光エネルギーにより液-液相間を行き来する電子輸送システムの開発

开发利用光能在液相和液相之间移动的电子传输系统

• 批准号: 22K14769
• 负责人: 中田 明伸
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Kyoto 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 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14769/
• 关键词: 光触媒; 光誘起電子移動; 電子伝達; 人工光合成; Z-スキーム; 光電子移動

本研究では、有用生成物を得る還元反応と水の酸化反応を相分離したそれぞれ異なる溶媒で進行させることで反応場を分離した新しい光触媒システムを構築し、水を電子源とした人工光合成反応を高効率化することを目的としている。天然の光合成のZ-スキーム機構でも採用されている異相界面を行き来する高効率電子伝達を人工系にフィードバックし、電子移動と連動して液-液相界面を縦断する電子輸送系を開発することで酸化・還元反応場の分離が可能であると考えられる。これにより、従来の単一溶液系において光触媒効率を低下させる要因となる逆電子移動過程を大幅に抑制し、人工光合成反応の飛躍的な高効率化が期待できる。そこで、相間移動に共役した光電子伝達の学理を確立することで、有用な還元反応を伴う光エネルギー変換反応の高効率化に幅広く適用できるプラットホーム構築に向けて研究を遂行した。本年度は、これまでに実証した有機相における還元的カップリング反応を水を電子源として進行させるために、相間移動型電子メディエーターを用いた水相における光触媒的水の酸化反応を検討した。適切な光触媒を用いることで水相における水の酸化が進行し、電子を受容したメディエーターが有機相へと移動する相間移動型電子メディエーターとして機能することを見出した。今後は、相間移動型電子メディエータを用いた二相溶液中における水を電子源とした還元反応の実証に向けた検討を進めていく予定である。

In this study, the useful products were recovered from the acid reaction of water, and the solvent was used to separate the acid reaction of water from the organic reaction of water. The natural photosynthetic Z-structure can be separated by using a heterogeneous interface, a high efficiency electron transport system, an artificial system, an electron migration system, and a liquid-liquid interface. The low efficiency of photocatalyst in a single solution system is mainly due to the significant inhibition of reverse electron movement and the high efficiency of artificial photosynthesis. The theory of photoelectron transmission has been established, and the application of photoelectron transmission to high efficiency has been carried out. This year, the organic phase of the catalyst is in progress, and the aqueous phase of the photocatalyst is in progress. The water phase is acidified and the electron phase is moved. In the future, mobile electronic materials will be used in two-phase solutions.

项目成果

相間移動型電子メディエーターを介した水を電子源とする光触媒反応

通过相转移电子介体使用水作为电子源的光催化反应

• 发表时间: 2023
• 作者: 粟屋恵介;伊田進太郎;Akinobu Nakada;板垣 廉・中田 明伸・阿部 竜・張 浩徹
• 通讯作者: 板垣 廉・中田 明伸・阿部 竜・張 浩徹

フェロセニウム/フェロセン型電子伝達体の相間移動により駆動する光触媒反応

二茂铁/二茂铁电子载体相转移驱动的光催化反应

• 发表时间: 2022
• 作者: Nakada Akinobu;Miyakawa Ryuichi;Itagaki Ren;Kato Kosaku;Takashima Chinami;Saeki Akinori;Yamakata Akira;Abe Ryu;Nakai Hiromi;Chang Ho-Chol;Akinobu Nakada;板垣 廉・中田 明伸・阿部 竜・張 浩徹;Akinobu Nakada;Akinobu Nakada;板垣 廉・中田 明伸・阿部 竜・張 浩徹;板垣 廉・中田 明伸・阿部 竜・張 浩徹
• 通讯作者: 板垣 廉・中田 明伸・阿部 竜・張 浩徹

Light-Induced Electron Transfer/Phase Migration of a Redox Mediator for the Photocatalytic C-C Coupling in a Biphasic Solution

用于双相溶液中光催化 C-C 耦合的氧化还原介体的光诱导电子转移/相迁移

• 发表时间: 2022
• 作者: Ren Itagaki;Akinobu Nakada;Shin-ya Takizawa;Ho-Chol Chang
• 通讯作者: Ho-Chol Chang

Charge transportation system based on photoredox-directed phase migration in photocatalysis

光催化中基于光氧化还原定向相迁移的电荷传输系统

• 发表时间: 2022
• 作者: Nakada Akinobu;Miyakawa Ryuichi;Itagaki Ren;Kato Kosaku;Takashima Chinami;Saeki Akinori;Yamakata Akira;Abe Ryu;Nakai Hiromi;Chang Ho-Chol;Akinobu Nakada;板垣 廉・中田 明伸・阿部 竜・張 浩徹;Akinobu Nakada;Akinobu Nakada
• 通讯作者: Akinobu Nakada

Design of Z-scheme photocatalysis for light-to-chemical conversion

用于光化学转化的 Z 型光催化设计

• 发表时间: 2023
• 作者: 粟屋恵介;伊田進太郎;Akinobu Nakada
• 通讯作者: Akinobu Nakada