多孔性金属錯体（ＭＯＦ／ＰＣＰ）の精密設計による新規色素増感太陽電池の構築

通过精确设计多孔金属配合物（MOF/PCP）构建新型染料敏化太阳能电池

基本信息

批准号：
13J09950
负责人：
鳥屋尾隆
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Osaka Prefecture University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

最終年度は、多孔性金属錯体を光電極として応用することを目的として、これまでに合成を行ってきたMOFを用いて光電極を作製し、その電極特性を評価した。光電極の作製は、可視光吸収特性を示すFe系酸化物クラスターを有するMOF (Fe-MOF)を透明導電性電極にドロップキャストすることで行った。作製したFe-MOF光電極を用いて、水からの酸素生成反応を行ったところ、可視光照射下で効率の良い酸素の生成が確認された。特に、MIL-101型の構造を有するFe-MOFを用いた際に最も高い活性が得られることがわかった。本成果をまとめた国際論文を現在登校中である。今後の展開としては、さらに長波長の光に対して応答するMOF光電極を設計するとともに、水素生成系と組み合わせることで水の完全分解を通して水素と酸素を発生できる新規な光デバイスの開発が期待される。その他にも、MOF材料を用いた新規な触媒開発及び触媒反応系の開発を行い、上記とは他に国際論文を2件発表した。1件目は、不均一系Photoredox触媒の開発を目的として、有機リンカーにポルフィリンユニットを有するMOF (Zr-MOF-TCPP)を調製し、可視光照射下でのフェニルボロン酸からフェノールへのヒドロキシル化反応への応用を検討した。2件目はCO2固定化反応である環状カーボネート合成に有効な酸点と塩基点を骨格内に有する新規触媒材料の開発を目指し、MOFの発展材料の1つであるZeolitic Imidazolate Framework (ZIF)を前駆体に用いた金属内包窒素含有カーボン触媒の合成を行った。今後も、これまでに得られた電子移動メカニズム関する知見および新規な可視光応答型MOF光触媒や光電極を用いて新規な光電変換デバイスの開発を推進する。また、得られた成果についても論文投稿等の外部発表を積極的に行っていく。

在最后一年，为了将多孔金属复合物作为光电子塑料，使用已合成的MOF制造光电子，并评估了它们的电极特性。光电子是通过在透明导电电极上表现出可见的光吸收特性的，具有Fe基氧化物簇的滴铸造MOF（Fe-MoF）来制造光电子。使用制备的FE-MOF光电子，从水中进行氧气产生，并在可见光照射下确认了有效的氧气产生。特别是，发现使用具有MIL-101型结构的Fe-MoF时获得的最高活性。我目前正在上学写一份国际论文，总结了这一发现。预计未来的发展将通过设计对较长波长光的MOF光电极进行进一步开发，并通过将它们与氢生成系统结合在一起，可以通过完全分解水来产生氢和氧。此外，他们还使用MOF材料开发了新的催化剂和催化反应系统，除上述外，还发表了两份国际论文。在第一种情况下，为有机接头中的卟啉单位的MOF（ZR-MOF-TCPP）制备了，准备了有机接头中的MOF（ZR-MOF-TCPP），并在可见光光照射下对苯基硼酸对苯酚的羟基化反应进行了研究。第二个目标是开发一种具有酸点和碱基点的新催化剂材料，可有效地合成环状碳酸盐，在骨架内固定反应，以及使用含量的金属含氮的碳催化剂的合成，该碳催化剂使用Zeolitic imidazy框架（ZIF）（ZIF）（ZIF）的材料（由Mof开发的材料），以及Mof由Mof制定的材料。将来，我们将继续使用先前获得的有关电子传输机制以及新的可见光响应的MOF光催化剂和光电电极的知识来促进新的光电转换设备的开发。我们还将积极提供外部演讲，例如有关获得结果的论文提交。