Development of organic/inorganic hybrid catalyst based on a distorted porphyrin

基于变形卟啉的有机/无机杂化催化剂的开发

基本信息

批准号：
21K05254
负责人：
小谷弘明
金额：
$ 2.75万
依托单位：
University of Tsukuba
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

半導体光触媒であるTiO2表面上に有機分子触媒としてサドル型歪みを有するドデカフェニルポルフィリン(H2DPP)をカルボン酸リンカーによって化学的修飾をおこなった有機無機ハイブリッド触媒を用いた光触媒的過酸化水素生成反応の開発を行った。有機無機ハイブリッド触媒1 mgを超純水1 mLに分散させ365 nmの紫外線照射を行うと、約1分間の光照射により0.3 mMの過酸化水素生成が観測された。本光触媒反応365 nmの紫外線照射における外部光量子収率は、約10%と決定した。有機無機ハイブリッド触媒（H4DPP2+@TiO2）を用いた水を電子源とする光過酸化水素発生系では、空気下において365 nmの紫外線照射を行うと、約1分間の光照射により0.3 mMの過酸化水素生成が観測された。図に示す通り、過酸化水素濃度は直線的に増加せず飽和挙動を示しながら一定濃度以上にはならない。実際、過酸化水素を1 mM存在下Ar雰囲気下において有機無機ハイブリッド触媒（H4DPP2+@TiO2）の懸濁水溶液に365 nmの紫外線照射を行うと、過酸化水素濃度は徐々に減少し、0.3 mMで一定となった。これらの結果から、有機無機ハイブリッド触媒では、水の分解による過酸化水素生成と過酸化水素の分解反応が競争して進行していることがわかった。また、水溶液中により酸化されやすいメタノールを添加すると、生成する過酸化水素濃度が上昇することからも、生成物である過酸化水素の分解反応が明らかとなった。

我们已经使用有机无机杂化催化剂开发了一种光催化氢的生产反应，其中的十二碳酸卟啉（H2DPP）具有鞍型型菌株作为有机分子催化剂，是由Tio2表面上的羧酸连接器化学修饰的。当将1 mg的有机无机杂化催化剂分散在1 ml的超纯水中，并在365 nm处用紫外线辐射，在照射后观察到0.3 mm的过氧化氢，约1分钟光。在365 nm的当前光催化反应下，紫外线照射期间的外部光量子产率确定为约10％。在使用有机无机杂化催化剂（H4DPP2+@TiO2）的过氧化氧化物生成系统中，使用水作为电子源时，在365 nm的空气下辐照了0.3 mm的氢气，在光线过氧化氢下进行了约1分钟的光照，在空气下辐照了0.3 mm的氢。如图所示，过氧化氢浓度不会线性增加并表现出饱和行为，但不超过一定浓度。实际上，当有机无机杂化催化剂的水悬浮液（H4DPP2+@TIO2）在365 nm处的AR大气中，含有过氧化氢，过氧化氢浓度逐渐降低，并保持在0.3 mm处的恒定。这些结果表明，在有机无机杂交催化剂中，水分解和过氧化氢分解反应的过氧化氢的产生有能力进展。此外，当在水溶液中易于氧化的甲醇增加产生的过氧化氢的浓度，从而揭示了过氧化产物氢的分解反应。