レドックス分離をめざす異種半導体－有機鎖サンドイッチ構造の構築と可視光光触媒反応

异质半导体-有机链夹层结构的构建及可见光光催化氧化还原分离反应

• 批准号: 18J12706
• 负责人: 福井 誠
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kindai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J12706/
• 关键词: 酸化チタン; 有機修飾; 選択的還元; 可視光; 加熱効果; 太陽光; 有機性廃棄物; 再資源化; 光触媒; 有機基修飾; アルキン; 部分水素化反応; 溶媒効果; 温度依存性

本研究では、効率的な電荷分離を達成するために、レドックス分離をめざす異種半導体－有機鎖サンドイッチ構造の構築とそれを用いた可視光光触媒反応を目的としている。【具体的内容】まず、半導体－有機鎖構造の構築と適用する反応系の探索を行った。その検討の中で、ナフタレン環構造が半導体の伝導帯への可視光電子注入に効果的であること、ナフタレン環へのシュウ素の導入が効果的であること、および、適切な金属助触媒を使用することで半導体の伝導帯から目的物質への電子注入（水素化）が極めて選択的に行えることを、各種物理化学的検討を通じて明らかにした。さらに、光触媒反応に対する加熱効果（光触媒作用と熱触媒作用の協奏効果）が著しく大きいことを見いだした。熱加速効果は、1) 金属助触媒上における（熱）触媒反応の加速、2) 生成物の脱離促進、のいずれかで説明できることを明らかにした。また、開発した光触媒の拡張性を検討する過程において、有機性廃棄物を電子源とする物質変換反応が可能なことや有機性環境汚染物質の再資源化が可能であることなども明らかにした。これらの成果を各種学会にて報告するとともに、その成果をまとめた論文が学術雑誌に受理された。【意義・重要性】以上の実験により、サンドイッチ構造の半分を構築するだけで光触媒反応が十分に進行することを突き止めた。さらに、太陽光に含まれる光および熱エネルギーを協奏的かつ効率的に利用できることを実証した。また、有機性廃棄物を有効に利用することや有機性環境汚染物質の再資源化することに成功した。

In this study, efficient charge separation was achieved, and heterogeneous semiconductor-organic lock structures were constructed for the purpose of visible photocatalyst reaction. [Specific content] Exploration of semiconductor-organic lock structure and application of semiconductor system In this paper, we discuss the effect of visible photoelectron injection in semiconductor conduction band with ring structure, and discuss the effect of introduction of photoelectron into semiconductor conduction band with ring structure. The effect of heat on photocatalyst reaction is very important. Thermal acceleration effects are: 1) acceleration of metal cocatalyst reaction; 2) promotion of product separation; and In the process of developing photocatalyst, it is possible to convert organic wastes into electron sources and recycle organic environmental pollutants. The results of this study were reported to various academic institutions, and the results of this study were accepted by academic journals. [Significance] The above-mentioned achievements, achievements and achievements in the construction of photocatalyst reaction are very important. The sun's rays contain light and heat, and the sun's rays are used to produce heat. The organic wastes were successfully recycled.

项目成果

Hydrogen- and noble metal-free conversion of nitro aromatics to amino aromatics having reducible groups over an organically modified TiO2 photocatalyst under visible light irradiation

• DOI: 10.1039/c8cy02135j
• 发表时间: 2019-02
• 期刊: Catalysis Science & Technology
• 影响因子: 5
• 作者: Yuhei Yamamoto;M. Fukui;A. Tanaka;K. Hashimoto;H. Kominami

Visible light induced semi-hydrogenation of alkynes to cis-alkenes over organically modified titanium(IV) oxide photocatalyst

有机改性氧化钛（IV）光催化剂上可见光诱导炔烃半氢化为顺式烯烃

• 发表时间: 2018
• 作者: 福井誠;田中淳皓;古南博
• 通讯作者: 古南博

Photocatalytic reduction of furfural to furfuryl alcohol over titanium dioxide modified with organic compounds under visible light irradiation

有机化合物修饰二氧化钛在可见光照射下光催化还原糠醛生成糠醇

• 发表时间: 2019
• 作者: Yuhei Yamamoto;Makoto Fukui;Atsuhiro Tanaka;Hiroshi Kominami
• 通讯作者: Hiroshi Kominami

アルコールを水素源とする アミンオキシドの光触媒的脱酸素反応

以醇为氢源的氧化胺光催化脱氧反应

• 发表时间: 2018
• 作者: 福井誠;田中淳皓;古南博
• 通讯作者: 古南博

Reductive defluorination over metal-loaded titanium(IV) oxide (TiO2) photocatalyst

负载金属的氧化钛 (IV) (TiO2) 光催化剂的还原脱氟

• 发表时间: 2019
• 作者: Makoto Fukui;Atsuhiro Tanaka;Hiroshi Kominami
• 通讯作者: Hiroshi Kominami