イオン伝導整流性を示すMOFヘテロ界面の構築

具有离子传导整流特性的 MOF 异质界面的构建

基本信息

批准号：
22KF0218
负责人：
堀毛悟史
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0218/
关键词：
イオン伝導金属－有機構造体ガラス二酸化炭素還元

项目摘要

本研究で目的とするヘテロ界面構築およびイオン・電子の流れの制御を試みるにあたり、プルシアンブルー類似体（Prusian Blue Analogue, PBA）ガラスおよびZn2+とイミダゾール、リン酸からなるガラスの利用を試みた。PBAガラスについては、構造が有する不飽和金属サイトの形成による光触媒能の検討を通し、界面でのイオン、電子の移動について検討を行った。機械的ガラス化によってCoFeからなるPBAガラスを作製した。X線回折および示差走査熱量測定によって均一なガラス相に変化していることを確認した。調製したガラスはアセトニトリル、水、エタノールなど、さまざまな溶媒に対して安定であることを確認した後、ガラスの成形加工性を利用し光触媒セルへと組み込み、光触媒反応によってCO2からCOとH2への変換が促進されることを確認した。界面構築により、PBA結晶と比較してCO選択性が約10%向上していることが確認された。このPBAガラスはアセトニトリル/水混合溶液中で6時間の光CO2還元を行った後も安定であった。一方Zn2+－イミダゾールリン酸塩ガラスについては、160℃で結晶融解することを利用し、鉄ポルフィリン錯体をドープ、分散させたのち、ITO基板にドクターブレードを利用して塗布し、膜作成を行った。これを利用して電気化学セルを作成し、同様に光触媒評価を行ったところCO2からギ酸を高効率、高選択的に生成することを確認した。CO2はガラスの表面だけではなくある程度のガラス内部まで侵入し、鉄ポルフィリン触媒と良好なヘテロ界面を構築していることによる触媒活性と捉えられる。

为了构建异质界面并控制离子和电子的流动（这是本研究的目标），我们尝试使用普鲁士蓝类似物（PBA）玻璃和由 Zn2+、咪唑和磷酸制成的玻璃。对于PBA玻璃，我们检查了由于其结构中不饱和金属位点的形成而产生的光催化能力，并研究了界面处离子和电子的运动。采用机械玻璃化法制备了由CoFe组成的PBA玻璃。通过X射线衍射和差示扫描量热测定证实相已转变为均匀的玻璃相。确认所制备的玻璃对乙腈、水、乙醇等各种溶剂稳定后，利用玻璃的成型性将其装入光催化电池中，通过光催化反应将CO2转化为CO和H2。被提升了。经证实，与 PBA 晶体相比，界面结构将 CO 选择性提高了约 10%。即使在乙腈/水混合溶液中进行光二氧化碳还原 6 小时后，这种 PBA 玻璃仍保持稳定。另一方面，对于Zn2+-咪唑磷酸盐玻璃，利用160℃的晶体熔化来掺杂和分散铁卟啉络合物，然后使用刮刀将其涂覆在ITO基板上以形成薄膜。利用这一点，我们创建了一种电化学电池并进行了类似的光催化评估，结果证实甲酸可以高效率和高选择性地由二氧化碳生产。催化活性被认为是由于CO2不仅渗透到玻璃表面，而且在一定程度上渗透到玻璃内部，并与铁卟啉催化剂建立了良好的异质界面。