ミクロ空間を反応場とする色素増感した半導体光触媒の構築

以微空间为反应场构建染料敏化半导体光催化剂

• 批准号: 05750704
• 负责人: 山下 弘巳
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750704/
• 关键词: 色素増感; 光触媒; 半導体光触媒; ミクロ空間; ゼオライト; 人工光合成; 可視光応答性; 固定化触媒; 色素増感; 光触媒; 半導体光触媒; ミクロ空間; ゼオライト; 人工光合成; 可視光応答性; 固定化触媒

半導体の表面に光増感剤である色素を固定し、色素に光吸収を、半導体に電荷分離を役割分担させることで、可視光応答性のある不均一系光触媒の開発を試みた。この場合、色素の励起状態寿命中の電子の空間的な広がりの内に、半導体の活性点が存在することが必要となるが、半導体の表面に光増感剤である色素を固定し、色素に光吸収を、半導体に電荷分離を役割分担させることで、可視光応答性のある不均一系光触媒の開発を試みた。これら開発した増感光触媒系を利用して、これまで不均一系光触媒反応で実現されていない、可視光を用いた炭酸ガスの水による還元反応を試みた。以下に具体的な研究過程を示す。ゼオライトや粘土にイオン交換法でチタンイオンを固定化したのち、ルテニウムビピリジル錯体やポリフィリン類を細孔内に“シップ-イン-ボトル"により固定することで、色素-半導体系をゼオライト細孔、粘土層間内に設計構築した。規定されたミクロ空間内では、色素の励起電子の空間的広がりと半導体の電子受け入れ準位の空間的広がりが交差する領域を効率よく実現でき、また、静電場やホストーゲスト相互作用により色素-半導体系の安定性の向上が実現できた。これを光触媒として可視光を利用した、炭酸ガスと水から、メタン、メタノールの定常的な合成を試みた。また、固定色素や半導体からの発光の収率と寿命の測定、光照射下でのESR測定やIR測定により反応中間体を検討し、ミクロ空間内での電子移動や光触媒反応機構を明確にすることで、ミクロ空間内に可視光応答の光触媒系を構築するための知見を得ることができた。

通过固定在半导体表面上的光敏剂（是光敏剂），并在半导体之间分享光吸收在染料上的作用，并在半导体之间进行电荷分离，我们试图与可见光的光响应能力一起开发出异质的光催化剂。在这种情况下，有必要在染料的激发状态寿命期间存在于电子的空间传播中，但是通过固定染料，在半导体的表面上，染料是一种光敏剂，可以使染料能够吸收到半径的光和电荷分离，我们尝试将光构成光的光反应源。使用这些开发的敏化光催化剂系统，我们使用可见光尝试了二氧化碳气体与水的还原反应，直到现在迄今尚未在异质的光催化反应中实现。具体的研究过程如下所示。通过离子交换将钛离子固定在沸石和粘土上后，使用“船瓶”固定在孔内的双吡啶基络合物和多磷酸蛋白在孔中固定在孔中，以在沸石孔和粘土层中创建染料 - 造型 - 高度导向器系统。在定义的微地域内，可以有效地实现染料激发电子的空间扩散以及半导体的电子接受水平的空间扩散，并且可以通过静电场和宿主 - 宿主相互作用来改善染料 - 症状导向器系统的稳定性。使用它作为光催化剂，我们尝试使用可见光从二氧化碳和水中不断合成甲烷和甲醇。此外，通过测量固定染料和半导体，光照射下的ESR和IR测量的光发射的产率和寿命，并阐明了Microspace中的电子传递和光催化反应机制，我们能够获得用于在微观空间内使用可见光响应的光催化系统的知识。