Fabrication of water-dispersed supramolecular photocatalysts using exciton expansion

利用激子膨胀制备水分散超分子光催化剂

基本信息

批准号：
22K19069
负责人：
久保由治
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、ボロン酸の動的共有結合に基づく自己組織体形成特性をπ共役低分子の密充填化に適用し、励起子拡張性を有するボロネート自己組織体を調製する。その自己組織体の表面に白金ナノ粒子の担持をおこない、超分子光触媒機能の発現を目指すことを目標にした。2022年度は、まずペリレンジイミドを構成ユニットとするボロネート自己組織体の構築を検討した。ペリレンジカルボン酸無水物に4-アミノフェニルボロン酸との反応がボロン酸リンカーを導入するのに都合がよい方法との判断をもとに合成を進めたが、生成物が難溶性であったため、それを組織化するまでには至っていない。一方、分散性ボロネート粒子（BP）の表面修飾性に関する知見を得る目的で、ベンゼン-1,4-ジボロン酸とペンタエリスリトールとの逐次的脱水縮合反応をおこなった。ポリエチレンイミン (PEI) 共存下、白金酸イオンを水素化ホウ素ナトリウムによる析出還元法をおこなったところ、平均粒径1.35 nmの白金ナノ粒子を担持した（0.43 wt%）。これはBP粒子上で水素還元反応を可能にする。その機能性を検証するため、比較的寿命の長い三重項励起子を発現させ、その電子をBP上の白金ナノ粒子へ移動させた。具体的には、得られた白金担持ボロネート自己組織体を、三重項増感剤としてのヨウ素BODIPYとアスコルビン酸を添加したエタノール水溶液に分散させ、Xe ランプ (λ > 400 nm, 100 mW cm－2) を照射した。その結果、水素製造が確認され、5時間の光照射下、水素発生効率は229.4 μmolと算出された。目下、増感機能をもつ自己組織体の調製を検討している。

在这项研究中，我们将基于硼酸的动态共价键的自组装形成特性应用于π偶联的小分子的致密堆积中，以使富有表现力的富卫生化自组装。目的是支持自生物表面上的铂纳米颗粒，并实现超分子光催化功能。在2022财政年度，我们首先考虑了由pery二酰亚胺组成的富有硼酸盐自组织体的构建。基于确定与4-氨基苯基硼酸反应到钙齐二羧酸甲基氢酸酯中是一种方便的方法，是引入硼酸接头的一种方便方法，但该产物的溶解度较差，因此它尚未完成以组织它。另一方面，为了获得有关可分散硼酸盐颗粒（BP）的表面修饰特性的知识，进行了苯1,4-二氨基酸和五烷基硫醇之间的顺序脱水凝结反应。在存在聚乙烯亚胺（PEI）的情况下，使用硼氢化钠沉淀并还原铂离子，并且支持平均粒径为1.35 nm的铂纳米颗粒（0.43 wt％）。这允许在BP颗粒上还原氢反应。为了验证其功能，表达了具有相对寿命的三重态激子，并将电子转移到BP上的铂纳米颗粒上。具体而言，将所得的铂支持的硼酸盐自组装分散在含有碘的水溶液溶液中，该乙醇溶液中含有碘的固定液作为三重态敏化剂和抗坏血酸，并用XE灯（λ> 400> 400 nm，100 mW cm-2）辐射。结果，确认氢的产生，并在光照射下计算为229.4μmol，持续5小时。目前，我们正在考虑制备具有敏化功能的自我生物。