人工光合成デバイスを目指したドナー・フラーレン結合分子系の設計と評価

人工光合作用装置的供体-富勒烯键合分子系统的设计和评估

基本信息

批准号：
14050014
负责人：
伊藤攻
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

フラーレン誘導体(カルボン酸置換フラーレン)を二酸化チタンへ吸着固定化による)光増感サイクルの実現し、長寿命電荷分離状態を実現する分子系の開発を行った。具体的には以下のような研究を行った。フラーレンにカルボニル基を合成により導入し、二酸化チタン上に水素結合により固定化することに成功した。固定されたカルボン酸置換フラーレンを光励起し、溶液中のドナーと電子移動を起こさせ、生じた電子を二酸化チタンへ伝達させることが出来、新たな光増感型の電子移動サイクルを実現した。この反応過程は定常光照射実験ならびにナノ秒およびピコ秒のレーザーフラッシュホトリシス等の種々の高速反応測定法によりラジカルイオン種を直接観測して解析した。得られた速度論的データをもとに反応の最適化をおこなった。また、カルボン酸置換フラーレンを固定した二酸化チタンを透明電極に塗布し、光起電デバイスへの応用が実現した。ドナ・フラーレン結合分子系の合成および電荷分離再結合過程の評価を行った。マイクロ秒オーダーの電荷分離寿命を達成し、それには励起三重項状態の寄与が不可欠であることが判明した。さらにドナー部にカロテン系の大きなパイ共役系を用いて、再配向エネルギーが低下するため、更なる長寿命化を実現した。このように合成したドナー・フラーレン結合分子で生じた電荷を二酸化チタン上へと導入して、光起電デバイスへの応用を図った。

我们已经开发了一个分子系统，该系统通过吸附和固定富勒烯衍生物（羧酸取代的富勒烯）来实现光敏周期，并在二氧化钛上实现，并实现长期的终身电荷分离状态。具体而言，进行了以下研究：将羰基合成到富勒烯中，并通过氢键成功地将其固定在二氧化钛上。将固定化的羧酸取代的富勒烯被光激发以引起溶液中的供体转移，并且可以将产生的电子转移到二氧化钛中，从而导致新的光敏电子传递循环。通过直接观察自由基物种，通过稳定的恒定光照射实验和各种高速反应测量方法（如纳米卡和皮秒激光闪光光解析）来分析这一反应过程。根据获得的动力学数据优化了反应。此外，将二氧化钛带有羧酸取代的富勒烯固定的二氧化钛被固定在透明电极上，并在光伏设备中实现了其应用。评估了Dona-富勒烯键的分子系统的合成以及电荷分离和重组过程。我们在微秒的顺序上实现了电荷分离寿命，发现激发的三重态的贡献至关重要。此外，在供体中使用了大型基于胡萝卜素的派共轭系统，并减少了重新定位能量，从而进一步延长了寿命。因此，将合成的供体 - 富烯键分子产生的电荷引入到二氧化钛上，以应用于光伏设备。