ケイ素ポルフィリン/酸化チタン複合光触媒による可視光水分解

硅卟啉/氧化钛复合光催化剂可见光分解水

基本信息

批准号：
20J11617
负责人：
佐野奎斗
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ケイ素ポルフィリンを酸化チタン表面に吸着させたケイ素ポルフィリン/酸化チタン複合体の調製に取り組んだ．ケイ素ポルフィリンには骨格内にカルボン酸基を有するSi-TCPPを，酸化チタンには前年度の研究で調製に成功した高い透明性と安定性を持つ酸化チタンナノ粒子の酸性メタノール水分散液を選択した．ポルフィリンの静電相互作用による吸着を期待し，複合化に適した弱酸性から中性までpHを上げると酸化チタンの凝集によって分散液が白濁し，ポルフィリンの吸着挙動を明らかにすることが困難であった．そこで，酸化チタンの安定性を高めるために種々の高分子によるナノ粒子の保護を検討した．すると，代表的な高分子であるNafionやポリエチレングリコールを含む分散液中では中性下においても酸化チタンの凝集を抑制できることがわかった．そこで，Nafionを含む中性の酸化チタン分散液中にSi-TCPPを添加すると，それ単独のときに比べて極大吸収波長の長波長シフトと発光強度の減少が観測され，Si-TCPPが酸化チタン表面に吸着していることが示唆された．この化合物による可視光水分解を期待し，実際に可視光を照射したが水素の生成は確認されなかった．これは，Si-TCPPから酸化チタンへの光誘起電子移動が起こりにくいためと考えられ，今後はこの過程の効率を向上するためにポルフィリンのLUMOの電位よりも伝導帯下端位置が十分に低い半導体材料を選択する必要がある．たとえば，我々はチタンとスズの複合金属酸化物に注目しており，これらの化合物の調製方法と光触媒活性について光化学討論会にて報告した．さらに，このほかの金属酸化物として半導体ニオブ酸ナノシートと，代表的なカチオン性ポルフィリンであるTMPyPの吸着挙動を調査し，学術誌J. Phys. Chem. Solidsに報告した．

我们致力于制备硅卟啉/二氧化钛复合材料，其中硅卟啉吸附在二氧化钛表面上。对于硅卟啉，我们选择骨架中带有羧酸基团的Si-TCPP；对于氧化钛，我们选择氧化钛纳米粒子的酸性甲醇水分散体，其具有高透明度和稳定性，并已成功制备在前一年的研究中。当我们预期卟啉通过静电相互作用进行吸附并将pH值从弱酸性升高至适合络合的中性时，分散体由于氧化钛的聚集而变得浑浊，使得难以澄清卟啉的吸附行为。因此，我们研究了用各种聚合物保护纳米粒子，以提高二氧化钛的稳定性。结果发现，在含有典型聚合物Nafion和聚乙二醇的分散体中，即使在中性条件下也可以抑制氧化钛的聚集。因此，表明与单独添加Si-TCPP时相比，当向含有Nafion的中性氧化钛分散体中添加Si-TCPP时，观察到最大吸收波长的波长移动变长且发光强度降低。被吸附到表面。我们预计这种化合物会在可见光下分解水，并且实际上用可见光照射它，但没有证实有氢气产生。这被认为是因为从 Si-TCPP 到氧化钛的光致电子转移很难发生，为了提高该过程的效率，我们将开发一种导带底部位置充分低于 LUMO 电势的半导体。需要选择卟啉的材料。例如，我们关注的是钛和锡的复合金属氧化物，并在光化学研讨会上报道了这些化合物的制备方法和光催化活性。此外，我们还研究了其他金属氧化物的吸附行为，例如半导体铌酸纳米片和典型的阳离子卟啉 TMPyP，并在学术期刊《J. Phys Solids》上发表了这一研究成果。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

酸化チタンナノ粒子の粒径に対する溶媒依存性評価

评估二氧化钛纳米颗粒粒径的溶剂依赖性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
佐野奎斗; Fazalurahman Kuttassery; 立花宏; 嶋田哲也; 石田玉青; 高木慎介; 井上春夫
通讯作者：
井上春夫

酸化チタンナノ粒子の粒径に対する溶媒依存性評価

评估二氧化钛纳米颗粒粒径的溶剂依赖性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
佐野奎斗; Fazalurahman Kuttassery; 立花宏; 嶋田哲也; 石田玉青; 高木慎介; 井上春夫
通讯作者：
井上春夫

Optically Transparent Dispersion of Titanium and Tin Oxide Nanoparticle

钛和氧化锡纳米颗粒的光学透明分散体

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Keito Sano; Kuttassery Fazalurahman; Bunsho Ohtani; Akira Yamakata; Tetsuya Shimada; Tamao Ishida; Hiroshi Tachibana; Haruo Inoue;Shinsuke Takagi
通讯作者：
Shinsuke Takagi

可視域で透明な酸化チタン・酸化スズナノ粒子分散液の調製と光触媒材料への応用

可见光透明氧化钛/氧化锡纳米粒子分散体的制备及其在光催化材料中的应用