ナノ粒子集合体間隙を利用する複合型水分解光触媒

利用纳米粒子聚集体之间的间隙的复合水分解光催化剂

基本信息

批准号：
22H01871
负责人：
山田裕介
金额：
$ 8.32万
依托单位：
Osaka Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は、高効率な複合型水分解光触媒を得ることを目的とした研究を行っている。本研究は年度ごとに4つのステップからなるが、本年度は最初のステップである「水の酸化触媒反応系とプロトン還元系をつなぐ」ことを目標として研究を進めた。水の酸化触媒反応系としては有機溶媒に可溶な金属錯体触媒を用い、プロトン還元触媒は水に高度に分散する白金ナノ粒子を用いた。光増感剤としては有機溶媒に可溶な光増感剤を利用した。また、水層への電子の移動を担う電子リレーとしては側鎖のアルキル基の長さを種々に変えることで有機層と水層への分配率を変化させることができる種々のビオローゲン誘導体を利用した。有機溶媒と水の混和のしやすさを最適化するために４種類の有機溶媒の利用、さらには、有機溶媒と水の体積比、それぞれの層での触媒濃度の最適化、使用する電子リレーが持つアルキル基の長さの最適化を行うことにより目標の達成を目指した。具体的な実験手順は以下の通りである。まず、酸素発生系について、水の酸化反応を行うことができる金属錯体触媒と、有機溶媒に可溶な有機電子ドナー・アクセプター連結分子である（9-メシチルー10-メチルアクリジニウムイオン、1-メチル-2-フェニル-4-(1-ナフチル)キノリニウムイオン）を利用した。電子リレーとしては、ビオローゲン誘導体を利用し、水層にはメチルビオローゲンを溶解させ、光触媒的な酸素発生反応を検討した。次に、水素発生系について、水に可溶な光増感剤として、金属錯体であるトリス（2,2'-ビピリジン）ルテニウム(II)、電子リレーとしてメチルビオローゲン、水素発生触媒として白金ナノ粒子を利用し、有機層にビオローゲン誘導体を共存させて水素発生反応を行った。現在、両者をつなぐための反応条件の最適化を行っている。

这项研究旨在获得高效的合并水分解光催化剂。这项研究包括每年四个步骤，但是今年我们进行了研究，目的是将第一步连接起来：“将水的氧化催化反应系统与质子还原系统联系起来。”水的氧化催化反应系统是一种在有机溶剂中的金属复合物催化剂，质子还原催化剂是由高度分散在水中的铂纳米颗粒制成的。作为光敏剂，使用了在有机溶剂中溶于的光敏剂。此外，通过改变侧链烷基的长度，可以改变有机层和水层之间的分配比。目的是通过使用四种类型的有机溶剂来实现目标，以优化有机溶剂和水之间的混合易于性，并优化有机溶剂和水的体积比，每一层中的催化剂浓度，并优化由电子中继所使用的烷基的长度。特定的实验程序如下。首先，对于氧产生系统，使用了能够氧化水的金属复合催化剂，并使用有机电子供体链接分子（9-含量10-甲基甲基acro，1-甲基-2-苯基-4-（1-甲基-4-（1-甲基苯基）喹啉素离子）。当电子继电器时，使用了Viologen衍生物，并将甲基元素溶解在水层中，并研究了光催化氧的产生反应。 Next, for the hydrogen generation system, a metal complex tris(2,2'-bipyridine)ruthenium(II) was used as a water-soluble photosensitizer, methylviologen was used as a methyl-viologen reaction as an electron relay, and platinum nanoparticles as a hydrogen generation catalyst, and viologen derivatives were used in the organic layer to carry out a hydrogen generation reaction.当前，正在优化反应条件以连接两者。