JPH04310842A - 電気化学測定システム - Google Patents

電気化学測定システム

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JPH04310842A
JPH04310842A JP7655891A JP7655891A JPH04310842A JP H04310842 A JPH04310842 A JP H04310842A JP 7655891 A JP7655891 A JP 7655891A JP 7655891 A JP7655891 A JP 7655891A JP H04310842 A JPH04310842 A JP H04310842A
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electrode
crystal resonator
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coated
film
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Sensei You
葉 選 静
Hiroshi Muramatsu
宏 村松
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、化学,生物学,医学
,環境科学,エネルギー科学,電子工学およびその関連
工業分野における電気化学的に活性な物質の測定、分析
を行う装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、水晶振動子の特性の測定技術とし
ては、その電極表面の重量変化または接する液体の粘性
と密度変化を反映する共振周波数変化の測定技術が開示
されている。この技術の応用としては、水晶振動子を利
用した電気化学反応に伴う共振周波数変化の測定技術が
既に開示されている。一方、本発明者によって、電極表
面に接する液体または粘弾性被覆膜の粘性と密度の変化
を反映する共振抵抗変化の測定技術も既に開示されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これまでの測定法は、
電気化学反応に伴う電極表面への直接的な膜形成しか観
察することはできなかった。また、共振周波数変化を測
定するもので得られた変化はそのまま重量変化として扱
われていた。このため、電極表面上に膜が形成されてい
る場合には、膜に対する物質の出入りについて、重量変
化としての検討は行われていたが、測定が共振周波数変
化に限られているため、膜内での粘性変化であるのか、
重量変化であるのか明らかではなかった。従って、水晶
振動子上の膜内での電気化学反応に伴う共振周波数変化
の測定とともに粘性と密度を反映する共振抵抗変化の測
定も必要とされている。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、電極表面上に高分子膜を被覆した水晶振動子、電
気化学的性質と水晶振動子の特性変化を同時に測定する
ことができる電気化学測定装置を考案し、電気化学反応
に伴う膜内での物質の変化または移動を電位、電流、共
振周波数変化、共振抵抗変化として検出することを可能
にした。
【0005】
【作用】電気化学的に活性な物質を作用極上で電気化学
反応させると、還元体は酸化体に、あるいは、酸化体は
還元体にというように変化する。これによって、電極近
傍での個々の物質の濃度プロフィールが変化し、拡散に
よる物質の移動が起こることが知られている。作用極と
しての水晶振動子の電極上に高分子膜を被覆すると、電
気化学反応によって生じた電極近傍の物質の濃度変化に
よって膜内への物質の移動または膜外への物質の移動な
どが生じると考えられる。これらの変化は膜内での重量
変化あるいは粘性変化となり水晶振動子の特性変化とし
て検知される。つまり、水晶振動子の特性変化と物質の
電気化学性質を同時に観察することにより、膜内で生じ
ている物質の動きを考案することが可能である。すなわ
ち、膜を被覆した水晶振動子を用い、電気化学反応に伴
う共振周波数変化と共振抵抗変化を電流および電位と同
時に測定することにより電気化学反応についてより多く
の情報を得ることが可能になる。
【0006】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図1は、本発明の電気化学測定装置の模式図を
示したものである。高分子膜を被覆した水晶振動子1は
、水晶振動子の特性測定装置4に接続されている。一方
、膜を被覆した水晶振動子1の片面の電極は作用極とし
て対極3および参照電極2とともに電気化学測定装置5
に接続されている。また、水晶振動子測定装置4と電子
化学測定装置5は記録装置(または表示装置)6に接続
されている。感応膜を被覆した片面の電極のみが溶液に
接するようにした水晶振動子1と対極3と参照電極2は
所定量の電解質溶液が含まれるセル7中につけられてい
る。
【0007】測定に際しては、対極はPt線電極、参照
電極は飽和カロメル電極を用い、電解質溶液は20ml
の0.1Mリン酸緩衝液(pH7)を使用し、室温でP
t電極上に高分子膜を被覆した9MHzATカット水晶
振動子を一定濃度の電気化学的活性種含有電解質溶液中
につけ、共振周波数と共振抵抗が一定になることを確認
した後測定を行った。高分子被覆膜としては、耐熱性と
化学的安定性が優れている固体高分子電解質膜であるフ
ッ素系イオン交換樹脂(図2)を使用した。図3,図4
,図5には、代表的な電気化学的活性種であるヒドロキ
ロン/リン酸緩衝液(3.5mM)について、50mV
/sで電位をスイープして得た電流−電位曲線(サイク
リックボルタメトリー)、共振周波数−電位曲線、共振
抵抗−電位曲線を示した。比較するために、同条件下で
感応膜を被覆していない裸のPt電極水晶振動子を用い
て測定した結果も同図に示した。
【0008】裸のPt電極水晶振動子の場合、サイクリ
ックボルタメトリーとともに共振周波数変化と共振抵抗
変化がほとんど観察されなかった。それに対して、電極
上に感応膜を被覆した水晶振動子の場合、共振周波数と
共振抵抗がサイクリックボルタメトリーの酸化または還
元ピークに対応して大きく変化することが認められた。 このような変化の原因としは、電極界面におけるヒドロ
キノン濃度の減少と生成したキノン濃度の増加に伴うヒ
ドロキノン,キノンの拡散による物質移動や膜との相互
作用に基づく膜内での粘性変化などが考えられる。
【0009】また、本発明で用いる高分子膜としてはイ
オン交換樹脂、固体高分子電解質膜、導電性高分子膜な
どが使用可能である。
【0010】
【発明の効果】本発明の電気化学測定システムでは、高
分子膜被覆水晶振動子の共振周波数および共振抵抗とい
う特性変化を同時に測定することにより、その電極上に
被覆した膜内での電極反応に伴う物質の変化と移動や粘
性変化などの解析が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電気化学測定システムの模式図で
ある。
【図2】感応膜としてのフッ素系イオン交換樹脂の構造
式である。
【図3】本発明の電気化学測定システムでヒドロキノン
を測定した際の電流−電位曲線である。
【図4】図3と同様の測定の共振周波数−電位曲線であ
る。
【図5】図3と同様の測定の共振抵抗−電位曲線である

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  高分子膜被覆水晶振動子、水晶振動子
    の発振回路および発振周波数測定装置からなる周波数測
    定装置と発振回路および発振レベル測定装置からなる共
    振抵抗測定装置、電解質溶液中に露出された高分子膜被
    覆水晶振動子の電極を作用極とし、セル中に対極および
    参照電極を有し、電位設定回路と電流設定回路から構成
    される電気化学測定装置、記録表示装置によって構成さ
    れ、電気化学反応に伴う水晶振動子の共振周波数変化お
    よび共振抵抗変化を電気化学的特性と同時に測定する電
    気化学測定システム。
  2. 【請求項2】  上記水晶振動子がATカット水晶振動
    子であり、また、片面の電極のみが溶液に接するように
    耐水性のセルで固定され、片面の電極が溶液から電気的
    に絶縁される請求項1記載の電気化学測定システム。
  3. 【請求項3】  上記高分子膜がイオン交換樹脂,固体
    高分子電解質膜,導電性高分子膜である請求項1記載の
    電気化学測定システム。
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