チエニルポルフィリン類を用いた共役ポリマーの拡張と新機能の開拓

使用噻吩基卟啉扩展共轭聚合物并开发新功能

基本信息

批准号：
19022035
负责人：
小柳津研一
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Waseda 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：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、ポリマーのレドックス特性とバルク構造の相関を明らかにし、高効率な電荷貯蔵材料として確立することを目的とする。具体的には、ポルフィリンをレドックスサイトに有する共役系高分子錯体に関する従来知見を拡張し、迅速・可逆なレドックス反応を特徴とする有機レドックス中心に着目、主鎖にペンダント結合させたレドックスポリマーを合成する。機能ユニットの配向が無秩序から規則配列まで階層的に制御された一連の高分子を創出し、高次構造がレドックス部位の活性における電荷補償を支配していることを明確にし、高効率な電荷貯蔵材料として確立する。(1) チエニルポルフィリン類の拡張チエニルポルフィリン類の合成を縦続し、種々の中心金属を導入した。立体規制されたポリマーを得る反応条件を把握し、ポルフィリン配向度を決定した。(2) レドックスポリマーのキャラクタリゼーション可逆な-電子還元を示す有機置換基を探索した。縮合環のレドックスにより可逆な電極反応が期待できるポリマーを創出し、これらの成膜性、導電性等の基礎物性を把握した。(3) 超構造構築と新機能の開拓平滑で高密度の導電性ポリマー薄膜を用いて、膜厚制御された薄膜を基板電極上に形成させ、膜を介した電位・電流応答を解明した。膜内電子移動に由来する触媒機能についても明らかにした。(4) レドックス機能の拡張と電子貯蔵材料への応用レドックス活性が、導電経路に働く主鎖共役系により顕著に向上するとの知見を基に、電極触媒へと応用した。鉄ポルフィリンがスーパーオキシドの酸化触媒となりうることに着目し、不安定ラジカル種の高感度検出について検討した。これらを電子貯蔵部位として用い、電荷貯蔵材料としての性質を解明した。ユニット当り可逆的に1電子移動し、安定度高く高レベルドープ可能であることを実証した。

本研究的目的是阐明聚合物的氧化还原性质和本体结构之间的相关性，并将其确立为高效的电荷存储材料。具体来说，我们扩展了有关以卟啉为氧化还原位点的共轭聚合物复合物的传统知识，重点关注具有快速且可逆氧化还原反应特征的有机氧化还原中心，并合成了主链上具有侧键的氧化还原聚合物。我们创建了一系列聚合物，其中功能单元的方向从无序到有序排列进行分级控制，阐明了高阶结构控制氧化还原位点活性的电荷补偿，并实现了高效的电荷存储材料。 (1)噻吩基卟啉的拓展我们继续合成噻吩基卟啉并引入各种中心金属。我们确定了获得空间调控聚合物的反应条件并确定了卟啉取向的程度。 (2)氧化还原聚合物的表征我们寻找表现出可逆电子还原的有机取代基。我们创造了可以通过稠环氧化还原进行可逆电极反应的聚合物，并了解它们的基本物理特性，例如成膜特性和导电性。（3）上部结构的构建和新功能的开发使用光滑的高密度导电聚合物薄膜，在基板电极上形成厚度受控的薄膜，并阐明了通过薄膜的电位和电流响应。膜内电子转移的催化功能也得到阐明。 (4)氧化还原功能的扩展及其在电子存储材料中的应用基于主链共轭体系作用于导电路径可以显着提高氧化还原活性的知识，我们将其应用于电催化剂。着眼于铁卟啉可以作为超氧化物氧化催化剂，我们研究了不稳定自由基物种的高灵敏度检测。使用它们作为电子存储位点，我们阐明了它们作为电荷存储材料的特性。结果表明，每单位可逆转移一个电子，并且可以以高稳定性进行高水平掺杂。