リチウムイオン内包フラーレンを用いた酸化還元複合光触媒システムの構築

锂离子内嵌富勒烯氧化还原复合光催化体系的构建

• 批准号: 13J00627
• 负责人: 川島 雄樹
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J00627/
• 关键词: 金属内包フラーレン; 超分子; 電荷分離; 人工光合成; 触媒; 太陽電池; 有機デバイス; 光電子移動; 再配列エネルギー; エレクトロニックカップリング; フラーレン; クロリン; イオン間相互作用; エレクトロカップリングターム; マーカス理論

リチウムイオン内包フラーレンを電子アクセプターとする超分子系の電荷分離システムの構築に関する研究が大きく進展した。その成果は原著論文として３報掲載された。これらの電荷分離システムは、酸化還元複合光触媒系において非常に重要な要素である。採用初年から構築した電荷分離システムは、光誘起電子移動のみによって電荷分離状態を生成していた。そこで今年度は、イオン添加によって制御される熱的な電荷分離と光照射による電荷分離を組み合わせ、超分子3量体内での二段階の電子移動反応が進行する電荷分離システムの構築を行った。その結果、熱的な電荷分離を起こすことが出来た。この電荷分離状態は非常に安定である。また得られた超分子に光照射を行うとポルフィリンが励起され、ポルフィリンから電子ドナーへの光誘起電子移動が進行した。さらに、リチウムイオン内包フラーレン: Li+@C60を電子アクセプターに、環状ポルフィリン２量体および環状分子（[4]cycloanthanthrenylene）を電子ドナーとする錯形成定数が大きな超分子を構築し、電荷分離システムとしての性能評価を行った。環状ポルフィリン２量体を用いた際の錯形成定数は10^6 M^-1と大きな値を得ることが出来た。また電荷分離寿命も0.56 msと非常に長寿命であった。電荷分離システムの構築の過程で得られた知見は、酸化還元複合光触媒系のみならず太陽電池や有機デバイスなどの作製においても有益なものである。太陽電池への応用は昨年度報告済みであるほか、本年度は得られた電荷分離システムを用いた有機デバイスの作製も試みた。

以锂离子内嵌富勒烯为电子受体构建超分子电荷分离体系的研究取得重大进展。结果发表在三篇原创论文中。这些电荷分离系统是氧化还原复合光催化系统中非常重要的元素。从采用第一年开始构建的电荷分离系统仅通过光诱导电子转移产生电荷分离状态。因此，今年，我们将通过离子添加控制的热电荷分离和通过光照射的电荷分离相结合，构建了一个电荷分离系统，其中超分子三聚体内进行两步电子转移反应。结果，可能发生热电荷分离。这种电荷分离状态非常稳定。此外，当用光照射所获得的超分子时，卟啉被激发，并且进行从卟啉到电子供体的光诱导电子转移。此外，我们利用锂离子内嵌富勒烯：Li+@C60作为电子受体，环状卟啉二聚体和环状分子（[4]环蒽嵌蒽基）作为电子供体，构建了具有大络合常数的超分子，并将其用作电荷分离系统进行了绩效评估。当使用环状卟啉二聚体时，我们能够获得 10^6 M^-1 的大复合物形成常数。电荷分离寿命也极长，为 0.56 ms。在构建电荷分离系统过程中获得的知识不仅对于氧化还原复合光催化剂系统有用，而且对于太阳能电池和有机器件的生产也有用。去年报道了在太阳能电池中的应用，今年我们还尝试使用获得的电荷分离系统创建有机器件。

项目成果

リチウムイオン内包フラーレンとアニオン性フタロシアニンの超分子形成と長寿命電荷分離状態生成

锂离子内嵌富勒烯和阴离子酞菁的超分子形成以及长寿命电荷分离态的产生

• 发表时间: 2014
• 作者: Y. Yamamoto and K. Takeuchi;T. Morisawa;川島 雄樹・大久保 敬・間瀬 謙太朗・福住 俊一
• 通讯作者: 川島 雄樹・大久保 敬・間瀬 謙太朗・福住 俊一

内包フラーレンを用いた光電変換装置

使用内嵌富勒烯的光电转换装置

• 发表时间: 2015

Photoinduced Electron Transfer From Sc_3@C_<80> to Li^+@C_60

从 Sc_3@C_<80> 到 Li^ @C_60 的光致电子转移

• 发表时间: 2013
• 作者: 平山悟;古川壮一;荻原淳;安井雅人;森永康;川島 雄樹
• 通讯作者: 川島 雄樹

Long-Lived Photoinduced Charge Separation in Inclusion Complexes Composed of a Phenothiazine-Bridged Cyclic Porphyrin Dimer and Fullerenes

• DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b09147
• 发表时间: 2015-10
• 期刊: Journal of Physical Chemistry C
• 影响因子: 3.7
• 作者: Takuya Kamimura;K. Ohkubo;Y. Kawashima;Shuwa Ozako;Ken-ichi Sakaguchi;S. Fukuzumi;F. Tani

Photoinduced Electron Transfer from Anionic Phthalocyanines to Li+@C60 and Light-Energy Conversion

从阴离子酞菁到Li @C60的光致电子转移和光能转换

• 发表时间: 2015
• 作者: 岡澤敦司;若林孝俊;利根川由奈;大川 領;川島 雄樹・大久保 敬・Vicente MANUEL BLAS-FERRANDO,・酒井 隼人・羽曾部 卓・Angela SASTRE-SANTOS・福住 俊一;利根川由奈(共著);川島 雄樹・大久保 敬・Vicente MANUEL BLAS-FERRANDO,・酒井 隼人・羽曾部 卓・Angela SASTRE-SANTOS・福住 俊一
• 通讯作者: 川島 雄樹・大久保 敬・Vicente MANUEL BLAS-FERRANDO,・酒井 隼人・羽曾部 卓・Angela SASTRE-SANTOS・福住 俊一