研究内容

電気化学研究室では「イオン液体」を様々な電気化学プロセスおよびデバイスに適用するための基礎研究を行っています.

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イオン液体中での電気化学

イオンのみからなる液体は「イオン液体」と呼ばれています.高温で溶融した溶融塩もイオン液体ですが,近年は室温付近で液体となる融点の低い塩をイオン液体と呼ぶことが多くなっています.中性の極性溶媒を含まないイオン液体の中では,イオン液体を構成するカチオンとアニオンと,溶質として存在している化学種との間に,ファンデルワールス力による相互作用の他に,強いクーロン相互作用が働きます.この相互作用が,イオン液体の中での電極反応に様々な影響を与えることがわかってきています.当研究室では,イオン液体中における様々な金属化学種の電極反応について研究を行っています.

二次電池への応用

高いエネルギー密度をもつリチウムイオン二次電池の電解液には有機溶媒が用いられています.しかし,有機溶媒は揮発性があり,可燃性であるため,電池に問題が発生した際に発火・爆発の原因となります.一方,イオン液体は一般に難揮発性であり,イオン液体を二次電池の電解液に用いることで,二次電池の安全性の向上が期待されます.当研究室では,イオン液体をリチウム二次電池やレドックスフロー二次電池の電解液に用いるための基礎研究を進めています.

電析・めっきへの応用

適切なカチオンとアニオンを組合わせることで,高い電気化学的安定性をもつイオン液体を得ることができます.そのようなイオン液体からは,水溶液では析出させることが困難な金属を析出させることができると考えられます.金属の電析は,電解製錬やめっきなどの工業的な技術に利用されています.当研究室では,イオン液体からの金属電析について研究を行っています.

光電気化学

半導体を電極として用いることで,光エネルギーを利用した電極反応を起こさせることができ,これを利用することで光エネルギーを電気エネルギーに変換する「光電池」を構築することができます.イオン液体の広い電位窓と難揮発性という特徴を利用すれば,高いセル電圧,長寿命の光電池の構築が期待されます.当研究室では,イオン液体中における様々な半導体電極の光電気化学反応について検討を行っています.

最近の論文

  • Nobuyuki Serizawa, Surugu Kuwahara, and Yasushi Katayama, Electrochemical Behavior of Silver Halogenocomplexes in an Amide- Type Ionic Liquid, J. Electrochem. Soc., 169, 092502 (2022). [DOI:10.1149/1945-7111/ac8bac]
  • Shodai Kato, Nobuyuki Serizawa, and Yasushi Katayama, Determination of the Formation Potential of Solid-Electrolyte Interphase in Amide-Type Ionic Liquids Containing Lithium Salts, J. Electrochem. Soc., 169, 076509 (2022). [DOI:10.1149/1945-7111/ac7eef]
  • Ryota Furuya, Nobuyuki Serizawa, and Yasushi Katayama,Potential Dependence of the Impedance of Solid Electrolyte Interphase in Some Electrolytes, Electrochemistry, 90 (2022) 057002. [DOI:10.5796/electrochemistry.22-00031]
  • Ryota Furuya, Tomitaro Hara, Takao Fukunaga, Kiyomoto Kawakami, Nobuyuki Serizawa, and Yasushi Katayama, Deposition and Dissolution of Lithium in 1-Methyl-1- methoxyethylpyrrolidinium Bis(fluorosulfonyl)amide Ionic Liquid Electrolyte with Different Compositions, J. Electrochem. Soc., 168 (2021) 100516. [DOI:10.1149/1945-7111/ac2a7e]
  • Hsing-Wen Yeh, Nobuyuki Serizawa, and Yasushi Katayama, Electrochemical Recovery of Cobalt from Cobalt Oxide in an Amide-Type Ionic Liquid with Low-Temperature Carbochlorination, J. Electrochem. Soc., 168 (2021) 082502. [DOI:10.1149/1945-7111/ac180c]
  • Kazuki Yoshii, Takuya Uto, Takakazu Onishi, Daichi Kosuga, Naoki Tachikawa, and Yasushi Katayama, Ether-Functionalized Pyrrolidinium-Based Room Temperature Ionic Liquids: Physicochemical Properties, Molecular Dynamics, and the Lithium Ion Coordination Environment, ChemPhysChem, 22 (2021) 1584-1594. [DOI:10.1002/cphc.202100380]
  • Marjanul Manjum, Nobuyuki Serizawa, and Yasushi Katayama, "Electrodeposition of Co in an Amide-Type Ionic Liquid under an External Magnetic Field", J. Electrochem. Soc., 168 (2021) 042504. [DOI:10.1149/1945-7111/abf50b]
  • Nitaro Yuza, Nobuyuki Serizawa, and Yasushi Katayama, J. Electrochem. Soc., 168, 036509 (2021). [DOI:10.1149/1945-7111/abe9ce]
  • Kazuki Yoshii, Takuya Uto, Naoki Tachikawaa and Yasushi Katayama,"The effects of the position of the ether oxygen atom in pyrrolidinium-based room temperature ionic liquids on their physicochemical properties", Phys. Chem. Chem. Phys., 22, 19480 (2020). [DOI:10.1039/d0cp02662j]
  • Nobuyuki Serizawa, Kazuki Kitta, Naoki Tachikawa, and Yasushi Katayama, "Characterization of the Solid-Electrolyte Interphase between a Cu Electrode and LiN(CF3SO2)2-triglyme Solvate Ionic Liquid", J. Electrochem. Soc., 167 (2020)110560. [DOI:10.1149/1945-7111/aba701]
  • Marjanul Manjum, Nobuyuki Serizawa, Adriana Ispas, Andreas Bund and Yasushi Katayama, "Electrochemical Preparation of Cobalt-Samarium Nanoparticles in an Aprotic Ionic Liquid", J. Electrochem. Soc., 167 (2020) 042505. [DOI:10.1149/1945-7111/ab79a8]
  • Keita Ando, Naoki Tachikawa, Nobuyuki Serizawa, and Yasushi Katayama, "Electrochemical Behavior of a Ni Chlorocomplex in a Lewis Basic Ionic Liquid Containing Chloride Ion", 167 (2020) 062505. [DOI:10.1149/1945-7111/ab7f21]
  • Nobuyuki Serizawa, Kojiro Wada, Naoki Tachikawa, and Yasushi Katayama, "Redox Reaction of 2,2,6,6,-Tetramethylpiperidine-1-oxyl in Lithium Bis(trifluoromethylsulfonyl)amide-tetraglyme Solvate Ionic Liquid", 167 (2020) 046510. [DOI: 10.1149/1945-7111/ ab77a4]
  • Marjanul Manjum, Naoki Tachikawa, Nobuyuki Serizawa, and Yasushi Katayama, "Electrochemical Behavior of Samarium Species in an Amide-Type Ionic Liquid at Different Temperatures", J. Electrochem. Soc., 166 (2019) D483-D486. [DOI: 10.1149/2.0141912jes]
  • Maoko Sano, Naoki Tachikawa, Kazuki Yoshii, Nobuyuki Serizawa, Yasushi Katayama, "Electrodeposition of Tin in an Amide Type Ionic Liquid Containing Chloride Ion", Electrochemistry, 86 (2018) 260-264. [DOI:10.5796/electrochemistry.18-00033]
  • Nobuyuki Serizawa, Yo Kobayashi, Hajime Miyashiro, Yasushi Katayama, "Deposition and Dissolution of Copper on a Quartz Crystal Resonator in Contact with a Separator", Electrochemistry,86 (2018) 250-253. [DOI:10.5796/electrochemistry.18-00035].
  • Shimul Saha, Naoki Tachikawa, Kazuki Yoshii, Nobuyuki Serizawa, Yasushi Katayama, "Electrodeposition of Cadmium from Lewis Basic Hydrophobic Room-temperature Ionic Liquid", Electrochemistry, 86 (2018) 229-234. [DOI:10.5796/electrochemistry.18-00011]
  • Nobuyuki Serizawa, Katsuhito Takei, Tokujiro Nishikiori, Yasushi Katayama, Yasuhiko Ito, Infrared Spectra of N–H Compounds in LiCl-KCl-CsCl Molten Salts Using the Diffuse Reflectance Optical System, Electrochemistry, 86 (2018) 88-91. [DOI:10.5796/electrochemistry.17-00084]
  • Naoki Tachikawa, Ryo Haruyama, Kazuki Yoshii, Nobuyuki Serizawa, Yasushi Katayama, Redox Reaction of Tris(acetylacetonato)iron(III) Complex in an Amide-type Ionic Liquid, Electrochemistry, 86 (2018) 32-34. [DOI:10.5796/electrochemistry.17-00080]
  • Yasushi Katayama, Takumi Wakayama, Naoki Tachikawa, Kazuki Yoshii, Nobuyuki Serizawa, Electrochemical Study on Aluminum Speciation in Lewis Acidic Chloroaluminate-Bis(trifluoromethylsulfonyl)amide Mixed Ionic Liquids, Electrochemistry, 86 (2018) 42-45. [DOI:10.5796/electrochemistry.17-00077]
  • Hiroki Sato, Shimul Saha, Naoki Tachikawa, Kazuki Yoshii, Nobuyuki Serizawa, Yasushi Katayama, Electrochemical Formation of Selenium Nanoparticle in an Amide-type Ionic Liquid, Electrochemistry, 86 (2018) 57-60. [DOI:10.5796/electrochemistry.17-00076]
  • 芹澤信幸,片山 靖,「電気化学QCMによるイオン液体中における金属析出・溶解反応の解析」,表面技術, 69 (2018) 10-15.
  • Naoki Takchikawa, Rie Kasai, Kazuki Yoshii, Masayoshi Watanabe, and Yasushi Katayama, "Electrochemical Deposition and Dissolution of Lithium on a Carbon Fiber Composite Electrode in a Solvate Ionic Liquid", Electrochemistry, 85 (2017) 667-670. [DOI:10.5796/electrochemistry.85.667]
  • Yasushi Katayama, Hiroyuki Murakami, Kazuki Yoshii, and Naoki Tachikawa, "Electrochemical formation of a cesium–tin alloy in an amide-type ionic liquid", Electrochem. Commun., 84 (2017) 61-64. [DOI:10.1016/j.elecom.2017.10.006]
  • Sharmin Sultana, Naoki Tachikawa, Kazuki Yoshi, KazunobuToshima, Luca Magagnin, Yasushi Katayama, "Electrochemical Preparation of Platinum Nanoparticles from Bis(acetylacetonato)platinum(II) in Some Aprotic Amide-type Ionic Liquids", Electrochim. Acta, 249 (2017) 263-270. [DOI:10.1016/j.electacta.2017.08.021]
  • Yasushi Katayama, Shota Nakayama, Naoki Tachikawa, and Kazuki Yoshii, "Electrochemical Behavior of Tris(2,2'-bipyridine)Cobalt Complex in Some Ionic Liquids", J. Electrochem. Soc., 164 (2017) H5286-H5291. [DOI:10.1149/2.0431708jes]
  • Sharmin Sultana, Naoki Tachikawa, Kazuki Yoshii, Luca Magagnin, Kazunobu Toshima and Yasushi Katayam, "Electrochemical Behavior of Bis(acetylacetonato)platinum(II) Complex in an Amide-Type Ionic Liquid", J. Electrochem. Soc., 163 (2016) D401-D406. [DOI:10.1149/2.0581608jes]
  • Shimul Saha, Naoki Tachikawa, Kazuki Yoshii, and Yasushi Katayama, "Electrodeposition of Selenium in a Hydrophobic Room-Temperature Ionic Liquid", J. Electrochem. Soc., 163 (2016) D259-D264. [DOI: 10.1149/2.1241606jes]
  • Naoki Tachikawa, Ryota Furuya, Kazuki Yoshii, Masayoshi Watanabe, Yasushi Katayama, "Deposition and Dissolution of Lithium through Lithium Phosphorus Oxynitride Thin Film in Lithium Bis(trifluoromethylsulfonyl)amide-Glyme Solvate Ionic Liquid", Electrochemistry, 83, (2015) 846-848. [doi:10.5796/electrochemistry.83.846]
  • Hirotsugu Hirayama, Naoki Tachikawa, Kazuki Yoshii, Masayoshi Watanabe, and Yasushi Katayama, "Ionic Conductivity and Viscosity of Solvate Ionic Liquids Composed of Glymes and Excess Lithium Bis(Trifluoromethylsulfonyl)Amide, Electrochemistry, 83 (2015) 824-827. [doi:10.5796/electrochemistry.83.824]
  • Nobuyuki Serizawa, Kumi Shono, Yo Kobayashi, Hajime Miyashiro, Yasushi Katayama, Takashi Miura, Electrochemical quartz crystal microbalance measurement of a Li4Ti5O12 composite electrode in a carbonate electrolyte, J. Power Sources, 295 (2015) 162–166. [doi: 10.1016/j.jpowsour.2015.06.148]
  • Ryota Furuya, Naoki Tachikawa, Kazuki Yoshii, Yasushi Katayama, and Takashi Miura, Deposition and Dissolution of Lithium through Lithium Phosphorus Oxynitride Thin Film in Some Ionic Liquids, J. Electrochem. Soc., 162 (2015) H634-H637. [doi:10.1149/2.0471509jes]
  • Shimul Saha, Takuho Taguchi, Naoki Tachikawa, Kazuki Yoshii, Yasushi Katayama, "Electrochemical Behavior of Cadmium in 1-Butyl-1-methylpyrrolidinium Bis(trifluoromethylsulfonyl)amide Room-temperature Ionic Liquid", Electrochim. Acta, 183 (2015) 42-48. [doi:10.1016/j.electacta.2015.05.018].
  • Yasushi Katayama, Mami Yoshihara, and Takashi Miura, "Electrochemical Reaction of Tris(1,10-phenanthroline)iron Complexes in Some Amide-Type Ionic Liquids", J. Electrochem. Soc., 162 (2015) H501-H506. [doi:10.1149/2.0091508jes]
  • 立川直樹, 吉井一記, 片山 靖, "金属の酸化還元電位に基づく1-butyl-1-methylpyrrolidinium bis(trifluoromethylsulfonyl)amideイオン液体のドナー性の評価", 分析化学, 64 (2015) 211-217. [doi: 10.2116/bunsekikagaku.64.211]
  • Yasushi Katayama, Yosuke Oshino, Naoaki Ichihashi, Naoki Tachikawa, Kazuki Yoshii, and Kazunobu Toshima, "Electrochemical preparation of palladium nanoparticles in bis(trifluoromethylsulfonyl)amide ionic liquids consisting of pyrrolidinium cations with different alkyl chain lengths", Electrochim. Acta, 183 (2015) 37-41. [doi:10.1016/j.electacta.2015.02.211]
  • Kazuki Yoshii, Yosuke Oshino, Naoki Tachikawa, Kazunobu Toshima, and Yasushi Katayama, "Electrodeposition of palladium from palladium(II) acetylacetonate in an amide-type ionic liquid", Electrochem. Commun., 52 (2015) 21-24. [doi:10.1016/j.elecom.2015.01.003]
  • Yasushi Katayama, Yuichi Toshimitsu, and Takashi Miura, "Electrode Kinetics of the Redox Reaction of Tris(2,2'-bipyridine)nickel Complexes in an Ionic Liquid", Electrochim. Acta, 131 (2014) 36-41. [doi: 10.1016/j.electacta.2013.12.087]
  • Yan-Li Zhu, Yasushi Katayama, and Takashi Miura, "Effects of coumarin and saccharin on electrodeposition of Ni from a hydrophobic ionic liquid", Electrochim. Acta, 123 (2014) 303-308.[doi: 10.1016/j.electacta.2013.12.181]
  • Yasushi Katayama, Tomoyuki Endo, Takashi Miura, and Kazunobu Toshima, "Electrodeposition of Gold in an Amide-Type Ionic Liquid", J. Electrochem. Soc., 161 (2014) D87-D91. [doi: 10.1149/2.010403jes]

主な研究設備

  • 電気化学測定装置
    • PARSTAT 2273 (Princeton Applied Research) x 1
    • PARSTAT 2263 (Princeton Applied Research) x 1
    • CompactStat.e (IVIUM Technologies) x 2
    • HSV-110 (北斗電工) x 2
    • HABF-501A (北斗電工) x 1
    • HZ-3000+5080 (北斗電工, NF回路ブロック) x 1
    • HABF-5001 (北斗電工) x 2
    • HJ1001SD8 (北斗電工) x 4
  • ガス循環精製装置付きグローブボックス
    • DBO-1K (美和製作所) x 4
    • 1ADB-2 x 1
  • RFマグネトロンスパッタ装置
    • SVC-700RFⅠ (サンユー電子)
  • 分析装置
    • 誘導結合プラズマ発光分析装置 5100(ICP-OES, Agilent)
    • 振動式密度計 DMA4500M(アントンパール)
    • 走査型電子顕微鏡 VE-9800 (SEM, Keyence)
    • エネルギー分散型X線分析装置 INCA-E250X3K (EDS, Oxford)
    • 粉末X線回折装置 MiniFlex 600 + D/teX Ultra (XRD, Rigaku)
    • フーリエ変換赤外分光光度計 IRPrestige-21 + ATR (FT-IR, Shimadzu)
    • 示差熱・熱重量同時測定装置 TG8120 (TG-DTA, Rigaku)
    • 示差走査熱量測定装置 DSC8230 (DSC, Rigaku)
    • ガスクロマトグラフ GC-2014ATF (GC, Shimadzu)
    • 高速液体クロマトグラフ SCL-10Avp (HPLC, Shimadzu)
    • Karl Fischer 水分計 831 KF (Metrohm)
    • 紫外可視分光光度計 V-530 (UV-VIS, JASCO)
    • 粘度計 VM-10A-L (セコニック)
    • 水晶振動子マイクロバランス QCM-922A (Seiko EG&G)
    • 水晶振動子マイクロバランス QCA-922 (Seiko EG&G)

研究室の歴史

電気化学研究室は慶應義塾大学工学部設立当時から存続する長い歴史をもつ研究室です.電気化学研究室の卒業生はすでに500名を越え,社会で活躍しています.

 

歴代の教授の略歴は以下の通りです(括弧内は教授在職期間)

藤岡忠仁(1946-1949)

1896 青森県弘前に生まれる
1919 東京帝国大学工学部応用化学科卒業
1939 京城帝国大学理工学部応用化学科主任教授
1943 工学博士の学位を取得
1946 慶應義塾大学工学部応用化学科主任教授
1947 同大学工学部長事務取扱
1949.4.9 狭心症のため逝去

武井 武(1952-1969)

1899 埼玉県与野市に生まれる
1920 東京高等工業学校(現 東京工業大学)電気化学科卒業
1927 東北帝国大学理学部化学教室卒業
1927 東北帝国大学金属材料研究所補手のち助手
1929 東京工業大学助教授
1930 フェライトを発明
1932 理学博士の学位取得
1936 東京工業大学教授
1952 藍綬褒章を受章
1952 慶應義塾大学工学部教授
1969 慶應義塾大学より福沢賞を受賞
1969 慶應義塾大学を定年により退職
1969 慶應義塾大学名誉教授
1970 勲二等に叙せられ旭日重光章を受章
1977 第一回国際フェライト会議を開催
1978 東京工業大学名誉教授
1978 文化功労者の顕彰を受ける
1984 第四回国際フェライト会議にて第一回武井武賞を受賞
1990 米国セラミックス協会より名誉会員賞を受賞
1992.3.12 呼吸不全のため慶應大付属病院にて逝去

永井 隆(1967-1986)

1920 東京市神田区に生まれる
1944 藤原工業大学工学部(現 慶應義塾大学理工学部)を卒業
1948 慶應義塾大学工学部助手
1950 慶應義塾大学工学部専任講師
1952 慶應義塾大学工学部助教授
1960 工学博士の学位を取得
1961-62 アーヘン工科大学(独)に留学
1962 電気化学協会「棚橋論文賞」受賞
1967 慶應義塾大学工学部教授
1967 慶應義塾学事振興資金「義塾賞」受賞
1974 ベルリン工科大学(独)訪問教授
1986 慶應義塾大学を定年により退職
1986 慶應義塾大学名誉教授
1987 明星学苑いわき明星大学教授
1989 「加藤記念賞」受賞
1999.12.13 肺炎のため逝去

岸 富也(1980-2001)

1936 東京都大田区で生まれる
1959 慶應義塾大学工学部応用化学科卒業
1964 慶應義塾大学工学部助手
1966 工学博士の学位を取得
1966-7 アーヘン工科大学(独)非鉄精錬研究所に留学
1969 慶應義塾大学工学部専任講師
1972 慶應義塾大学工学部助教授
1980 慶應義塾大学工学部教授
1997-8 (社)電気化学会会長
2000-1 (社)表面技術協会会長
2001 慶應義塾大学を定年により退職
2001 慶應義塾大学名誉教授
2021.12.24 逝去

美浦 隆(1996-2014)

1948 東京都で生まれる
1972 慶應義塾大学工学部応用化学科卒業
1974 慶應義塾大学工学部助手
1977 慶應義塾大学大学院工学研究科応用化学専攻博士課程修了 
1979-81 アーヘン工科大学(独)非鉄精錬研究所に留学
1983 慶應義塾大学理工学部専任講師
1990 慶應義塾大学理工学部助教授
1996 慶應義塾大学理工学部教授
2007-9 (社)電気化学会副会長
2014 慶應義塾大学を定年により退職
2014 慶應義塾大学名誉教授