研究課題
(1)MPS/TNS階層薄膜での光誘発電荷分離:メソポーラスシリカ(MPS)とチタニアナノシート(TNS)を、それぞれ、ゾルゲル焼成とスピンコート法で連続的に石英ガラス基板上に階層化し、MPSとTNSにはそれぞれ、光増感剤としてカチオン性ポルフィリン(TMPyP)と電子受容体(MV2+)を取り込ませた。この薄膜に紫外光を照射すると、MV2+の1電子還元とTMPyPの1電子酸化体が共役して生成することを見いだした。この結果は、両無機界面を介して、電子移動が起こっていることを示している。しかもこの反応系で興味深いのは、電荷分離状態が極めて長時間、安定に存在することである。この化学ポテンシャルが高い反応活性中間体が長寿命で生き残ることが出来れば、太陽光のように分散したエネルギー状態の光子をいくつも共役して利用でき、植物光合成類似のZスキーム型反応系を構築できる要素技術が確立した。(2)アルミ含有メソポーラスシリカと酸化チタンとのナノ複合化:金属酸化物半導体をつかった水浄化システムの実現に向けて、微量に存在する汚染物質を効率的に捕集・分解する反応系のモデル化とその検証を行った。その結果、アルミ含有メソポーラスシリカに固定化したナノ分散した酸化チタンが環境汚染物質の濃縮とその高効率分解に有効であることを見出した。これにより、バルクの酸化チタンよりも環境汚染物質を高効率分解するシステムを構築した。(3)導電性ポリマーと酸化物半導体との複合化とその光挙動:ニオブ酸カリウムは層状構造を持つ半導体である。この層間のカリウムイオンは、有機カチオンで交換可能である。本検討では、層間にアニリンの塩酸塩をインタカレーションさせ、過硫酸ナトリウムを触媒として層間内重合させると、赤色のアニリンポリマーが得られる。この複合体に半導体が励起する紫外光を照射すると、ポリアニリンが1電子還元され、青色のエメラルジン骨格に変わる。この1電子還元状態は、雰囲気の酸素により速やかに再酸化されて赤色に戻る。このレドックスクロミズムは、従来例のないタイプのクロミック現象であり、機能材料化が期待される。
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