶液界面における電子移動反応に関する様々な現象を解析する測定手段を学ぶことである。
受講者は以下の点を身につけることができる。
(1)電極反応を支配するバトラー・ボルマー式の導出と応用。
(2)電極反応速度は何によって決まるのか。
(3)電流-電位曲線から電極反応の機構を類推することができる。
(4)電極反応速度を評価する測定方法。
(5)電極と電解質溶液界面における電極表面構造の解析法。
(6)燃料電池、リチウムイオン二次電池などの新型電池と電極反応の関係とこれらの電池の問題点・今後の展望。
 
授業内容 Course Content
電気化学は物理化学の一分野であるが、その関連する分野は無機化学、分析化学だけにとどまらず環境科学、エネルギー科学、電子工学、医学をはじめ、非常に広い分野と関わっている。特に最近は環境問題、エネルギー問題に関心が集まるに従って電気化学に関連する分野で多くの化学者が材料開発などに携わる機会が多くなってきている。
本講義では、電気化学の基礎から現在の研究の最先端までを、実際に行う測定法を中心に講義を行う。また、電気化学は電極/溶液界面における電子移動反応を扱う学問であることから、この界面における電子移動反応およびその反応に影響を与える電極/溶液界面の解析法について最近の動向を含めて解説する。
 
授業計画 Course Planning
各回の授業は以下のように予定している。毎回次の授業のための資料を配るので、それを一読して授業に出席すること、授業中にそれらについて質問を行うので、答えられるように準備しておくこと。毎回、出席者全員に一回は質問をする。数回の授業の最後に自分の研究と電気化学に関しての関連性と今後どのように電気化学を利用していくかについてのレポートを出してもらうので、自分の研究との関連性を考えて、文献を調べるなどして、意識的に準備を行なっておくこと。急に提出を要求するので、毎回の復習は必要である。
1回 1. 電気化学反応はいかにして起こるか
2回 2. 電極反応の速度式
     (1) 電流、電位および濃度の関係
3回   (2) バトラー・ボルマー式の導出
4回 3. 物質移動を考慮した電流-電位曲線
5回 4. 化学反応(後続反応、先行反応、吸着反応)を含んだ電極反応
6回 5. 様々な電気化学測定法
    (1) 定電流法および定電位法
7回   (2) サイクリックボルタンメトリー
8回   (3) 対流ボルタンメトリー
9回   (4) インピーダンス法
10回 6. 電子移動の化学、マーカス理論
11回 7. 電極/溶液界面と電極反応
12回 8. 電極/溶液界面の解析
     (1) 電気化学マイクロバランス法
     (2) 電気化学STM法
13回  (3) 赤外反射分光法、ラマン分光法
14回 9. 電極触媒反応
15回 10. 新型電池と電気化学反応
 
授業運営 Course Management
教科書は使用書で述べてある『基礎からわかる電気化学』を用いる毎回1章ごと進んで行く。パワーポイントと板書の両方を使用する。
講義のときに課題を出すことがあるが自分で解いてA4レポート用紙にまとめ、次回の講義開始前に提出する。
 
評価方法 Evaluation Method
レポートの提出状況(40%)と最終回に行う筆記試験(60%)によって評価する。
 
オフィスアワー Office Hour (s)
質問がある場合は講義後に受け付ける。または木曜日の13:00~15:00に研究室(23-816-1)を訪問してほしい。
 
使用書 Textbook (s)
泉生一郎、石川正司、片倉勝己『基礎からわかる電気化学』第1版[森北出版]2011年
逢坂哲彌・小山昇『電気化学法-応用測定マニュアル-』第1版[講談社サイエンティフィク]1990年
Allen J Bard, Larry R Faulkene,Electrochemical Methods, Fundamental Application,第1版,John Wiley&Sons,Inc,1980年

参考書 Book (s) for Reference
渡辺正、中村誠一郎『電子移動の化学』第1版[朝倉書店]1996年
電気化学会編『先端電気化学』第1版[丸善株式会社]平成6年

 
 
 
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