フラーレン増感光起電デバイス内の光電流変換過程の直設観測

富勒烯敏化光伏器件中光电流转换过程的直接观察

• 批准号: 17029008
• 负责人: 伊藤 攻
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17029008/
• 关键词: フラーレン; 光物性; ナノチューブ・フラーレン

本年度は、金属ポルフィリンの配位サイトを増やし、更なる高効率の電荷分離系を構築するため、亜鉛ポルフィリンにクラウンエーテルを導入し、フラーレンにはアンモニウム塩部位を導入する試みを行った。結果として、亜鉛ポルフィリンとフラーレン間の配位結合定数の増大と、電荷分離効率の向上が見られ、また、それに付随して、アンモニウム塩を有しないフラーレンが、クラウンエーテル付加された亜鉛ポルフィリンとの間で錯形成を行い、ポルフィリンの励起一重項からの光電荷分離する事が新規に確認できた。これまで、亜鉛ポルフィリンとフラーレン間にはπ-π相互作用による分子間結合が存在する可能性が示唆されてきたが、極性溶媒中ではこの分子間結合由来の高速電荷分離過程は確認されていなかった。本研究により、亜鉛ポルフィリンにクラウンエーテルを導入する事で、フラーレン間との分子間相互作用が増強され、励起一重項からの電荷分離が可能となることが明らかとなった。また、電子ドナーとして単層カーボンナノチューブを利用する試みも行った。カーボンナノチューブは、紫外-可視領域から近赤外領域にいたるすべての波長領域を光吸収するため、もしカーボンナノチューブを光電荷分離プロセスに組み込む事が出来たなら、光捕集能力として完全な存在になると期待される。カーボンナノチューブはそれ自身ではいかなる溶媒へも可溶ではなく、今回、水溶性デンドリマーを利用して重水中へと分散させ、電子アクセプターとして水溶性フラーレン、電子ドナーとして水溶性アントラセン誘導体を利用して、光励起後のイオンラジカル生成を確認した。ピオロゲン共存下では、最終的にオロゲンカチオンラジカルの生成が確認され、このことからカーボンナノチューブの電荷分離プロセスへの寄与が判明した。

This year は, metal ポ ル フ ィ リ ン の ligand サ イ ト を raised や し, more な る high working rate の charge separation system を build す る た め, 亜 lead ポ ル フ ィ リ ン に ク ラ ウ ン エ ー テ ル を import し, フ ラ ー レ ン に は ア ン モ ニ ウ ム を salt parts import す る try み を line っ た. Results と し て, 亜 lead ポ ル フ ィ リ ン と フ ラ ー レ ン の coordination between combined with destiny の raised large と, charge separation rate of unseen の が see upward ら れ, ま た, そ れ に pay with し て, ア ン モ ニ ウ ム salt を have し な い フ ラ ー レ ン が, ク ラ ウ ン エ ー テ ル plus さ れ た 亜 lead ポ ル フ ィ リ ン と の で between fault line form を い, ポ ル フ ィ リ ン の wound up a heavy The が new regulation に on する photocharge separation する confirms で た た た. こ れ ま で, 亜 lead ポ ル フ ィ リ ン と フ ラ ー レ ン between に は PI - PI interaction に よ る intermolecular combined with す が existence possibility る が in stopping さ れ て き た が, polar solvent in で は こ の intermolecular combination origin の high-speed charge separation process は confirm さ れ て い な か っ た. This study に よ り, 亜 lead ポ ル フ ィ リ ン に ク ラ ウ ン エ ー テ ル を import す で る, フ ラ ー レ ン between と の intermolecular interactions が raised strong さ れ, wound up a heavy item か ら の charge separation が may と な る こ と が Ming ら か と な っ た. ま た, electronic ド ナ ー と し て 単 layer カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ を using す る try み も line っ た. カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ は, ultraviolet - visible field か ら nearly bare areas outside に い た る す べ て の を light absorption wavelength field 収 す る た め, も し カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ を photoelectric charge separation プ ロ セ ス に group み 込 が む things た な ら, optical trap ability と し て な exist completely に な る と expect さ れ る. カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ は そ れ itself で は い か な る solvent へ も soluble で は な く, today back, water-soluble デ ン ド リ マ ー を using し て heavy water へ と scattered さ せ, electronic ア ク セ プ タ ー と し て water-soluble フ ラ ー レ ン, electronic ド ナ ー と し て water-soluble ア ン ト ラ セ ン inductor を using し て, excitation light up after の イ オ ン ラ ジ カ ル generated を Confirm that た. ピ オ ロ ゲ ン coexist under で は, eventually に オ ロ ゲ ン カ チ オ ン ラ ジ カ ル の generated が confirm さ れ, こ の こ と か ら カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ の charge separation プ ロ セ ス へ の send が.at し た.

项目成果

Efficient Photoreduction Process of [Ru_3(μ_3-O)(μ-CH_3CO_2)_6L_3]^+ by Electron-Mediation via the Viologen Dication by Excitation of a Zinc Porphyrin

通过锌卟啉激发紫罗碱双阳离子电子介导实现 [Ru_3(μ_3-O)(μ-CH_3CO_2)_6L_3]^+ 的高效光还原过程

• 发表时间: 2005
• 期刊: Inorganic Chemistry 44・23
• 作者: Y.Yoshida;et al.;吉田雪子;Y.Yoshida;S.Nakajima;S.Moribe;Y.Yamamoto;M.Yamaji;Y.Nagano;M.Yamaji;T.Ikoma;F.Ito;K.Akiyama;Y.Kobori;H.Ikeda;T.Ikoma;生駒忠明;A.S.D.Sandanayaka.et al.;A.S.D.Sandanayaka.et al.;Y.Araki.et al.;F.D'Souza.et al.;G.Pagona et al.;F.D'Souza et al.;A.S.D.Sandanayaka et al.;Mitsunari Itou et al.
• 通讯作者: Mitsunari Itou et al.

Formation, spectral, electrochemical, and photochemical behavior of zinc N-confused porphyrin coordinated to imidazole functionalized fullerene dyads.

• DOI: 10.1021/ic0601687
• 发表时间: 2006-05
• 期刊: Inorganic chemistry
• 影响因子: 4.6
• 作者: F. D’Souza;Phillip M. Smith;Lisa M. Rogers;M. Zandler;D.M. Shafiqul Islam;Y. Araki;O. Ito

Design and studies on supramolecular ferrocene-porphyrin-fullerene constructs for generating long-lived charge separated states

• DOI: 10.1021/jp064504g
• 发表时间: 2006-12-21
• 期刊: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B
• 影响因子: 3.3
• 作者: D'Souza, Francis;Chitta, Raghu;Ito, Osamu
• 通讯作者: Ito, Osamu

Electronic interplay on illuminated aqueous carbon nanohorn-porphyrin ensembles.

• DOI: 10.1021/jp064685m
• 发表时间: 2006-09
• 期刊: The journal of physical chemistry. B
• 作者: G. Pagona;Atula S. D. Sandanayaka;Y. Araki;Jing Fan;N. Tagmatarchis;M. Yudasaka;S. Iijima;O. Ito

Synthesis and Photoinduced Intermolecular Electronic Acceptor Ability of Pyrazolo(60)fullerenes vs Tetrathiafulvalene

• DOI: 10.1246/bcsj.78.1500
• 发表时间: 2005-08
• 期刊: Bulletin of the Chemical Society of Japan
• 影响因子: 4
• 作者: J. L. Delgado;P. Cruz;V. López-Arza;F. Langa;Zhenhai Gan;Y. Araki;O. Ito