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半導体の表面に光増感剤である色素を固定し、色素に光吸収を、半導体に電荷分離を役割分担させることで、可視光応答性のある不均一系光触媒の開発を試みた。この場合、色素の励起状態寿命中の電子の空間的な広がりの内に、半導体の活性点が存在することが必要となるが、半導体の表面に光増感剤である色素を固定し、色素に光吸収を、半導体に電荷分離を役割分担させることで、可視光応答性のある不均一系光触媒の開発を試みた。これら開発した増感光触媒系を利用して、これまで不均一系光触媒反応で実現されていない、可視光を用いた炭酸ガスの水による還元反応を試みた。以下に具体的な研究過程を示す。
ゼオライトや粘土にイオン交換法でチタンイオンを固定化したのち、ルテニウムビピリジル錯体やポリフィリン類を細孔内に“シップ-イン-ボトル"により固定することで、色素-半導体系をゼオライト細孔、粘土層間内に設計構築した。規定されたミクロ空間内では、色素の励起電子の空間的広がりと半導体の電子受け入れ準位の空間的広がりが交差する領域を効率よく実現でき、また、静電場やホストーゲスト相互作用により色素-半導体系の安定性の向上が実現できた。これを光触媒として可視光を利用した、炭酸ガスと水から、メタン、メタノールの定常的な合成を試みた。また、固定色素や半導体からの発光の収率と寿命の測定、光照射下でのESR測定やIR測定により反応中間体を検討し、ミクロ空間内での電子移動や光触媒反応機構を明確にすることで、ミクロ空間内に可視光応答の光触媒系を構築するための知見を得ることができた。
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