水を電子源とする異方的反応場における可視光誘起人工光合成システムの構築

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申請者らが既に見出している金属ポルフィリン錯体やルテニウムなどの遷移金属ポルフィリン錯体による極めて生成物選択性の高い、水を電子源とする人工光合成型光エポキシ化反応を足がかりとする光機能材料の開発研究において前年度に得られた研究成果を基礎にして本年度は以下の研究展開を行った。1)ミクロエマルジョン系などの不均一系、半導体微粒子分散系、層状半導体などの異方性を有する反応場における物質変換反応への展開を図るため、ナノ層状半導体層間への有機物、特に増感色素類の新規インターカレーション法を開発した。増感色素としてRuビビリジン錯体類および金属ポルフィリン類を用いた。2)上記の無機/有機ハイブリッド型機能材料は従来、可視領域において光学的に不透明であったが、ニオブ酸などの層状半導体については一度アルキルアミン類を層間に挿入したのち、増感剤を挿入する二段階法を開発し透明な薄膜状無機/有機ハイブリッド材料の作成法方法を発見した。さらにペロブスカイト系など他の系への適用が可能であることを示した。3)可視領域において光学的に透明な薄膜型無機/有機ハイブリッド材料の微細構造について主にXRD,元素分析、熱重量分析法などにより検討した。積層型ナノ層状シート間で単分子膜状あるいは二分子膜状に配列してインターカレーションしていることを明らかにした。4)層状半導体を電子受容体、電子リレーとする犠牲試薬を用いない系を構築するために、典型例としてRu錯体をナノ層状空間にインターカレーションした系について電気化学的応答性および光電化学的応答性について検討した。極めて迅速な光応答性と再現性の良い繰り返し応答性を得ることができた。