機能性分子修飾ナノ微粒子の合成と光物性

功能分子修饰纳米粒子的合成及光学性质

• 批准号: 18033025
• 负责人: 今堀 博
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Kyoto 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: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18033025/
• 关键词: ポルフィリン; 半導体ナノ微粒子; 太陽電池; エネルギー移動; 光捕集; 消光; 電子移動; フラーレン; シリカ微粒子; 色素増感太陽電池; バルクへテロ接合太陽電池; 泳動電着; 複合クラスター; 半導体電極

近年、太陽エネルギーの有効活用が注目を集めており、高効率有機太陽電池の開発に向けた研究が盛んに行われている。我々は、金ナノ微粒子を土台としてポルフィリンとフラーレンを三次元的にクラスター化させ、そのクラスターをさらに酸化物半導体電極上に組織化させることに成功している。そしてその修飾電極を用いて、色素増感太陽電池とバルクヘテロ接合太陽電池の両特性を併せ持った新規な有機太陽電池の開発に成功している。しかしながら、金ナノ微粒子はポルフィリンの励起状態を失活すること、および高価であることを考慮すると、安価な微粒子上にポルフィリンを組織化することが望まれる。そこで、我々はポルフィリン組織化の土台として、光捕集効果も期待できる半導体微粒子に着目し、ポルフィリンを半導体微粒子上に3次元的に組織化し、さらにフラーレンと共に酸化物半導体電極上に集積化することで、光電変換系を構築することを目指した。ポルフィリンアルカンチオールをCdSeナノ微粒子上に組織化したポルフィリン修飾CdSeナノ微粒子を合成した。合成はヘキサデシルアミンとチオフェノールで被覆されたCdSeナノ微粒子をまず合成し、このアルキルアミンをポルフィリンアルカンチオールと交換することで作製した。ポルフィリン修飾CdSeナノ微粒子ではCdSeにより捕集された光エネルギーはエネルギー移動によりポルフィリンに移動する。このエネルギー効率はCdSeナノ微粒子上のポルフィリン数を増加させると上昇し、ポルフィリン数21個では100%の効率で起こることがわかった。ポルフィリンも光捕集を行うので、両発色団とも紫外・可視光を効率よく捕集できることになる。また、生成したポルフィリンの励起1重項状態はCdSeナノ微粒子によって消光されないこともわかった。従って、適切なアクセプター分子と組み合わせることで光電変換系に展開できることがわかった。

近年来，有效使用太阳能引起了人们的关注，并且已经积极进行研究以开发高效的有机太阳能电池。我们成功地使用金纳米颗粒作为基础，成功地三维聚集了卟啉和富勒烯，并进一步组织了氧化物半导体电极上的簇。使用改良的电极，该公司成功地开发了一个新型的有机太阳能电池，该太阳能电池既结合了染料敏化的太阳能电池的性能和一个散装的异质结太阳能电池。但是，考虑到金纳米颗粒会使卟啉激发态失活并且昂贵，因此希望在廉价的微粒上组织卟啉。因此，我们集中在半导体细颗粒上，这些颗粒也可以预期具有光收集作用作为卟啉组件的基础，并旨在通过在半导体细节上三维组装卟啉来构建光电转换系统，然后将它们与氧化物仪表仪上的富富烯元素集成在一起。合成了卟啉修饰的CDSE纳米颗粒，其中将卟啉甲醇组织到CDSE纳米颗粒上。该合成是通过首次合成涂有己二胺和硫酚的CDSE纳米颗粒，并用卟啉烷硫醇代替烷基胺。在卟啉修饰的CDSE纳米颗粒中，CDSE收集的光能通过能量转移转移到卟啉。当CDSE纳米颗粒上的卟啉数增加时，发现这种能量效率会提高，并且有21个卟啉，发现它以100％的效率发生。卟啉还会收集光，使色彩团有效捕获紫外线和可见光。还发现，CDSE纳米颗粒不会淬灭产生的卟啉的激发单线状态。因此，已经发现，与适当的受体分子结合使用，可以将其发展为光电转换系统。

项目成果

ナノカーボンハンドブック

纳米碳手册

• 发表时间: 2007
• 作者: 宮澤薫一;他多数共著
• 通讯作者: 他多数共著

Dendritic Effects on Structure and Photophysical and Photoelectrochemical Properties of Fullerene Dendrimers and Their Nanoclusters

• DOI: 10.1021/jp066730w
• 发表时间: 2007-01
• 期刊: Journal of Physical Chemistry C
• 影响因子: 3.7
• 作者: Kohei Hosomizu;H. Imahori;U. Hahn;J. Nierengarten;A. Listorti;N. Armaroli;T. Nemoto;S. Isoda

Light-Harvesting and Energy Transfer in Multiporphyrin-Modified CdSe Nanoparticles

多卟啉修饰的 CdSe 纳米粒子的光捕获和能量转移

• 发表时间: 2008
• 期刊: ChemSusChem 1
• 作者: Soonchul Kang;Masakazu Yasuda;Hiroshi Miyasaka;Hironobu Hayashi;Mitsuo;Kawasaki;Tomokazu Umeyama;Yoshihiro Matano;Kaname Yoshida;Seiji Isoda;Hiroshi Imahori
• 通讯作者: Hiroshi Imahori

Structure and photoelectrochemical properties of nanostructured SnO2 electrodes deposited electrophoretically with the composite clusters of porphyrin-modified gold nanoparticle with a long spacer and fullerene

• DOI: 10.1016/j.tet.2005.05.109
• 发表时间: 2006-02
• 期刊: Tetrahedron
• 影响因子: 2.1
• 作者: H. Imahori;A. Fujimoto;Soonchul Kang;H. Hotta;Kaname Yoshida;T. Umeyama;Y. Matano;S. Isoda

Creation of fullerene-based artificial photosynthetic systems

• DOI: 10.1246/bcsj.80.621
• 发表时间: 2007-04-15
• 期刊: BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN
• 影响因子: 4
• 作者: Imahori, Hiroshi