金属錯体の強発光によって制約を受けない過渡吸収分光観測と光触媒反応の未踏域開拓

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K05498
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 末延 知義 大阪大学, 工学研究科, 助教 (90271030)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 過渡吸収 / 金属錯体 / 光触媒 / ダイナミクス / 発光 / 反応機構

Outline of Annual Research Achievements

光触媒は、近年、有機合成分野でも幅広く利用されるようになり、熱励起では不可能とみなされる高難度物質変換反応を可能にするなど、光触媒反応系の開発は目覚ましい発展を遂げている。平成元年度に、新しい光源（400億分の1秒幅のパルス状の光の列）を利用して、強い蛍光や燐光等の発光に邪魔されること無く光励起された分子が100億分の1秒の時間スケールで起こす高速現象を観測できる時間分解過渡吸収スペクトル（TA）装置の開発と計測法を確立した。それを用いて、短寿命光活性種（励起状態、イオン、ラジカル、電荷キャリヤー、光反応中間体など）、反応中間体や遷移状態の直接その場観察を行った。これにより、光触媒反応の初期過程に生じるそれらの化学種の同定と寿命を計測できる準備ができた。そこで実際の光触媒反応を行いながら計測する準備を開始した。最初に、金属錯体と白金ナノ粒子を組み合わせる事で行う光水素発生反応をとりあげた。この反応は光触媒の代表的なものであり、シンプルであるが、実用的価値の高いものである。予備的な実験により光触媒の光励起状態への遷移、励起種から白金ナノ粒子への電子移動による白金ヒドリド種の生成を示唆する吸収および発光の過渡スペクトルを得る事ができた。再現性の確認、ならびに反応条件の変化による過渡スペクトルの変化の観察と理論式による照合ができれば、トップクラスのジャーナルに掲載される結果となるが、残念ながらコロナ禍による研究の中断と本申請代表者の退職により、本研究を終了した。