メソポーラスアルミノシリケートを用いたITO上での電極界面反応場の創製

利用介孔铝硅酸盐在ITO上创建电极界面反应场

• 批准号: 22K14699
• 负责人: 岡村 将也
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Kanagawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14699/
• 关键词: 人工光合成; 電気化学; 触媒; メソポーラスシリカ

本研究では、透明電極であるITOガラス基板の表面に垂直メソチャネル構造を持つアルミニウム含有シリカ薄膜を合成し、機能性金属錯体を固定化する。まず、エタノール/アンモニア水溶液中に界面活性剤としてCTAB、シリカ前駆体としてTEOS、添加剤としてデカンを加え、60℃で72h加熱してITO電極上にシリカ薄膜を形成させた。得られた電極の表面を走査型電子顕微鏡（SEM）で観察し、垂直方向に形成されたメソチャネル構造を確認した。また、電極上のシリカ薄膜のみを剥離させ透過型電子顕微鏡（TEM）で観察したところ、同様に細孔構造が認められた。次に、同様のシリカ薄膜合成条件にて、ケイ素に対して一定のモル比でアルミニウムを添加した。アルミニウム源にはアルミン酸ナトリウム、アルミニウムイソプロポキシド、硝酸アルミニウムをそれぞれ検討した。SEM観察の結果、いずれのアルミニウム源を用いた場合でも細孔構造を有することが明らかとなったが、硝酸アルミニウムが最も均一な構造を形成していた。そこで、硝酸アルミニウムを用いて調製したアルミニウム含有シリカ薄膜に、Ru酸素発生触媒:[Ru(trpy)(bpy)(OH2)]2+ (trpy = 2,2':6',2''-terpyridine, bpy = 2, 2'-bipyridine)を固定した。得られた錯体固定化電極のサイクリックボルタンメトリー測定を行ったところ、Ru(II/III)に帰属される酸化波が観測され、ITO電極上のシリカ薄膜にRu錯体が固定化されたことがわかった。Ru錯体の固定量は、定電位電解により～5 nmol/cm2と推定された。さらに、この固定化電極を用いて水の酸化反応に対する触媒活性を評価した。その結果、0.95 V (vs Ag/AgCl)付近から不可逆な電流値の増加が観測され、これは酸素発生反応に伴う触媒電流だと考えられる。

在这项研究中，在ITO玻璃底物的表面合成了具有垂直中间通道结构的含铝的二氧化硅薄膜，该结构是透明电极的，该玻璃底物的表面是透明的，功能金属络合物已固定。首先，将CTAB作为表面活性剂，TEOS作为二氧化硅前体和脱烷作为添加剂，将其添加到乙醇/氨水水溶液中，然后在60°C上加热72小时，以在ITO电极上形成二氧化硅薄膜。使用扫描电子显微镜（SEM）观察到所获得的电极的表面，以确认在垂直方向上形成的中渠结构。此外，当仅将电极上的二氧化硅薄膜剥落并使用透射电子显微镜（TEM）观察时，还观察到孔结构。接下来，在合成二氧化硅薄膜的相同条件下以恒定的摩尔比以恒定的摩尔比添加铝。将铝钠，异丙氧化铝和硝酸铝铝氧化物作为铝源检查。 SEM观察结果表明，即使使用任何铝源，也存在孔结构，但硝酸盐也会形成最均匀的结构。因此，ru氧的产生催化剂：[ru（trpy）（bpy）（oh2）] 2+（trpy = 2,2'：6'，2'，2'' - terpyridine，bpy = 2,2'-二吡啶）固定在铝含铝含量的硅胶薄膜上，该硅胶薄膜使用铝硝酸盐制成。所获得的复杂固定电极的循环伏安测量表明，观察到分配给RU（II/III）的氧化波，发现RU复合物已固定在ITO电极上的硅胶薄膜上。通过恒定电势电解，固定RU复合物的量估计为〜5 nmol/cm2。此外，使用该固定电极评估了针对水的氧化反应的催化活性。结果，从约0.95 V（VS AG/AGCL）观察到电流值的不可逆转增加，这被认为是与氧气产生反应相关的催化电流。

项目成果

ITO電極上へのアルミニウム含有メソポーラスシリカ薄膜の形成とRu酸素発生触媒の固定化

ITO电极上含铝介孔二氧化硅薄膜的形成及Ru制氧催化剂的固定化

• 发表时间: 2023
• 作者: 原田 駿平; 山田 綾乃; 中野 成美; 岡村 将也; 引地 史郎
• 通讯作者: 引地 史郎

ITO電極上における垂直メソチャネルを有するアルミニウム含有シリカ薄膜の開発と金属錯体の固定化

ITO电极上垂直介孔含铝二氧化硅薄膜的研制及金属配合物的固定化

• 发表时间: 2022
• 作者: 岡村 将也; 山田 綾乃; 中野 成美; 原田 駿平; 引地 史郎
• 通讯作者: 引地 史郎