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光物質変換系との連結を目指した新規ナノシート型光捕集系の構築

公募研究

研究領域人工光合成による太陽光エネルギーの物質変換:実用化に向けての異分野融合
研究課題/領域番号 25107521
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関首都大学東京

研究代表者

高木 慎介  首都大学東京, 都市環境科学研究科, 准教授 (40281240)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード人工光合成 / 分子系光触媒 / ナノシート / 粘土鉱物 / 人工光捕集系 / ポルフィリン / ナノ材料 / エネルギー移動 / 光捕集系
研究実績の概要

本研究の課題は、人工光捕集系と光物質変換系の連結である。人工光捕集系としては、ナノシート上に高密度配列した色素集合体を用い、光物質変換系としては、金属ポルフィリンを増感剤としたシクロヘキセンの酸素化反応などをターゲットとしている。本研究においては、ナノシート上における物質変換反応に重点を置いて研究を進めた。ナノシートとしてはサポナイト型粘土鉱物を、増感剤としてはGa, Sb, Ruなどを中心元素とするポルフィリン類を用いた。その結果、増感剤をナノシート上に担持することで、非担持状態に比べて、その安定性が著しく向上することを見いだした。非担持状態においては、増感剤は光照射中に速やかに分解していくのに対し、ナノシート上においては分解が抑制されることに加えて、その分解の機構も異なり、その分解物も光触媒活性を有することを見いだした。これらの研究成果により、光捕集系と連結しうるナノシート上における光物質変換反応に対して大きな足がかりを得た。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 3件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Photochemical Chlorination and Oxygenation Reaction of Cyclohexene Sensitized by Ga(III) Porphyrin-Clay Minerals System with High Durability and Usability2015

    • 著者名/発表者名
      T. Tsukamoto, T. Shimada, T. Shiragami, S. Takagi
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 88 号: 4 ページ: 578-583

    • DOI

      10.1246/bcsj.20140378

    • NAID

      130005064986

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Remarkable stimulation of emission quenching on clay surface2015

    • 著者名/発表者名
      K. Sato, K. Matsubara, S. Hagiwara, K. Saito, M. Yagi, S. Takagi, T. Yui
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 31 号: 1 ページ: 27-31

    • DOI

      10.1021/la504597t

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Structure resembling effect of clay surface on photochemical properties of meso-phenyl or pyridyl-substituted monocationic antimony(V) porphyrin derivatives2015

    • 著者名/発表者名
      T. Tsukamoto, T. Shimada, S. Takagi
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 5 号: 11 ページ: 8479-8485

    • DOI

      10.1039/c4ra15650a

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Surface-Fixation Induced Emission” of Porphyrazine Dye by a Complexation with Inorganic Nanosheets2014

    • 著者名/発表者名
      Ishida, Yohei; Shimada, Tetsuya; Takagi, Shinsuke
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 118 号: 35 ページ: 20466-20471

    • DOI

      10.1021/jp506766t

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Microstructures of Porphyrin/Viologen Monolayer on the Clay Surface: Segregation or Integration?2014

    • 著者名/発表者名
      S. Konno, T. Fujimura, Y. Ohtani, T. Shimada, H. Inoue, S. Takagi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 118 号: 35 ページ: 20504-20510

    • DOI

      10.1021/jp5076274

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Switching of Energy Transfer Reaction by the Control of Orientation Factor between Porphyrin Derivatives on the Clay Surface2014

    • 著者名/発表者名
      Miharu Eguchi, Yo Watanabe, Yuta Ohtani, Tetsuya Shimada, Shinsuke Takagi
    • 雑誌名

      Tetrahedron Lett.

      巻: 55 号: 16 ページ: 2662-2666

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2014.03.027

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Adsorption and photochemical behaviors of the novel cationic xanthene derivative on the clay surface2014

    • 著者名/発表者名
      Yuta Ohtani, Yohei Ishida, Yuka Ando, Hiroshi Tachibana, Tetsuya Shimada and Shinsuke Takagi
    • 雑誌名

      Tetrahedron Lett.

      巻: 55 号: 5 ページ: 1024-1027

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2013.12.072

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pinning Effect for Photoisomerization of Dicationic Azobenzene Derivative by Anionic Sites of Clay Surface2014

    • 著者名/発表者名
      T. Umemoto, Y. Ohtani, T. Tsukamoto, T. Shimada, S.Takagi
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 50 号: 3 ページ: 314-316

    • DOI

      10.1039/c3cc47353h

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Photochemical Properties of Mono-, Tri-, Penta- Cationic Antimony(V) Metalloporphyrin Derivatives on Clay Layer Surface2013

    • 著者名/発表者名
      Tsukamoto, Takamasa; Shimada, Tetsuya; Takagi, Shinsuke
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A

      巻: 117 号: 33 ページ: 7823-7832

    • DOI

      10.1021/jp405767s

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Artificial Light-Harvesting Model in a Self-Assembly Composed of Cationic Dyes and Inorganic Nanosheet2013

    • 著者名/発表者名
      Ishida, Yohei; Shimada, Tetsuya; Takagi, Shinsuke
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 117 号: 18 ページ: 9154-9163

    • DOI

      10.1021/jp4022757

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Photochmical Energy Transfer in Three-Dimensional Clay-Porphyrin System2014

    • 著者名/発表者名
      H. Nishinaka, T. Eyama, Y. Ohtani, Y. Ishida, T. Shimada, S. Takagi
    • 学会等名
      2014 International Conference on Artificial Photosynthesis
    • 発表場所
      Hyogo (Japan)
    • 年月日
      2014-11-24 – 2014-11-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Photochemical Oxygenation of Cyclohexene Sensitized by Metalloporphyrin-Clay Complex2014

    • 著者名/発表者名
      S. Hoshino, T. Tsukamoto, T. Shimada, T. Shiragami, S. Takagi
    • 学会等名
      2014 International Conference on Artificial Photosynthesis
    • 発表場所
      Hyogo (Japan)
    • 年月日
      2014-11-24 – 2014-11-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Energy Transfer from Pyrene Derivative to Ru(Bpy)3 2+ on Clay Surface2014

    • 著者名/発表者名
      K. Sato, K. Saito, M. Yagi, S. Takagi, T. Yui
    • 学会等名
      2014 International Conference on Artificial Photosynthesis
    • 発表場所
      Hyogo (Japan)
    • 年月日
      2014-11-24 – 2014-11-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 色素-粘土ナノシート複合体におけるポルフィリン色素の特異な光化学挙動とその支配因子2014

    • 著者名/発表者名
      塚本孝政・嶋田哲也・高木慎介
    • 学会等名
      2014年光化学討論会
    • 発表場所
      北大
    • 年月日
      2014-10-11 – 2014-10-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 分子間相対配置 (分子間距離、配向、偏析状態)をコントロールした光エネルギー移動反応2014

    • 著者名/発表者名
      高木慎介
    • 学会等名
      新学術領域研究「柔らかな分子系」 第5回 ワークショップ
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 粘土/ポルフィリン積層構造の構築とその光化学的挙動2014

    • 著者名/発表者名
      西中裕雅・安藤友香・大谷優太・藤村卓也・嶋田哲也・高木慎介
    • 学会等名
      日本化学会春季年会
    • 発表場所
      愛媛大
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ナノ層状化合物に吸着したカチオン性金属フタロシアニンを増感剤としたシクロヘキセンの光誘起酸素化反応2014

    • 著者名/発表者名
      本名涼・塚本孝政・嶋田哲也・高木慎介
    • 学会等名
      日本化学会春季年会
    • 発表場所
      名古屋大
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 層状化合物-色素複合体の異方性と光機能2013

    • 著者名/発表者名
      高木慎介
    • 学会等名
      日本磁気科学会研究会 第2回界面磁気科 学シンポジウム
    • 発表場所
      首都大
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 新規ナノシート型人工光捕集系の構築2013

    • 著者名/発表者名
      高木慎介
    • 学会等名
      島根大学物質科学科セミナー
    • 発表場所
      島根大
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 無機ナノシート層間におけるポルフィリンの無会合かつ高密度インターカレーションとその光化学的挙動2013

    • 著者名/発表者名
      藤村卓也・小野寺真吾・立花宏・井上晴夫・笹井亮・嶋田哲也・高木慎介
    • 学会等名
      光化学討論会
    • 発表場所
      愛媛大
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 層状化合物(化学の要点シ リーズ 11)2014

    • 著者名/発表者名
      高木慎介,高木克彦
    • 総ページ数
      120
    • 出版者
      共立出版
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] 層状化合物2014

    • 著者名/発表者名
      高木慎介
    • 出版者
      共立出版
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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