2010 Fiscal Year Annual Research Report
高分子半導体のヘテロ接合形成に基づく高効率光電気化学反応システムの構築
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20550105
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
神原 貴樹 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (90204809)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
桑原 純平 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 助教 (70466655)
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| Keywords | 高分子半導体 / 導電性高分子 / 光電気化学 / エネルギー変換 / ヘテロ接合 / 光触媒 |
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| Research Abstract |
本研究は、種々のエネルギー準位の異なる高分子半導体の分子設計・合成を行い、異種高分子半導体からなる二重層フィルムのヘテロ接合を電極上に形成し、効率の良い光化学変換システムを構築することを目的とする。
本年度は、遷移金属錯体触媒を用いる芳香族化合物の直接的アリール化反応を利用した新規の共役系高分子の合成について検討を行い、従来の合成法よりも高分子量の共役系高分子が収率良く得られることを見出した。
有機金属重縮合法により得られた各種高分子半導体の溶解性を考慮して積層薄膜の調製を行った。また、低分子有機半導体の薄膜は真空蒸着法により調製した。そして、積層薄膜修飾電極を作成し、光電気化学特性の評価を行った。その結果、高分子半導体であるポリチオフェン(p型)とポリキノキサリン(n型)の積層電極では、ポリチオフェン薄膜表面での光電極反応性が逆転し、光アノード反応の挙動が確認された。一方、フタロシアニン蒸着膜(p型)とポリチオフェン(p型)の積層電極では、フタロシアニン薄膜表面での光カソード特性が大きく向上した。これは、ポリチオフェン薄膜の導入により、ITO電極からフタロシアニンへの正孔注入効率が向上したためと考えられる。
高分子半導体薄膜を光触媒として利用するために、各種高分子半導体による色素(メチレンブルー)の光触媒分解反応について試験研究を行った。その結果、高分子半導体の光吸収特性と光触媒反応には良い相関性が見られることが確認された。
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