ケイ素ポルフィリン/酸化チタン複合光触媒による可視光水分解

硅卟啉/氧化钛复合光催化剂可见光分解水

• 批准号: 20J11617
• 负责人: 佐野 奎斗
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J11617/
• 关键词: 酸化チタン; ナノ粒子; 光触媒; 有機無機複合体; 人工光合成; 酸化スズ

ケイ素ポルフィリンを酸化チタン表面に吸着させたケイ素ポルフィリン/酸化チタン複合体の調製に取り組んだ．ケイ素ポルフィリンには骨格内にカルボン酸基を有するSi-TCPPを，酸化チタンには前年度の研究で調製に成功した高い透明性と安定性を持つ酸化チタンナノ粒子の酸性メタノール水分散液を選択した．ポルフィリンの静電相互作用による吸着を期待し，複合化に適した弱酸性から中性までpHを上げると酸化チタンの凝集によって分散液が白濁し，ポルフィリンの吸着挙動を明らかにすることが困難であった．そこで，酸化チタンの安定性を高めるために種々の高分子によるナノ粒子の保護を検討した．すると，代表的な高分子であるNafionやポリエチレングリコールを含む分散液中では中性下においても酸化チタンの凝集を抑制できることがわかった．そこで，Nafionを含む中性の酸化チタン分散液中にSi-TCPPを添加すると，それ単独のときに比べて極大吸収波長の長波長シフトと発光強度の減少が観測され，Si-TCPPが酸化チタン表面に吸着していることが示唆された．この化合物による可視光水分解を期待し，実際に可視光を照射したが水素の生成は確認されなかった．これは，Si-TCPPから酸化チタンへの光誘起電子移動が起こりにくいためと考えられ，今後はこの過程の効率を向上するためにポルフィリンのLUMOの電位よりも伝導帯下端位置が十分に低い半導体材料を選択する必要がある．たとえば，我々はチタンとスズの複合金属酸化物に注目しており，これらの化合物の調製方法と光触媒活性について光化学討論会にて報告した．さらに，このほかの金属酸化物として半導体ニオブ酸ナノシートと，代表的なカチオン性ポルフィリンであるTMPyPの吸着挙動を調査し，学術誌J. Phys. Chem. Solidsに報告した．

The preparation and composition of the complex of element-containing compounds and acid-containing compounds adsorbed on the surface of the complex. The preparation of Si-TCPP, acidizing agent, and aqueous dispersion was successfully carried out in the previous year's research on high transparency and stability. The electrostatic interaction of the particles is expected to be sorbed, complexed, weakly acidic, neutral, pH elevated, acidified, dispersed, turbid, sorbed, and difficult. The stability of acidizing agent is high, and the protection of polymer particles is discussed. Nafion represents a polymer that is neutral in dispersion and acidic in aggregation. The addition of Si-TCPP to Nafion neutral acidified polymer dispersion can increase the absorption maximum wavelength and decrease the emission intensity of light. This compound is expected to decompose under visible light, and the formation of water element under visible light irradiation is confirmed. The light-induced electron movement of Si-TCPP is necessary for the selection of semiconductor materials at the lower end of the conduction band. The preparation method of compound and photocatalytic activity were reported in the seminar on photochemical chemistry. In this paper, the adsorption behavior of TMPyP on the surface of semiconductor is investigated. Phys. Chem. Solids Report.

项目成果

Precise evaluation of adsorption behavior of cationic porphyrin on monolayer of perovskite-type niobia nanosheet by absorption spectroscopy

吸收光谱法精确评价单层钙钛矿型氧化铌纳米片对阳离子卟啉的吸附行为

• DOI: 10.1016/j.jpcs.2021.110423
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Physics and Chemistry of Solids
• 影响因子: 4
• 作者: Oshima Momoka;Sano Keito;Hirade Yugo;Nakazato Ryosuke;Ishida Tamao;Shimada Tetsuya;Takagi Shinsuke
• 通讯作者: Takagi Shinsuke

Adsorption orientation control of porphyrin on titania-nanosheet

二氧化钛纳米片上卟啉吸附取向的控制

• DOI: 10.1016/j.tetlet.2020.152494
• 发表时间: 2020
• 期刊: Tetrahedron Letters
• 影响因子: 1.8
• 作者: Tominaga Shota;Sano Keito;Hirade Yugo;Shimada Tetsuya;Ishida Tamao;Takagi Shinsuke
• 通讯作者: Takagi Shinsuke

酸化チタンナノ粒子の粒径に対する溶媒依存性評価

评估二氧化钛纳米颗粒粒径的溶剂依赖性

• 发表时间: 2021
• 作者: 佐野 奎斗;Fazalurahman Kuttassery; 立花 宏; 嶋田 哲也;石田 玉青;高木 慎介;井上 春夫
• 通讯作者: 井上 春夫

チタン/スズ複合金属酸化物ナノ粒子の合成と物性評価

钛/锡复合金属氧化物纳米粒子的合成及物性评价

• 发表时间: 2021
• 作者: 佐野 奎斗;石田 玉青;嶋田 哲也;立花 宏;大谷 文章;高木 慎介;井上 晴夫
• 通讯作者: 井上 晴夫

ニオビアナノシートをホストとした新規有機/無機複合体の調製

以氧化铌纳米片为主体制备新型有机/无机复合材料

• 发表时间: 2021
• 作者: 大島 百々香;佐野 奎斗;平出 有吾;嶋田 哲也;石田 玉青;高木 慎介
• 通讯作者: 高木 慎介