垂直貫通ナノチャンネル積層膜を反応場とする光触媒反応系の構築

以垂直穿透纳米通道堆叠薄膜为反应场的光催化反应体系的构建

基本信息

批准号：
22K05215
负责人：
浅岡定幸
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05215/
关键词：
光触媒反応

项目摘要

(1) 連結点の分子設計：親・疎水鎖の連結点の側方に短鎖アルキル基を介してアジド基を導入した両親媒性液晶ブロック共重合体（lBC）の合成に成功した。得られたlBCは薄膜中で、対応するアジド基を持たないlBCと同等の、垂直配向シリンダー型のミクロ相分離構造を与えたことから、側方アジド基の導入によるナノ構造への影響はほとんどないことを確認した。現在、末端アルキンを有するReビピリジン錯体および亜鉛ポルフィリンユニットを設計・合成し、Click反応による導入を検討中である。(2) 疎水性マトリクス部の利用：ビフェニルは架橋性を持たないため、自立膜を作製することができない。そこで架橋部として少量のスチルベンまたはカルコンをモノマーユニットとして共重合させることにより、自立膜の作製を検討した。現在、自立膜としての強度を確保するため、共重合体比の最適化に取り組んでいる。また、液晶部を集光部として利用することを目的として、ビフェニルの他に共役系を拡張した芳香族メソゲンについても検討し、波長領域の拡張を目指した。本年度はまず、フェニル基間をジアセチレンユニットで連結した構造について検討を進め、シリンダー型のミクロ相分離構造の形成を確認した。(3) 親水性シリンダー部の利用：多孔質膜上に成膜したlBC膜に対して、Ptナノ粒子溶液を通じることによって、Ptナノ粒子との複合化を試みた。シリンダーよりも大きな径をもつPtナノ粒子はlBC膜表面に堆積するものの、ファウリングを起こさず、水の透過流束は維持されることを確認した。この複合膜についてはシリンダー出口付近を反応場とする系として利用することを想定している。

（1）连接点的分子设计：我们成功合成了一种两亲性液晶嵌段共聚物（IBC），其中通过短链烷基在母链和疏水链之间的连接点一侧引入叠氮基团。在薄膜中，所得的lBC具有与相应的不含叠氮基团的lBC相同的垂直取向的圆柱形微相分离结构，表明横向叠氮基团的引入对纳米结构影响很小。我们目前正在设计和合成带有末端炔烃和锌卟啉单元的Re联吡啶络合物，并正在考虑通过点击反应引入它们。 (2)疏水基质的利用：由于联苯不具有交联特性，因此不可能形成自支撑膜。因此，我们研究了通过共聚少量二苯乙烯或查耳酮作为单体单元作为交联部分来制备自支撑膜。目前，我们正在努力优化共聚物比例，以确保自支撑膜的强度。此外，为了将液晶部分用作集光部分，我们还研究了除联苯之外具有扩展共轭体系的芳香族介晶，旨在扩大波长范围。今年，我们首次研究了苯基通过联乙炔单元连接的结构，并证实了圆柱形微相分离结构的形成。 (3)亲水性圆柱部分的利用：我们尝试通过使Pt纳米颗粒溶液穿过多孔膜上形成的IBC膜来与Pt纳米颗粒形成复合物。经证实，尽管直径大于圆柱体的Pt纳米颗粒沉积在IBC膜表面上，但它们不会引起结垢并且保持了水渗透通量。假设该复合膜将用作以圆筒出口附近作为反应场的系统。