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。

在尝试构建异源空间并控制离子和电子的流动时，这项研究试图利用Prusian Blue Abalogue（PBA）玻璃和由Zn2+，咪唑和磷酸制成的玻璃。关于PBA玻璃，我们通过形成不饱和金属位点研究了结构的光催化能力，并检查了离子和电子在界面上的运动。通过机械玻璃制备了由COFE制成的PBA玻璃。 X射线衍射和差分扫描量热法证实了玻璃相变为均匀的玻璃相。在确认制备的玻璃在乙腈，水和乙醇等各种溶剂中的稳定性后，然后使用玻璃的可成型性将其掺入光催化细胞中，并确认由光催化反应促进了从CO2到CO和H2的转化。已经证实，与PBA晶体相比，界面构造提高了CO的选择性约10％。即使在乙腈/水混合物降低光电2后，该PBA玻璃也是稳定的。另一方面，使用Zn2+ - 咪唑磷酸玻璃在160°C融化晶体，以涂抹和分散卟啉配合物，然后使用医生刀片涂抹在ITO底物上以制备膜。使用此过程，制备了电化学细胞，并以相同的方式评估光催化剂，并证实了甲酸是以高效且高度选择性的方式从CO2产生的。二氧化碳不仅在一定程度上穿透玻璃的表面，而且渗透玻璃的内部，并且由于它与铁卟啉催化剂产生了良好的异质界面，因此被认为是催化活性。