機能性分子修飾ナノ微粒子の合成と光物性

功能分子修饰纳米粒子的合成及光学性质

• 批准号: 18033025
• 负责人: 今堀 博
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Kyoto 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: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18033025/
• 关键词: ポルフィリン; 半導体ナノ微粒子; 太陽電池; エネルギー移動; 光捕集; 消光; 電子移動; フラーレン; シリカ微粒子; 色素増感太陽電池; バルクへテロ接合太陽電池; 泳動電着; 複合クラスター; 半導体電極

近年、太陽エネルギーの有効活用が注目を集めており、高効率有機太陽電池の開発に向けた研究が盛んに行われている。我々は、金ナノ微粒子を土台としてポルフィリンとフラーレンを三次元的にクラスター化させ、そのクラスターをさらに酸化物半導体電極上に組織化させることに成功している。そしてその修飾電極を用いて、色素増感太陽電池とバルクヘテロ接合太陽電池の両特性を併せ持った新規な有機太陽電池の開発に成功している。しかしながら、金ナノ微粒子はポルフィリンの励起状態を失活すること、および高価であることを考慮すると、安価な微粒子上にポルフィリンを組織化することが望まれる。そこで、我々はポルフィリン組織化の土台として、光捕集効果も期待できる半導体微粒子に着目し、ポルフィリンを半導体微粒子上に3次元的に組織化し、さらにフラーレンと共に酸化物半導体電極上に集積化することで、光電変換系を構築することを目指した。ポルフィリンアルカンチオールをCdSeナノ微粒子上に組織化したポルフィリン修飾CdSeナノ微粒子を合成した。合成はヘキサデシルアミンとチオフェノールで被覆されたCdSeナノ微粒子をまず合成し、このアルキルアミンをポルフィリンアルカンチオールと交換することで作製した。ポルフィリン修飾CdSeナノ微粒子ではCdSeにより捕集された光エネルギーはエネルギー移動によりポルフィリンに移動する。このエネルギー効率はCdSeナノ微粒子上のポルフィリン数を増加させると上昇し、ポルフィリン数21個では100%の効率で起こることがわかった。ポルフィリンも光捕集を行うので、両発色団とも紫外・可視光を効率よく捕集できることになる。また、生成したポルフィリンの励起1重項状態はCdSeナノ微粒子によって消光されないこともわかった。従って、適切なアクセプター分子と組み合わせることで光電変換系に展開できることがわかった。

In recent years, sun エ ネ ル ギ ー の is sharper use が attention を set め て お り, high working rate of organic solar cell の 発 に to け た research が sheng ん に line わ れ て い る. I 々 は, gold ナ ノ particles を TuTai と し て ポ ル フ ィ リ ン と フ ラ ー レ ン を three yuan に ク ラ ス タ ー change さ せ, そ の ク ラ ス タ ー を さ ら に acidification content semiconductor electrode に organized さ せ る こ と に successful し て い る. を そ し て そ の modified electrodes with い て, pigment rights solar cell と バ ル ク ヘ テ ロ junction solar cell の struck を and せ hold っ た new rules な organic solar cell の open 発 に successful し て い る. し か し な が ら, gold ナ ノ particles は ポ ル フ ィ リ ン の excitation state を inactivation す る こ と, お よ び high 価 で あ る こ と を consider す る と, Ann 価 な particles on に ポ ル フ ィ リ ン を organized す る こ と が hope ま れ る. そ こ で, I 々 は ポ ル フ ィ リ ン organized の TuTai と し て, capture unseen light fruit も expect で き る semiconductor particles with し, ポ に ル フ ィ リ ン を semiconductor particles に 3rd dimensional に organized し, さ ら に フ ラ ー レ ン と に acidification total content of semiconductor electrode に set product change す る こ と で, photoelectric variations in を build す る こ と を refers し た. ポ ル フ ィ リ ン ア ル カ ン チ オ ー ル を CdSe ナ ノ particles on に organized し た ポ ル フ ィ リ ン modified CdSe ナ ノ particles を synthetic し た. Synthetic は ヘ キ サ デ シ ル ア ミ ン と チ オ フ ェ ノ ー ル で coating さ れ た CdSe ナ ノ particles を ま ず synthetic し, こ の ア ル キ ル ア ミ ン を ポ ル フ ィ リ ン ア ル カ ン チ オ ー ル と exchange す る こ と で cropping し た. ポ ル フ ィ リ ン modified CdSe ナ ノ particles で は CdSe に よ り capture さ れ た light エ ネ ル ギ ー は エ ネ ル ギ ー mobile に よ り ポ ル フ ィ リ ン に mobile す る. こ の エ ネ ル ギ ー sharper rate は CdSe ナ ノ particles on の ポ ル フ ィ リ ン number を raised plus さ せ る と rise し, ポ ル フ ィ リ ン number 21 で は 100% の で sharper rate up こ る こ と が わ か っ た. ポ ル フ ィ リ ン も line light capture を う の で, struck 発 color 団 と も ultraviolet, visible light を sharper rate よ く capture で き る こ と に な る. ま た, generate し た ポ ル フ ィ リ ン の wound up a heavy item status は CdSe ナ ノ particles に よ っ て extinction さ れ な い こ と も わ か っ た. 従 っ て, appropriate な ア ク セ プ タ ー molecular と group み close わ せ る こ と で photoelectric variations in system に expand で き る こ と が わ か っ た.

项目成果

ナノカーボンハンドブック

纳米碳手册

• 发表时间: 2007
• 作者: 宮澤薫一;他多数共著
• 通讯作者: 他多数共著

Structure and photoelectrochemical properties of nanostructured SnO2 electrodes deposited electrophoretically with the composite clusters of porphyrin-modified gold nanoparticle with a long spacer and fullerene

• DOI: 10.1016/j.tet.2005.05.109
• 发表时间: 2006-02
• 期刊: Tetrahedron
• 影响因子: 2.1
• 作者: H. Imahori;A. Fujimoto;Soonchul Kang;H. Hotta;Kaname Yoshida;T. Umeyama;Y. Matano;S. Isoda

Light-Harvesting and Energy Transfer in Multiporphyrin-Modified CdSe Nanoparticles

多卟啉修饰的 CdSe 纳米粒子的光捕获和能量转移

• 发表时间: 2008
• 期刊: ChemSusChem 1
• 作者: Soonchul Kang;Masakazu Yasuda;Hiroshi Miyasaka;Hironobu Hayashi;Mitsuo;Kawasaki;Tomokazu Umeyama;Yoshihiro Matano;Kaname Yoshida;Seiji Isoda;Hiroshi Imahori
• 通讯作者: Hiroshi Imahori

Dendritic Effects on Structure and Photophysical and Photoelectrochemical Properties of Fullerene Dendrimers and Their Nanoclusters

• DOI: 10.1021/jp066730w
• 发表时间: 2007-01
• 期刊: Journal of Physical Chemistry C
• 影响因子: 3.7
• 作者: Kohei Hosomizu;H. Imahori;U. Hahn;J. Nierengarten;A. Listorti;N. Armaroli;T. Nemoto;S. Isoda

A photoelectrochemical device with a nanostructured SnO2 electrode modified with composite clusters of porphyrin-modified silica nanoparticle and fullerene

• DOI: 10.1021/jp061524
• 发表时间: 2006-06-15
• 期刊: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B
• 影响因子: 3.3
• 作者: Imahori, Hiroshi;Mitamura, Keigo;Ito, Osamu
• 通讯作者: Ito, Osamu