多機能性金属ポルフィリン組織体の構築と界面を利用した光誘起電子移動反応

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14050035
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 大倉 一郎 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 教授 (90089821)
• 研究分担者: 天尾 豊 大分大学, 工学部, 助教授 (80300961)
• キーワード: バイオテクノロジー / 触媒・化学プロセス / 酵素反応 / 水素 / 新エネルギー

研究概要

本研究は高機能性を有する分子配列された多機能性金属ポルフィリン組織体を合成し、光励起分子内電子移動過程を明らかにするとともに、本系を利用した光水素発生システムの構築を目指すものである。
従来より均一系による光水素発生反応では電子供与体-光増感剤-電子伝達体-触媒よりなる4成分系がよく用いられている。本反応では光励起された光増感剤と電子伝達体との間の電荷分離過程が反応速度を支配する重要なステップである。そこで光増感剤と電子伝達体とを結合し、光励起分子内電子移動が容易に進行する光増感剤組織体を合成すれば、光増感作用と電子伝達作用との複合的機能を持つことが期待され、より効率の良い光水素発生系の構築が可能である。また、ミセル等の界面を利用すれば、静電反発による電荷分離効率の向上が期待される。
本年度は電子供与体-光増感剤-電子伝達体-触媒より成る均一系4成分系による光水素発生を行い、各成分化合物の合成を行った。特に、ポルフィリン、フタロシアニンを中心とした光増感剤の開発を行い、光化学的性質を調べるとともに、反応機構の解明を行った。これら4成分系において得られた結果に基づき、電子伝達体結合型光増感剤の設計・合成を行っている。その中、ビオローゲン結合型ポルフィリンおよびビオローゲン結合型ルテニウム錯体では分子内に結合している光増感剤とビオローゲンとの間で光励起分子内電子移動が起こり、効率の良い電荷分離および光水素発生反応が進行することがわかった。
さらに、効率の良い光水素発生を行うには電荷分離効率、および触媒との電子伝達の向上が重要であることを明らかにし、電荷分離効率の向上には、電荷分離種同士の再結合抑制が重要であり、現在ミセル界面による静電反発の利用を検討している。

研究成果

• [文献書誌] Keisuke Asai: "Novel pressure-sensitive paint cryogenic and unsteady wind-tunnel testing"J.Thermophysics Heat Trans.. 16. 109-115 (2002)
• [文献書誌] Yutaka Amao: "Photoinduced hydrogen production with the system containing water-soluble viologen-linked porphyrins and hydrogenase"J.Mol.Catal., B : Enzymic. 17. 9-21 (2002)
• [文献書誌] Yutaka Amao: "Optical molecular thermometer based on the fluorescene of fullerene dispersed in poly(methyl methacrylate) film"Bull.Chem.Soc.Jpn.. 75. 389-391 (2002)
• [文献書誌] Yutaka Amao: "An optical sensing material for trace analysis of oxygen. Metalloporphyrin dispersed in poly(1-trimethylsilyl-1-propyne)film"Polymer J.. 34. 411-417 (2002)
• [文献書誌] Kara Mochizuki: "Development of oxygen sensing system by T-T absorption at stationary state of quenching"Electrochem.. 80. 416-417 (2002)
• [文献書誌] Yuji Fujiwara: "Optical oxygen sensor based on fluorescence change of pyrene-1-butyric acid chemisorption film on an anodic oxidation aluminium plate"Anal.Chim.Acta. 471. 1883-1887 (2002)
• [文献書誌] 大倉一郎: "新版 生物工学基礎"講談社サイエンティフック. 148 (2002)