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2015 年度 実施状況報告書

有機系太陽電池への適用を指向した近赤外光増感アップコンバージョン分子系の創製

研究課題

研究課題/領域番号 26620033
研究機関首都大学東京

研究代表者

久保 由治  首都大学東京, 都市環境科学研究科, 教授 (80186444)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードフォトンアップコンバージョン / ゲル / ボロン酸 / 近赤外線吸収色素
研究実績の概要

低強度かつ非コヒーレントな入射光でも達成される三重項-三重項消滅型フォトンアップコンバージョン(TTA-UC)は太陽光を有効利用できる手段として太陽電池への適用が期待されている。今年度は以下の項目について検討した。
1) ゲルマトリックス中でのTTA-UCの発現と評価:安定な励起三重項状態をもつ増感剤と発光剤を組み合わせる必要から,低酸素条件下,色素間の会合を避けながら高い拡散性を達成させなければならず,流動性の低いゲルの利用はその効率を下げる,一方,ゲルは意匠性があるというメリットがある。本研究では,ポリビニルアルコール(PVA)にベンゼン-1,4-ジボロン酸を架橋させることで容易に調製されるボロネートゲルのOH基に着目し,発光剤をグラフトさせたゲルでのUC特性を調査した。まず,フェニルボロン酸アンカー部位をもつジフェニルアントラセン(DPA-BA)を新規に合成し,除酸素したDMSO中にPt(II)オクタエチルポルフィリン(PtOEP)との共存下,小型レーザーモジュールを装備した蛍光分光光度計で測定をおこなった。その結果,本系のアップコンバージョン量子収率の閾値Ithが4.3 mW cm-2と算出され,われわれの評価系で精度の高いデータがとれることがわかった。また,DPAをグラフトしたボロネートゲルが調製され、PtOEPをドープさせることで6.8%(30.5 mW cm-2) のアップコンバージョン量子収率を得た。
2) 近赤外線吸収色素の合成:色価が高く光安定性に優れた長波長吸収色素の提案は本課題の重要な課題である。ジピロメテンホウ素錯体(BODIPY)をコアにπ共役を拡張させた近赤外線吸収色素を合成した。また,セレノフェンを導入した類縁体について,その重原子効果により一重項酸素の発生が示唆され,励起三重項状態をとり得る可能性が見出された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

小型レーザ―モジュールを装備したフォトンアップコンバージョン評価系を構築することに時間がかかったが,ようやく信頼性のあるデータが取れるようになった。

今後の研究の推進方策

通気条件下で,フォトンアップコンバージョン特性が維持できるゲル系の提案をおこなう。また可能性のある増感剤や新規近赤外線吸収色素の合成提案をおこなう。

次年度使用額が生じた理由

小型レーザーモジュールを装備したフォトンアップコンバージョン評価装置のセットアップに時間がかかり,研究が少し遅れているため。

次年度使用額の使用計画

試薬品の購入にあてる。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2016 2015 その他

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 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 2,3-Naphtho-Fused BODIPYs as Near-Infrared Absorbing Dyes2016

    • 著者名/発表者名
      Sho Yamazawa, Mika Nakashima, Yukie Suda, Ryuhei Nishiyabu, and Yuji Kubo
    • 雑誌名

      The Jpurnal of Organic Chemsitry

      巻: 81 ページ: 1310-1315

    • DOI

      10.1021/acs.joc.5b02720

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 近赤外線吸収色素としてのテトラチオフェン誘導型ジベンゾ‐BODIPYの合成と性質2016

    • 著者名/発表者名
      飛永 駿・久保 由治・金子 昌厳・紫垣 晃一郎
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会(2016)
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-27
  • [学会発表] セレノフェン含有ジベンゾ-BODIPYの合成と性質2016

    • 著者名/発表者名
      山澤 翔・中島 美香・久保 由治
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会(2016)
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-27
  • [学会発表] 2,3-ナフト縮合型BODIPYの合成と性質2016

    • 著者名/発表者名
      中島 美香・山澤 翔・西藪 隆平・久保 由治
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会(2016)
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-26
  • [学会発表] 色素グラフト型ボロネートゲルにおけるフォトン・アップコンバージョン特性2016

    • 著者名/発表者名
      松本 寛人・薩田 雄介・西藪 隆平・久保 由治
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会(2016)
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-25
  • [学会発表] Near-infrared absorbing dibenzo-BODIPY dyes for application in photovoltaic devices2016

    • 著者名/発表者名
      Yuji Kubo
    • 学会等名
      EMN Meeting on Photovoltaics 2016
    • 発表場所
      Hong Kong (China)
    • 年月日
      2016-01-18
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 重原子を有する近赤外線吸収色素の合成2015

    • 著者名/発表者名
      山澤 翔・西藪 隆平・久保 由治
    • 学会等名
      第26回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      愛媛大学城北キャンパス(愛媛県松山市)
    • 年月日
      2015-09-25
  • [学会発表] マルチチエニル基置換ジベンゾ-BODIPY系近赤外線吸収色素の合成と性質2015

    • 著者名/発表者名
      須田 優紀江・浅羽 拓郎・西藪 隆平・久保 由治
    • 学会等名
      第26回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      愛媛大学城北キャンパス(愛媛県松山市)
    • 年月日
      2015-09-24
  • [学会発表] Synthesis, Properties, and Applications of NIR-Absorbing Dibenzo-BODIPYs2015

    • 著者名/発表者名
      Yuji Kubo
    • 学会等名
      The Seventh East Asia Symposium on Functional Dyes and Advanced Materials
    • 発表場所
      大阪府立大学中百舌鳥キャンパス(大阪府堺市)
    • 年月日
      2015-09-02
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アップコンバージョン特性を有するボロネートゲルの調製2015

    • 著者名/発表者名
      松本寛人・神谷夕夏・西藪隆平・嶋田哲也・高木慎介・久保由治
    • 学会等名
      第13回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
    • 発表場所
      東北大学川内北キャンパス(仙台市青葉区)
    • 年月日
      2015-06-06
  • [備考] 首都大学東京 大学院都市環境科学研究科 分子応用化学域 久保研究室

    • URL

      http://www.comp.tmu.ac.jp/kubolab/kubolabtop.html

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公開日: 2017-01-06  

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