光エネルギーの高品位化を目指した人工Zスキームの構築

构建旨在提高光能质量的人工Z型方案

• 批准号: 14654119
• 负责人: 石谷 治
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14654119/
• 关键词: 金属錯体; 光化学; 人工Zスキーム; 半導体-金属錯体複合体

レニウムビピリジン錯体fac-[Re^I(bpy)(CO)_3L]^<n+>は、単独でCO_2還元の光触媒として働くことが知られている。しかし、これらの錯体は可視部の吸収が弱く、太陽光を有効に利用できない、また触媒の耐久性が低いという欠点がある。本研究では、可視光を効率良く吸収できるレニウムビピリジン錯体とルテニウム錯体を連結した種々の多核錯体を合成し、その光触媒特性を調べた。その結果、各錯体ユニット間の相互作用の弱い架橋配位子を用いた場合(Fig.1)、高いCO_2還元の光触媒能を示した。ルテニウム錯体とレニウム錯体を相互作用のほとんどないbpy-C_3H_6-bpy(C_3OH)配位子で連結した系を用いることにより、COの生成量は、二核錯体[Ru-C_3OH-Re]^<2+>では、そのモデルになる単核錯体混合系の2倍、四核錯体[RU-Re_3]^<2+>では3倍になることが分かった。一方、Ru部とRe部の相互作用が比較的強い架橋配位子を用いると光触媒能は大幅に低下した。[Ru-C_3OH-Re]^<2+>の本光触媒反応は、Fig.2に示す機構で進行していると考えられる。すなわち、(1)Ru部が光励起されることによる架橋配位子への電子移動(MLCT状態の生成)と、(2)そのBNAHによる還元的消光により反応は開始する。その結果Ru部の一電子還元体ができ、次に(3)ゆっくりとしたRe部への分子内電子移動が起こる。(4)Re部の一電子還元体がCO_2を還元する。このように、光捕集機能を有するルテニウム錯体と、二酸化炭素還元触媒能を持つレニウム錯体を連結し、有機的に働かすことのできる条件が明らかになった。これは、本研究計画の目標である人工zスキームの構築に重要な情報を与えてくれる。ルテニウムサイトを、半導体に化学結合させることにより、半導体の光励起状態とルテニウム錯体の光励起状態を順次的に発生させ、電子を半導体からレニウム触媒部に流し込むことができると予想される。今後この知見を基に、水を還元剤とした二酸化炭素の光還元が可能な人工Zスキームの構築を目指す。

The photocatalysts for CO_2 reduction are known to be photocatalysts for CO_2 reduction. The absorption of sunlight in the visible part is weak, the utilization of sunlight is effective, and the durability of the catalyst is low. In this study, we aim to improve the absorption efficiency of visible light and to modulate the photocatalytic properties of the photocatalyst. The results show that weak bridging ligands and high CO_2 reduction photocatalysts can be used in the interaction between the complexes (Fig. 1). The amount of CO produced is 2 times that of the binary [Ru-C_3OH-Re]^<2+> and 3 times that of the tetranuclear [RU-Re_3]^<2 +>. The interaction between Ru and Re moieties is relatively strong and the photocatalytic energy is significantly lower. [Ru-C The mechanism of this photocatalyst reaction is shown in Fig. 2. (1) Electron movement of bridging ligand (MLCT state generation) due to photoexcitation of Ru moiety,(2) extinction of BNAH moiety due to photoexcitation of Ru moiety. As a result, the intramolecular electron movement of Ru moiety is initiated. (4)Re Part of an electron reduction element CO_2 reduction element. The light trapping function of carbon dioxide catalyst can be used to detect the light trapping function of carbon dioxide catalyst. The purpose of this research project is to construct important information. The semiconductor is chemically bonded to the semiconductor, and the semiconductor is optically excited. The semiconductor is optically excited. Based on this knowledge in the future, it will be possible to build an artificial Z space for the optical recovery of water and acidified carbon.