熱アシスト効果に基づく多孔性金属錯体光触媒の高活性化

基于热辅助效应的多孔金属配合物光催化剂的高活化

基本信息

批准号：
21K05231
负责人：
堀内悠
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka Metropolitan University (2022)Osaka Prefecture University (2021)
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

無尽蔵な太陽光エネルギーを水素エネルギーへと変換することが可能な、光触媒を利用する太陽光水分解系の構築は、現在のエネルギー問題の解決策として有望視されている。多孔性金属錯体（PCP）光触媒は、その有機-無機ハイブリッド骨格に基づくユニークな光機能性を基盤として、当該反応を促進できることが見出されてきたが、実用化に資する高い反応効率を実現するに至っていない。本申請課題では、PCPの骨格のフレキシブル性に着目し、熱印加によりアシストされる架橋性有機配位子の解離促進を通した、配位不飽和サイトの形成、物質拡散経路の拡大、およびその配位不飽和サイトへの位置選択的助触媒固定化を検討し、光触媒反応の高効率化を進めている。2022年度は、Ti系PCP光触媒に対する新たな配位不飽和サイトの形成技術として、酸処理による配位子欠陥の制御を検討するとともに、生成した配位不飽和サイトへの各種遷移金属種による修飾の影響を評価した。その結果、塩酸処理を施すことにより、Ti系PCP光触媒への配位子欠陥の導入に成功するとともに、欠陥導入による光触媒水素生成活性の向上を実現した。また、各種遷移金属種による配位不飽和サイトの修飾においては、Zr種による修飾が有効であることを見出した。今後は、1、2年目で得られた知見を統合した、熱アシスト条件下での助触媒の固定化を行うことで、均一かつ効果的な反応サイトの創出を検討し、引き続き、熱アシスト効果を利用する助触媒担持のコンセプトの有効性の検証を行っていくとともに、最終的に、高効率PCP光触媒の開発の実現につなげる。

基于光催化的太阳能水分分解系统的构建可以将无尽的太阳能转化为氢能，被认为是当前能量问题的有前途的解决方案。已经发现多孔金属复合物（PCP）光催化剂能够根据其独特的光功能基于它们的有机融合杂交主链来促进反应，但尚未实现高反应效率，这有助于实际使用。在此应用中，我们关注PCP骨架的柔性性质，并考虑配位不饱和位点的形成，材料扩散路径的扩展以及固定在协调不饱和地点上的固定，以及改善光催化反应效率。在2022财年，作为一种新技术，用于为基于Ti的PCP光催化剂形成协调不饱和位点，我们研究了通过酸处理对配体缺陷的控制，并评估了各种过渡金属物种对所得坐标的修饰的影响。结果，通过对盐酸治疗进行进行，将配体缺陷成功引入了基于Ti的PCP光催化剂，并通过引入缺陷来改善光催化剂氢的生产活性。此外，发现ZR物种的修饰可有效通过各种过渡金属物种修饰不饱和位点。将来，我们将通过在热辅助条件下固定可催化剂来考虑创建统一和有效的反应位点，结合第一年和第二年内获得的知识，并继续验证支持同伴的概念的有效性，这些概念可以利用热辅助效应，并最终导致了高效效率PCP PCP的实现。