コイル・グロビュール転移を電子輸送駆動源とした人工光合成ゲルの設計

以线圈-球体转变为电子传输驱动源的人工光合凝胶的设计

• 批准号: 21K18998
• 负责人: 桶葭 興資
• 金额: $ 3.99万
• 依托单位: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18998/
• 关键词: 相転移; 電子; 酸化還元; 水素; ビオロゲン; イソプロピルアクリルアミド; コイル・グロビュール; 人工光合成; ゲル; 相転移; 電子; 酸化還元; 水素; ビオロゲン; イソプロピルアクリルアミド; コイル・グロビュール; 人工光合成; ゲル

持続可能な社会の実現を目指す科学技術に挑戦するため、本研究では、高分子のコイル・グロビュール転移を駆動源とした電子輸送組織の構築を目指し、特に、高分子の転移挙動を電子輸送の駆動源とした高分子担持型の触媒ナノ粒子を設計している。電子輸送分子Viologenの酸化還元変化に誘起される高分子のコンフォメーション変化（伸張/収縮）を利用して、新たな電子輸送メカニズムを提唱する。高分子の転移挙動を用いることで、拡散に依存していた律速段階の解決を目的とする。以下に主な研究内容を記す。1.人工光合成ゲルの設計においてViologenは重要な電子輸送の役割を持つ。ここでViologenの酸化還元変化に伴って、相転移を示す共重合３元系の高分子の作製に成功した。Viologenの酸化状態で高分子は伸長、および還元状態で収縮した形態であることを明らかにした。2. 上記の高分子が結合したPtナノ粒子の複合組織作製に成功した。これは、高分子が伸長収縮によって電子輸送に有効なPt触媒表面との距離に配置することがねらいである。得られた複合組織は、水中で分散安定状態を確認できており、光化学反応を開始させた際、高効率な電子輸送が期待できる。上記の内容について本研究に関わる学会発表５件行い、活発な議論を通して進めた。これを基に本研究の多角的なアプローチが計画できており、三年目の研究を遂行するにあたり重要なステップを踏んだ。

为了挑战旨在实现可持续社会的科学技术，这项研究旨在建立一个由聚合物的线圈圆环转移驱动的电子传输结构，尤其是设计了聚合物支持的催化剂纳米颗粒，以作为电子传输的动力源来设计。我们通过利用电子传输分子VIologen引起的聚合物的构象变化（拉伸/收缩）提出了一种新的电子传输机制。通过使用聚合物的过渡行为，目的是解决取决于扩散的速率限制步骤。主要的研究主题如下列出。 1。Viologen在人工光合凝胶设计中在电子传输中起重要作用。在这里，由于VIologen的氧化 - 雷克斯变化，成功产生了表现出相变的共聚物三元聚合物。据透露，在氧化的Viologen氧化状态中的聚合物在拉长和减少状态下以收缩形式。 2。为与上述聚合物结合的PT纳米颗粒成功产生了复合组织。这旨在将聚合物放置在距PT催化剂表面距离的距离上，该聚合物可通过延伸和收缩进行电子传输有效。所得的复合结构已被证实是水中稳定的分散体，并且在开始光化学反应时可以预期电子传输高效。上述内容介绍了与这项研究有关的五次学术会议，该计划是通过积极的讨论进行的。基于此，计划了多方面的这项研究方法，并在进行研究的第三年时采取了重要的步骤。