可視域有機半導体材料を用いた水中利用型高活性光触媒システムの創製研究

• Project/Area Number: 17029033
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 長井 圭治 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 助手 (30280803)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阿部 敏之 弘前大学, 理工学部, 助教授 (20312481) ; 顧 忠澤 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 客員教授 (70311438)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2006: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000); Fiscal Year 2005: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: 有機半導体 / 光触媒 / ベリレン / 光電機能 / フタロシアニン / 酸素発生 / ペリレン

Research Abstract

光触媒の可視光応答化は本特定領域研究のなかでも重要な課題の一つである我々の見いだした、ペリレン.フタロシアニンの光触媒特性は、可視光全域(<750nm)に応答する光触媒である点において新奇である。その可視応答性を維持しつつ、全有機系でありながら水中で安定に機能する点で、これまで基礎研究が中心であった有機系の光触媒に実用の可能性をもっている。
これまでに以下のような成果を上げた。
1)ペリレン・フタロシアニンに酸化イリジウム微粒子を担持することによって、光電気化学的に水を酸化し、酸素を発生することを明らかにした。これは、有機系で初めてかつ、可視光全域に応答するという意義を持つ。
2)ペリレン・フタロシアニンのフタロシアニンの中心金属をコバルトとすることで、酸素が1)よりも高効率に発生することを明らかにした。
3)ペリレン・フタロシアニンの積層の順番を逆にしたフタロシアニン・ペリレン系が光電気化学的に水中で、可視光全領域に応答して、還元反応を起こすことを明らかにした。
4)ペリレンをC60に変えた系(フタロシアニン・C60系)が、可視光全域(<750nm)に応答する光触媒特性として、水中で安定に還元反応を起こすことを明らかにした。
5)これらの有機半導体触媒の高表面積化のために、透明半導体を低密度化することは意義深い。今回は、酸化スズをエレクトロスピニング法によりナノファイバー化した。

Research Products

• [Journal Article] Photoelectrode Characteristics of an Organic Bilayer in Water Phase Containing a Redox Molecule (2007)
  • Author(s): Toshiyuki Abe, Keiji Nagai, Takeshi Matsukawa, Akio Tajiri, Takayoshi Norimatsu
  • Journal Title: J. Solid State Electlochemistiy 11 (2) Pages: 303-309
• [Journal Article] An Efficient Oxidation at Photofunctional Interface of Phthalocyanine in Combination with Fullerene (2007)
  • Author(s): Toshiyuki Abe, Keiji Nagai, Hiromasa Ichinohe, Takanobu Shibata, Akio Tajiri, Takavoshi Norimatsu
  • Journal Title: J. Electroanal. Chem. 599 (l) Pages: 65-71
• [Journal Article] The Novel Photofunctions of Bilayer of p-Type Phthalocyanines and n-Type Organic Semiconductors as Photoelectrode in the Water Phase (2007)
  • Author(s): Toshiyuki Abe, Keiji Nagai
  • Journal Title: Organic Electronics 8 (2-3) Pages: 262-271
• [Journal Article] Dioxygen-Evolving a perylene derivative/cobalt phthalocyanine organic bilayer photoelectrocatalyst responsive to a widesnread visible light of<750nm" (2006)
  • Author(s): Toshiyuki Abe, Keiji Nagai, Masao Kaneko, Kabutomori Satoko, Akio Tajiri, Takayoshi Norimatsu
  • Journal Title: Angew. Chem. Internl. 45 (17) Pages: 2778-2781
• [Journal Article] SnO_2 target with controllable microstructure and thickness for generating extreme ultraviolet light (2006)
  • Author(s): Chao Pan, Zhong・Ze Gu, Keiji Nagai, Takayoshi Norimatsu, Tomoya Birou, Kazuhisa Hashimoto, Yoshinori Shimada
  • Journal Title: J. App]. Phys., 100 (1) 100 (1) Pages: 16104-16104
• [Journal Article] Angular distribution control of extreme ultraviolet radiation from laser-produced plasma by manipulating the nanostructure of low-density SnO_2 targets (2006)
  • Author(s): Keiji Nagai, QinCui Gu, ZhongZe Gu, Tomoharu Okuno, Shinsuke Fujioka, Hiroaki Nishimura, YeZheng Tao, Yuduri Yasuda, Mitsuo Nakai, Takayoshi Norimatsu, Yoshinori Shimada, Michiteru Yamaura, Hidetsugu Yoshida, Masahiro Nakatsuka, Noriaki Miyanaga, Katsunobu Nishihara, Yasukazu Izawa
  • Journal Title: Appl.Phys.Lett. 88(9) Pages: 94102-94102
• [Journal Article] Dioxygen-Evolving a perylene derivative/cobalt phthalocyanine organic bilayer photoelectrocatalyst responsive to a widespread visible light of <750nm (2006)
  • Author(s): Toshiyuki Abe, Keiji Nagai, Masao Kaneko, Kabutomori Satoko, Akio Tajiri, Takayoshi Norimatsu
  • Journal Title: Angew.Chem.Internl. (in press)
• [Journal Article] Wide Visible Light-Induced Dioxygen Evolution at an Organic Photoanode Coated with a Noble Metal Oxide Catalyst (2006)
  • Author(s): Toshiyuki Abe, Keiji Nagai, Toshinari Ogiwara, Sou Ogasawara, Masao Kaneko, Akio Tajiri, Takayoshi Norimatsu
  • Journal Title: J.Electroanal.Chem. 587(1) Pages: 127-132
• [Journal Article] Fabrication of Photo-Encoded Beads for Bioanalysis (2005)
  • Author(s): Han Yang, Keiji Nagai, Xiangwei Zhao, Haihua Chen, Zhong-Ze Gu
  • Journal Title: J Nanosci.Nanotechnol. 5(11) Pages: 1821-1825
• [Journal Article] Novel Photocathodic Characteristics of Organic Bilaye Composed of a Phthalocyanine and a Perylene Derivative in Water Phase Containing a Redox Molecule (2005)
  • Author(s): Toshiyuki Abe, Keiji Nagai, Kouki Sekimoto, Akio Tajiri, Takayoshi Norimatsu
  • Journal Title: J.Electroanal.Chem, 583(2) Pages: 327-332
• [Journal Article] Novel Photoelectrode Characteristics of Phthalocyanine/Fullerene Organic Bilayer in Water Phase (2005)
  • Author(s): Toshiyuki Abe, Keiji Nagai, Kouki Sekimoto, Akio Tajiri, Takayoshi Norimatsu
  • Journal Title: Electrochem.Commun. 7(11) Pages: 1129-1132