Development of dispersive dye-sensitized composite nanosheets using dye materials with exfoliation ability and application of photocatalyst

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本年度はナノシートとしてRhをドープしたカルシウムニオベート(Rh-KCa2Nb3O10)に焦点を当て、その合成と色素の合成を行った。 ピリジル基を有するボロンジピロメテン（BODIPY）にアルキル基を導入した色素を合成し、ピリジル基をヨウ化メチルで処理しカチオン化した。この色素を用いてフッ素部分をアルキル基置換した色素に、既報に従って合成したRh-KCa2Nb3O10を加えて超音波処理をしたところ、Rh-KCa2Nb3O10の着色と分散が確認できた。AFM測定からRh-KCa2Nb3O10は10層程度が重なっていることから、完全なナノシート化ができていないことが確認された。これは色素のかさ高さにより、ピリジニウムカチオンがRh-KCa2Nb3O10に接着する点が減少したことや層間挿入に十分ではないこと、またアルキル鎖の長さが十分でなくナノシート化した形態を保てないことが理由として考えられる。得られた色素担持Rh-KCa2Nb3O10を用いて犠牲剤存在化、可視光照射をしたところ、水素の発生が確認でき、水分解反応が進行していることが分かった。これはRh未ドープKCa2Nb3O10と比べて活性が高かったことから、Rhを水素還元反応点とした活性の向上が行われているものと考えられる。今後はTEMなどを含めた構造の解析を行う。今年度の結果では、BODIPY色素はカルシウムニオベートに吸着できるものの、完全にナノシート化できないことが明らかとなった。次年度はより剛直な色素の検討と、BODIPY骨格にさらなるアルキル基を導入した分散能を高める構造を検討する。