自己集合性光機能分子による電極修飾とその光電変換特性

自组装光功能分子电极修饰及其光电转换性能

• 批准号: 11118247
• 负责人: 今堀 博
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11118247/
• 关键词: フラーレン; ポルフィリン; 人工光合成; 光誘起電子移動; 自己組織化単分子膜; 光電変換素子

光合成が超分子構造を有して光により効率よく電荷分離を行うシステムであることに着目し、人工光合成素子を電極上に分子レベルで集合化・機能発現させることを試みた。具体的には自己組織化単分子膜法を用いて、ポルフィリンおよびフラーレンを金基板上に集合化させ、その膜構造と光電気化学特性の相関を検討した。まずポルフィリンと金電極間のスペーサー部分の長さを種々変化させた修飾金電極を作製した。その結果、スペーサー長が十分に長いと高配向・高密度膜が形成されること、ならびにスペーサーのメチレン鎖数に関して偶奇依存性があることがわかった。また修飾金電極を用いて光電気化学セルを構築し、量子収率を系統的に決定したところ、スペーサーの長さが増加するにつれ量子収率は増加し極大値に達した後徐々に減少することがわかった。このことから量子収率の最適化には適切な長さのスペーサーが必要で明らかとなった。以上を踏まえて、十分な長さのメチレン鎖長を持つC_<60>の自己組織化単分子膜を作製し、光電気化学特性を検討した。その結果、量子収率は7-10%程度とポルフィリン系に比べて1-2桁改善された。このことはC_<60>が優れた電子移動特性を持っていることを示唆している。さらにフェロセン-ポルフィリン-C_<60>から構成される光合成型光電池を自己組織化単分子膜法を用いて同様に構築した。その量子収率はフリーベースポルフィリン系で25%、亜鉛ポルフィリン系で20%と、今までに報告されている金属電極上の単分子膜で光合成型の多段階電子移動をまねたものの中で最高値となった。以上のことから、自己組織化単分子膜法、多段階電子移動、小さな再配向エネルギーを持つフラーレンの利用が人工光合成を構築するにあたり極めて有効であることが明らかになった。

Photosynthetic supramolecular structures have been developed for efficient charge separation, molecular aggregation, and functional development. The specific method of self-organizing single molecular film is used to investigate the correlation between the structure and photoelectrochemical properties of the film on the gold substrate. The length of the gold electrode between the two electrodes is different. As a result, the length of the film is very long, the alignment is high, and the density of the film is high. The modified gold electrode is used to construct a photoelectrochemical system, and the quantum yield is determined by the increase in the quantum yield and the decrease in the quantum yield. The optimization of quantum efficiency is necessary. The <60>preparation and photoelectrochemical properties of self-organized molecular films are discussed. As a result, the quantum yield is 7-10% higher than that of 1- 2%. This <60>is the first time that I've ever seen an electronic device. Photosynthetic <60>photovoltaic cells were constructed using the same method as the self-organizing molecular film method. The quantum yield of the photosynthetic film is 25%, and the quantum yield of the photosynthetic film is 20%. The above-mentioned methods include self-organizing molecular film method, multi-stage electron movement, small realignment, and artificial photosynthesis.

项目成果

Hiroshi Imahori: "Synthesis and Photoelectrochemical Properties of a Self-Assembled Monolayer of a Ferrocene-Porphyrin-Fullerene Triad on a Gold Electrode"Hiroshi Imahori. 1999. 1165-1166 (1999)

Hiroshi Imahori：“金电极上二茂铁-卟啉-富勒烯三元组自组装单层的合成和光电化学性能”Hiroshi Imahori。

Hiroshi Imahori: "Vectorial Multistep Electron Transfer at the Gold Electrodes Modified with Self-Assembled Monolayers of Ferrocene-Porphyrin-Fullerene Triads"J. Phys. Chem. A, in press.

Hiroshi Imahori：“二茂铁-卟啉-富勒烯三元组自组装单分子层修饰的金电极上的矢量多步电子转移”J。

Hiroshi Imahori: "Fullerenes as Novel Acceptors in Photosynthetic Electron Transfer"Eur. J. Org. Chem.. 1999. 2445-2457 (1999)

Hiroshi Imahori：“富勒烯作为光合电子转移中的新型受体”Eur。

今堀博: "季刊化学総説 炭素第3の同素体フラーレンの化学(第4章フラーレンの特異機能、2節フラーレンの光誘起電子移動とエネルギー移動)"学会出版センター. 4 (1999)

今堀浩：《季刊化学评论：第三种碳同素异形体富勒烯的化学（第4章：富勒烯的独特功能，第2节：富勒烯的光致电子转移和能量转移）》学会出版中心4（1999）。

Hiroshi Imahori: "Photoinduced Electron Transfer at the Gold Electrode Modified with a Self-Assembled Monolayer of Fullerene"Chem. Commun.. 1999. 557-558 (1999)

Hiroshi Imahori：“用自组装富勒烯单层修饰的金电极处的光致电子转移”Chem。