フラーレン増感光起電デバイス内の光電流変換過程の直設観測

富勒烯敏化光伏器件中光电流转换过程的直接观察

• 批准号: 17029008
• 负责人: 伊藤 攻
• 金额: $ 2.43万
• 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: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17029008/
• 关键词: フラーレン; 光物性; ナノチューブ・フラーレン

本年度は、金属ポルフィリンの配位サイトを増やし、更なる高効率の電荷分離系を構築するため、亜鉛ポルフィリンにクラウンエーテルを導入し、フラーレンにはアンモニウム塩部位を導入する試みを行った。結果として、亜鉛ポルフィリンとフラーレン間の配位結合定数の増大と、電荷分離効率の向上が見られ、また、それに付随して、アンモニウム塩を有しないフラーレンが、クラウンエーテル付加された亜鉛ポルフィリンとの間で錯形成を行い、ポルフィリンの励起一重項からの光電荷分離する事が新規に確認できた。これまで、亜鉛ポルフィリンとフラーレン間にはπ-π相互作用による分子間結合が存在する可能性が示唆されてきたが、極性溶媒中ではこの分子間結合由来の高速電荷分離過程は確認されていなかった。本研究により、亜鉛ポルフィリンにクラウンエーテルを導入する事で、フラーレン間との分子間相互作用が増強され、励起一重項からの電荷分離が可能となることが明らかとなった。また、電子ドナーとして単層カーボンナノチューブを利用する試みも行った。カーボンナノチューブは、紫外-可視領域から近赤外領域にいたるすべての波長領域を光吸収するため、もしカーボンナノチューブを光電荷分離プロセスに組み込む事が出来たなら、光捕集能力として完全な存在になると期待される。カーボンナノチューブはそれ自身ではいかなる溶媒へも可溶ではなく、今回、水溶性デンドリマーを利用して重水中へと分散させ、電子アクセプターとして水溶性フラーレン、電子ドナーとして水溶性アントラセン誘導体を利用して、光励起後のイオンラジカル生成を確認した。ピオロゲン共存下では、最終的にオロゲンカチオンラジカルの生成が確認され、このことからカーボンナノチューブの電荷分離プロセスへの寄与が判明した。

今年，为了增加金属卟啉的配位点数量并构建更有效的电荷分离体系，我们尝试将冠醚引入锌卟啉，将铵盐位点引入富勒烯。结果，观察到锌卟啉和富勒烯之间的配位常数增加以及电荷分离效率的提高，新证实通过卟啉之间的络合物形成而发生与卟啉的激发单线态的光电荷分离。迄今为止，人们认为锌卟啉和富勒烯之间可能存在由于π-π相互作用而产生的分子间键，但在极性溶剂中尚未证实源自这种分子间键的快速电荷分离过程。这项研究表明，通过将冠醚引入锌卟啉中，与富勒烯的分子间相互作用增强，并且激发单线态的电荷分离成为可能。我们还尝试使用单壁碳纳米管作为电子供体。碳纳米管吸收从紫外可见光区域到近红外区域的所有波长范围的光，因此如果碳纳米管能够被纳入光电荷分离过程中，那么它们将具有完整的光捕获能力。发生。碳纳米管本身不溶于任何溶剂，但这次，我们使用水溶性树枝状聚合物将其分散在重水中，以水溶性富勒烯作为电子受体，以水溶性蒽衍生物作为电子供体，我们确认了碳纳米管的生成。光激发后的离子自由基。在热原的共存下，最终证实了异源阳离子自由基的形成，这揭示了碳纳米管对电荷分离过程的贡献。

项目成果

Efficient Photoreduction Process of [Ru_3(μ_3-O)(μ-CH_3CO_2)_6L_3]^+ by Electron-Mediation via the Viologen Dication by Excitation of a Zinc Porphyrin

通过锌卟啉激发紫罗碱双阳离子电子介导实现 [Ru_3(μ_3-O)(μ-CH_3CO_2)_6L_3]^+ 的高效光还原过程

• 发表时间: 2005
• 期刊: Inorganic Chemistry 44・23
• 作者: Y.Yoshida;et al.;吉田雪子;Y.Yoshida;S.Nakajima;S.Moribe;Y.Yamamoto;M.Yamaji;Y.Nagano;M.Yamaji;T.Ikoma;F.Ito;K.Akiyama;Y.Kobori;H.Ikeda;T.Ikoma;生駒忠明;A.S.D.Sandanayaka.et al.;A.S.D.Sandanayaka.et al.;Y.Araki.et al.;F.D'Souza.et al.;G.Pagona et al.;F.D'Souza et al.;A.S.D.Sandanayaka et al.;Mitsunari Itou et al.
• 通讯作者: Mitsunari Itou et al.

Design and studies on supramolecular ferrocene-porphyrin-fullerene constructs for generating long-lived charge separated states

• DOI: 10.1021/jp064504g
• 发表时间: 2006-12-21
• 期刊: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B
• 影响因子: 3.3
• 作者: D'Souza, Francis;Chitta, Raghu;Ito, Osamu
• 通讯作者: Ito, Osamu

Photoinduced intermolecular electron transfer and energy transfer of C_<60> dendrimers

C_<60>树枝状聚合物的光诱导分子间电子转移和能量转移

• 发表时间: 2006
• 期刊: Comptes Rendus Chimie 9(7-8)
• 作者: Y.Yoshida;et al.;吉田雪子;Y.Yoshida;S.Nakajima;S.Moribe;Y.Yamamoto;M.Yamaji;Y.Nagano;M.Yamaji;T.Ikoma;F.Ito;K.Akiyama;Y.Kobori;H.Ikeda;T.Ikoma;生駒忠明;A.S.D.Sandanayaka.et al.;A.S.D.Sandanayaka.et al.;Y.Araki.et al.
• 通讯作者: Y.Araki.et al.

Electron transfer switching in supramolecular porphyrin-fullerene conjugates held by alkylammonium cation-crown ether binding

烷基铵阳离子-冠醚键合超分子卟啉-富勒烯缀合物中的电子转移转换

• 发表时间: 2006
• 期刊: Chemical Communications (Cambridge, United Kingdom) 41
• 作者: Y.Yoshida;et al.;吉田雪子;Y.Yoshida;S.Nakajima;S.Moribe;Y.Yamamoto;M.Yamaji;Y.Nagano;M.Yamaji;T.Ikoma;F.Ito;K.Akiyama;Y.Kobori;H.Ikeda;T.Ikoma;生駒忠明;A.S.D.Sandanayaka.et al.
• 通讯作者: A.S.D.Sandanayaka.et al.

Light-induced Electron Transfer on the Single Wall Carbon Nanotube Surrounded in Anthracene Dendron in Aqueous Solution

• DOI: 10.1246/cl.2006.1188
• 发表时间: 2006-09
• 期刊: Chemistry Letters
• 影响因子: 1.6
• 作者: Atula S. D. Sandanayaka;Y. Takaguchi;T. Uchida;Yuuki Sako;Yuko Morimoto;Y. Araki;O. Ito