Molecular-scale analysis of artificial photosynthesis catalysts: structural and electric properties of supramolecular metal complexes anchored on semiconducting oxide surfaces

人工光合作用催化剂的分子尺度分析：锚定在半导体氧化物表面的超分子金属配合物的结构和电性能

• 批准号: 19H02815
• 负责人: 笹原 亮
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H02815/
• 关键词: 人工光合成; 光触媒; 2核錯体; 半導体; 走査プローブ顕微鏡

本研究では、半導体微粒子と2核錯体で構成されるハイブリッド人工光合成光触媒について、2核錯体の吸着構造及び半導体表面のナノ構造が光触媒活性に与える影響を解明する。2核錯体は、アルキル基で接続された増感単核錯体と触媒単核錯体で構成される。増感錯体で光励起された電子は、アルキル基を経て触媒錯体に移動する。触媒錯体はCO2を配位子として取り込んで、光励起電子でCO2を還元する。2核錯体を半導体に吸着させる際にアルキル基に捩れや撓みが生じると、光励起電子の移動効率が変化すると予想される。吸着2核錯体の増感錯体－触媒錯体間の方位や距離を解析して光触媒活性と関連付ければ、その情報を基に2核錯体の構造や半導体表面の構造を最適化して、ハイブリッド光触媒の量子収率・耐久性を向上できる。令和2年度は、半導体のルチル型酸化チタン（TiO2）単結晶 (1×1)表面にハイブリッド光触媒の作製で行われる湿式法（錯体のアセトニトリル溶液にTiO2結晶を浸漬させる方法）で増感単核錯体を吸着させ、個々の増感錯体を走査トンネル顕微鏡（STM）を用いて画像化することに成功した。次段階として、今年度は湿式法の条件を完全に再現することに着手した。TiO2(110)-(1×1)表面への増感錯体の吸着を、「TiO2表面で単分子膜を形成する量の錯体を含む溶液」を用いて「N2雰囲気下で錯体溶液を攪拌しながら」実施した。X線光電子分光法を用いた定量解析では、単分子膜量の増感錯体が吸着していることがわかった。一方、STMを用いた分子スケール観察では、吸着錯体が部分的に凝集していることがわかった。

This study で は, semiconductor particles と 2 nuclear misprinted で constitute さ れ る ハ イ ブ リ ッ ド artificial synthetic light catalyst に つ い て, 2 nuclear misprinted の sorption structures and び semiconductor surface の ナ ノ tectonic が に photocatalytic activity and え る influence を interpret す る. 2 nuclear misprinted は, ア ル キ ル he took 続 で さ れ た rights sense 単 nuclear misprinted と catalyst 単 nuclear misprinted で constitute さ れ る. The amplified mis-body で light excites the された electrons された, ア キ キ を basis を and て catalyze the mis-body に movement する. The catalyst mismatched <s:1> CO2を coordination position と て て takes と 込んで, and the photoexcited electron でCO2を reduces する. 2 nuclear misprinted を semiconductor に sorption さ せ る interstate に ア ル キ ル base に tear れ や scratching み が raw じ る と, excitation light up electronic の が mobile services rate - the す る と to think さ れ る. Sorption 2 nuclear misprinted の rights are misprinted - の azimuth や distance between catalyst misprinted を parsing し て photocatalytic activity と masato even pay け れ ば, そ の intelligence を に 2 nuclear misprinted の structure や semiconductor surface の を optimization し て, ハ イ ブ リ ッ ド photocatalytic の quantum 収 rate, durability を upward で き る. In the second year of Reiwa, チ, semiconductor <s:1> チ チ type acidified チタ <e:1> (TiO2) 単 crystals (1 x 1) surface に ハ イ ブ リ ッ ド photocatalytic の cropping で line わ れ る wet method (misprinted の ア セ ト ニ ト リ ル solution に TiO2 crystal を dipping さ せ る) で rights sense 単 nuclear misprinted を sorption さ せ, a 々 の rights are misprinted を walkthrough ト ン ネ ル 顕 micro mirror (STM) を い て portrait turn す る こ と に successful し た. The next stage と て て, the <s:1> conditions of the <s:1> wet process in this year を complete に reproduction する とに とに start た. TiO2 (110) - (1 x 1) surface へ の rights are misprinted の sorption を, "で TiO2 surface 単 を molecular membrane formation す る quantity の misprinted を contain む solution" を with い て "N2 雰 囲 気 under で を misprinted solution mixing し な が ら" be applied し た. X-ray photoelectron spectrometry を with い た quantitative analytic で は, molecular membrane 単 の rights are misprinted が sorption し て い る こ と が わ か っ た. Party, STM を い た molecular ス ケ ー ル 観 examine で は, smoking a misprinted が part of に agglutination し て い る こ と が わ か っ た.

项目成果

Structure of rutile titanium dioxide (110) surfaces annealed in atmospheric pressure conditions

常压条件下退火的金红石二氧化钛（110）表面的结构

• 发表时间: 2019
• 作者: A. Sasahara;T. Murakami;M. Tomitori;and H. Onishi
• 通讯作者: and H. Onishi

「超分子光触媒－半導体ハイブリッド光電極モデル表面の構築と顕微鏡観察」

《超分子光催化剂-半导体混合光电极模型表面构建及显微观察》

• 发表时间: 2019
• 作者: 笹原 亮;玉置 悠祐;石谷 治;大西 洋
• 通讯作者: 大西 洋