Production of value-added chemicals using boron-doped diamond photocatalyst with strong reduction ability

負の電子親和力を示すホウ素ドープダイヤモンド（BDD）は、光吸収によって高エネルギー電子を放出することが知られている。本研究では、溶液中においてBDDに光照射をした際に放出される高エネルギー電子に関する学理を構築するとともに、高エネルギー電子の強力な還元力を利用した新反応開拓と有用物質生成を行うことを目的とする。具体的には、BDDから生成した高エネルギー電子が引き起こす還元反応のメカニズム解明を行うとともに、常温・常圧で有用物質を高効率・高選択的に生成することを最終目標とする。本研究によって、様々な反応基質を極めて穏やかな条件下で有用物質へと変換する新しい反応系の確立が期待できる。2022年度は窒素還元による生成物として、アンモニア以外の化合物が生成しているかを確認するために、液体クロマトグラフの修理を行い、生成物の同定を検討した。また窒素還元の際のガス流量を精密にコントロールするためにマスフローコントローラーを導入した。このことにより、窒素還元反応の再現性が著しく向上した。一方、ダイヤモンド粒子の水素終端化、酸素終端化をそれぞれ行うために、管状電気炉を購入した。水素ガス気流中または酸素ガス気流中にて高温でダイヤモンド粒子を処理することにより、水素終端化および酸素終端化できることを明らかにした。また、ダイヤモンド粒子の電子構造を評価するために、当研究室に設置しているポテンショスタットをバージョンアップするための解析ソフトの購入を行った。

負の電子親和力を示すホウ素ドープダイヤモンド（BDD）は、光吸収によって高エネルギー電子を放出することが知られている。本研究では、溶液中においてBDDに光照射をした際に放出される高エネルギー電子に関する学理を構築するとともに、高エネルギー電子の強力な還元力を利用した新反応開拓と有用物質生成を行うことを目的とする。具体的には、BDDから生成した高エネルギー電子が引き起こす還元反応のメカニズム解明を行うとともに、常温・常圧で有用物質を高効率・高選択的に生成することを最終目標とする。本研究によって、様々な反応基質を極めて穏やかな条件下で有用物質へと変換する新しい反応系の確立が期待できる。2022年度は窒素還元による生成物として、アンモニア以外の化合物が生成しているかを確認するために、液体クロマトグラフの修理を行い、生成物の同定を検討した。また窒素還元の際のガス流量を精密にコントロールするためにマスフローコントローラーを導入した。このことにより、窒素還元反応の再現性が著しく向上した。一方、ダイヤモンド粒子の水素終端化、酸素終端化をそれぞれ行うために、管状電気炉を購入した。水素ガス気流中または酸素ガス気流中にて高温でダイヤモンド粒子を処理することにより、水素終端化および酸素終端化できることを明らかにした。また、ダイヤモンド粒子の電子構造を評価するために、当研究室に設置しているポテンショスタットをバージョンアップするための解析ソフトの購入を行った。