ジアザポルフィリンを光捕集系に用いた人工光合成系の構築

使用二氮杂卟啉作为光捕获系统的人工光合作用系统的构建

• 批准号: 14J03432
• 负责人: 山本 雅納
• 金额: $ 1.86万
• 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: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J03432/
• 关键词: 人工光合成; 分子; 可視光; ポルフィリン; 光電気化学; 水分解; 色素増感; water oxidation; electron transfer; porphyrin; fullerene

可視光駆動による水の酸化反応を達成するには, 高い可視光捕集能, 十分長い励起寿命, 水系界面での耐久性, および高い酸化力を有する光捕集材料が欠かせない. しかしながらこれら要件を満たす材料が乏しいことから, 可視光の有効利用が困難であった. これに対し, 本研究では可視光応答性と耐久性を両立させた新規フッ素導入ポルフィリンや環縮小ポルフィリンを有機合成化学的に創生, 光捕集系として検討しており, 現在までに分子による人工光合成構築が可能な系をいくつか見出している (Yamamoto, M. et al. Chem. Sci. 2016, 7, 1430－1439; Chem. Commun. 2016, 52, 13702－13705; Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 3329－3333). この探索過程において, 水系界面に展開した分子触媒による水の酸化反応およびこれに付随する界面電子移動が依然として速度論的・熱力学的にボトルネックであること, および水性界面および水溶液での分子の耐久性が問題であることがわかった (Yamamoto, M. et al. ChemSusChem 2016, 81, 1028－1044). 本研究で得られた知見を踏まえ, 今後, これら課題を克服可能な材料を開発・利用することにより, より高効率の人工光合成系の構築が可能になると考えている.

为了实现可见光驱动的水氧化反应，具有高可见光捕获能力、足够长的激发寿命、水界面耐久性和高氧化能力的光捕获材料是必不可少的，因为可见光的有效利用一直很困难。缺乏满足这些要求的材料。在这项研究中，我们利用创造性的有机合成化学开发了新型氟化卟啉和环还原卟啉，它们具有可见光响应性和耐久性，我们正在将其作为光捕获系统进行研究，到目前为止，我们已经发现了几种可以利用分子构建人工光合作用的系统（Yamamoto, M. et al. Chem. Sci. 2016, 7, 1430-1439；化学，2016，13702-13705； 3329-3333）在这个探索过程中，我们发现水界面上部署的分子催化剂的水氧化反应和相关的界面电子转移仍然是动力学和热力学瓶颈，并且水界面和分子的耐久性。发现水溶液中存在问题（Yamamoto, M. et al. ChemSusChem 2016, 81, 1028-1044）。基于本研究中获得的知识，我们相信通过开发和使用可以克服这些问题的材料，将有可能构建更有效的人工光合作用系统。

项目成果

Visible Light-Driven Water Oxidation with Subporphyrin Sensitizer and Water Oxidation Catalyst

使用亚卟啉敏化剂和水氧化催化剂进行可见光驱动的水氧化

• DOI: 10.1039/c6cc07877j
• 发表时间: 2016
• 作者: Masanori Yamamoto; Yusuke Nishizawa; Pavel Chabera; Fusheng Li; Torbjorn Pascher; Villy Sundstrom; Licheng Sun;Hiroshi Imahori
• 通讯作者: Hiroshi Imahori

Synthesis, Photophysical Properties, and Photoelectrochemical Properties of Diazaporphyrin-[60]fullerene Linked Dyad

二氮杂卟啉-[60]富勒烯连接二元体的合成、光物理性质和光电化学性质

• 发表时间: 2014
• 作者: Masanori Yamamoto; Yuta Takano; Yoshihiro Matano; Kati Stranius; Nikolai V. Tkachenko; Helge Lemmetyinen;Hiroshi Imahori
• 通讯作者: Hiroshi Imahori

Visible Light-Driven Water Oxidation with Subporphyrin Sensitizer

使用亚卟啉敏化剂进行可见光驱动的水氧化

• 发表时间: 2016
• 作者: 山本 雅納・西澤 佑介・Pavel Chabera・田中 晃二・Villy Sundstrom・今堀 博

ルテニウム水分解触媒-ポルフィリン色素連結分子による可視光駆動水分解

钌水分解催化剂-卟啉染料连接分子的可见光驱动水分解

• 发表时间: 2015
• 作者: 山本 雅納・今堀 博

有機分子による人工光合成

利用有机分子进行人工光合作用