Development of dispersive dye-sensitized composite nanosheets using dye materials with exfoliation ability and application of photocatalyst

具有剥离能力的染料材料分散染料敏化复合纳米片的开发及光催化剂的应用

基本信息

批准号：
21K04692
负责人：
渡邊源規
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度はナノシートとしてRhをドープしたカルシウムニオベート(Rh-KCa2Nb3O10)に焦点を当て、その合成と色素の合成を行った。ピリジル基を有するボロンジピロメテン（BODIPY）にアルキル基を導入した色素を合成し、ピリジル基をヨウ化メチルで処理しカチオン化した。この色素を用いてフッ素部分をアルキル基置換した色素に、既報に従って合成したRh-KCa2Nb3O10を加えて超音波処理をしたところ、Rh-KCa2Nb3O10の着色と分散が確認できた。AFM測定からRh-KCa2Nb3O10は10層程度が重なっていることから、完全なナノシート化ができていないことが確認された。これは色素のかさ高さにより、ピリジニウムカチオンがRh-KCa2Nb3O10に接着する点が減少したことや層間挿入に十分ではないこと、またアルキル鎖の長さが十分でなくナノシート化した形態を保てないことが理由として考えられる。得られた色素担持Rh-KCa2Nb3O10を用いて犠牲剤存在化、可視光照射をしたところ、水素の発生が確認でき、水分解反応が進行していることが分かった。これはRh未ドープKCa2Nb3O10と比べて活性が高かったことから、Rhを水素還元反応点とした活性の向上が行われているものと考えられる。今後はTEMなどを含めた構造の解析を行う。今年度の結果では、BODIPY色素はカルシウムニオベートに吸着できるものの、完全にナノシート化できないことが明らかとなった。次年度はより剛直な色素の検討と、BODIPY骨格にさらなるアルキル基を導入した分散能を高める構造を検討する。

今年，我们重点研究了Rh掺杂铌酸钙（Rh-KCa2Nb3O10）作为纳米片，并将其合成并合成了颜料。通过将烷基引入到具有吡啶基的二吡咯亚甲基硼(BODIPY)中来合成染料，并且通过用碘甲烷处理将吡啶基阳离子化。当将根据先前报告合成的Rh-KCa2Nb3O10添加到使用该染料的其中氟部分被烷基取代的染料中并进行超声波处理时，确认了Rh-KCa2Nb3O10的着色和分散。 AFM 测量表明，大约 10 层的 Rh-KCa2Nb3O10 重叠，并证实完全的纳米片形成是不可能的。这是由于染料体积大，减少了吡啶鎓阳离子粘附到 Rh-KCa2Nb3O10 上的点的数量，这不足以进行层间插入，而且还因为烷基链不够长，无法维持纳米片的形式。可能是这个原因。当在牺牲剂存在下使用所获得的负载有染料的Rh-KCa 2 Nb 3 O 10 并用可见光照射时，证实了氢气的产生，表明水分解反应正在进行。由于活性高于未掺杂Rh的KCa2Nb3O10，因此认为通过使用Rh作为氢还原反应位点提高了活性。未来我们将进行包括TEM在内的结构分析。今年的结果显示，虽然BODIPY染料可以吸附到铌酸钙上，但它不能完全转化为纳米片。明年，我们将研究更刚性的染料和结构，通过在 BODIPY 骨架中引入额外的烷基来提高分散能力。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Pyridyl anchoring squaraine as a near-infrared dye sensitizer for effective sensitized hydrogen production over a titanium dioxide photocatalyst in water medium

DOI：
10.1007/s00339-022-06281-7
发表时间：
2022-12
期刊：
Applied Physics A
影响因子：
0
作者：
Xiaoli Shen;Motonori Watanabe;Atsushi Takagaki;J. Song;Tatsuki Abe;D. Kawaguchi;Keiji Tanaka;
通讯作者：
Xiaoli Shen;Motonori Watanabe;Atsushi Takagaki;J. Song;Tatsuki Abe;D. Kawaguchi;Keiji Tanaka;

[2.2]- and [3.3]Paracyclophane as Bridging Units in Organic Dyads for Visible-Light-Driven Dye-Sensitized Hydrogen Production

[2.2]-和[3.3]对环芳烷作为有机二元体中的桥接单元用于可见光驱动的染料敏化氢生产

DOI：
10.1002/chem.202200790
发表时间：
2022
期刊：
Chemistry - A European Journal
影响因子：
0
作者：
Motonori Watanabe;Yuka Ono;Tatsumi Ishihara;Yuan Jay Chang;Masahiko Shibahara
通讯作者：
Masahiko Shibahara

D-p-A Type BODIPY Sensitized Photocatalyst for H2 Production under NIR Light

D-p-A 型 BODIPY 敏化光催化剂用于近红外光下制氢

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ahmed El-Refaey;Koichi Kodama;Takuji Hirose;Yoshihiro Ito;and Masuki Kawamoto;Xiao-Feng Shen・Motonori Watanabe・Atsushi Takagaki・Jun Tae Song・Tatsumi Ishihara
通讯作者：
Xiao-Feng Shen・Motonori Watanabe・Atsushi Takagaki・Jun Tae Song・Tatsumi Ishihara