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2016 年度 実施状況報告書

可視~近赤外域応答型の有機p-n接合体系光触媒システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K05595
研究機関弘前大学

研究代表者

阿部 敏之  弘前大学, 理工学研究科, 教授 (20312481)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード有機半導体 / p-n接合体 / 光電極 / 光触媒 / 可視光応答性 / 近赤外光応答性
研究実績の概要

本年度はまず、前年度に見いだしたペリレン誘導体(PTCBI, n型)と鉛フタロシアニン(PbPc, p型)からなる有機p-n接合体系光触媒材料(以下、ITO/PTCBI/PbPcと略す)について、より詳細な検討を行った。ITO/PTCBI/PbPcを光アノードとして用いて、その安定性をFeII(CN6)4-(電子ドナー)存在下で調べた。1時間の反応時間を1サイクルとして、ITO/PTCBI/PbPc を10サイクル繰り返し使用しても、各サイクルあたりの活性(アウトプット=還元生成物である水素発生量)はほぼ一定の値を示し、累積の水素発生量とサイクル数は一次の相関を示した。この結果から、本光触媒材料の比較的長期にわたる耐久性が確認された。
また、可視~近赤外光に応答するPTCBI/PbPc系光触媒材料の有効性を一層確かなものとするために、バンドパスフィルターRT830を用いて近赤外光のみを照射する方法で光触媒実験を行った。近赤外光の照射だけでもPTCBI/PbPc系では光触媒反応が進行した。その一方で、p型層として可視光のみを吸収する無金属フタロシアニン(H2Pc, p型)を用いたPTCBI/H2Pc対照系では、同様の照射条件下でも光触媒反応は起こらなかった。以上のことから、本研究を通して、より効率的な光触媒反応を進めるためには、広域太陽光に応答する光触媒材料の適用が有効であることを実証することができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究を通して、光触媒反応を進める上で広域太陽光の利用が有効であることを実証することができ、平成27年度および28年度の結果を国際的学術論文誌上で公表した。

今後の研究の推進方策

有機p-n接合体系は先行の無機半導体光触媒では実現が難しかった利用波長域の広域化を可能とする光触媒であることを実証した。広域太陽光に応答するより活性な有機p-n接合体を探索するとともに、広域太陽光を利用できる、いわゆる有機光触媒をどのように実用するか、具体的なターゲットを定めるトライアルを進めることも視野に入れたい。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Novel Photocatalytic Material of Organic p-n Bilayer Responsive to Near-Infrared Energy2017

    • 著者名/発表者名
      D. Mendori, T. Hiroya, M. Ueda, M. Sanyoushi, K. Nagai, T. Abe
    • 雑誌名

      Appl. Catal. B: Environmental

      巻: 205 ページ: 514-518

    • DOI

      10.1016/j.apcatb.2016.12.071

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 妻鳥大輝、長井圭治、阿部敏之2017

    • 著者名/発表者名
      可視~近赤外領域の光エネルギーに応答する n-ペリレン誘導体/p-鉛フタロシアニン系光触媒材料
    • 学会等名
      電気化学会第84回大会
    • 発表場所
      首都大学東京
    • 年月日
      2017-03-25 – 2017-03-27
  • [学会発表] 可視~近赤外応答性を有するペリレン誘導体/鉛フタロシアニン系有機p-n接合体の光触媒活性2016

    • 著者名/発表者名
      妻鳥大輝, 廣谷昂駿, 上田めぐみ, 算用子容睦, 長井圭治, 阿部敏之
    • 学会等名
      電気化学会東北支部 第29回東北若手の会
    • 発表場所
      浅虫温泉(青森県青森市)
    • 年月日
      2016-11-25 – 2016-11-26
  • [学会発表] Photoelectrochemical and photocatalytic studies of perylene derivative/lead phthalocyanine p-n bilayer responsive to VIS~NIR photoenergy2016

    • 著者名/発表者名
      Daiki MENDORI, Keiji NAGAI, Toshiyuki ABE
    • 学会等名
      平成28年度化学系学協会東北大会
    • 発表場所
      いわき明星大学
    • 年月日
      2016-09-10 – 2016-09-11

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公開日: 2018-01-16  

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