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J-GLOBAL ID：201702264161984584   整理番号：17A0499106

振動分光を用いた色素増感NiO中の界面電子移動の研究

Investigating interfacial electron transfer in dye-sensitized NiO using vibrational spectroscopy

著者 (8件)： Black Fiona A. (School of Chemistry, Newcastle University, Newcastle upon Tyne, NE1 7RU, UK. [e-mail]) ,  Clark Charlotte A. ,  Summers Gareth H. ,  Clark Ian P. ,  Towrie Michael ,  Penfold Thomas ,  George Michael W. ,  Gibson Elizabeth A.
資料名： Physical Chemistry Chemical Physics  (Physical Chemistry Chemical Physics)
巻： 19  号： 11  ページ： 7877-7885  発行年： 2017年 
JST資料番号： A0271C  ISSN： 1463-9076  CODEN： PPCPFQ  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 電荷分離準位の形成と寿命に対し何が影響を与えるかを解明することは,光電気化学素子開発の鍵である。本論文で,時間分解赤外吸収分光(TRIR)を使用して,NiO表面に吸着した2種類の有機ドナー-π-アクセプタ色素の光励起で形成した中間体の構造および寿命を決定したことを述べる。両色素のドナーおよびπ架橋材はトリフェニルアミンおよびチオフェンであるが,アクセプタは異なって,マレオニトリル(1)およびBODIPY(2)である。構造類似性にもかかわらず,素子中で色素1は色素2より顕著に高性能であった。色素1について,指紋領域(1および2)とニトリル領域(2300~2000cm^-1)中の強い過渡バンドから,溶液中またはNiO上吸着の励起状態の構造および対応する反応機構が監視が可能で,これらはps~ns時間スケールであった。その結果は,本測定時間スケールで一義的に電荷分離準位を与える,NiOから励起色素(1)への高速(<1ps)電荷移動と整合した。逆に,TRIR実験から,色素2中のBODIPY発色団の励起直後には多重化学種が存在し,これはチオフェン架橋材とは電子的に非結合であることが明らかになった。溶液中では,励起はまずBODIPY一重項励起状態を占有し,トリフェニルアミンからBODIPYへの電荷移動が追随した。色素2がNiOに吸着(2|NiO)した場合,電荷移動励起状態の存在および短寿命(τ≒30ps)から,電荷分離は,1|NiO中より2|NiO中の方が低速および/または非効率であることが推定された。このことは,色素増感太陽電池および光電気化学的水分離素子における,両色素間の性能差と整合していた。TiO₂のようなn型材料と比較して,色素とNiOのようなp型金属酸化物間の電子移動は余り解明されていないが,高速電荷再結合が光カソードの性能の限界を示すことは明瞭であった。これは,触媒作用がμs時間スケールで生じる「Z-様式」にもとづく光触媒系に対する主要な課題でもあった。Copyright 2017 Royal Society of Chemistry All Rights reserved. Translated from English into Japanese by JST

シソーラス用語： *振動分光法 ,  *色増感 ,  *酸化ニッケル ,  *電子移動 ,  電荷分離 ,  *光電気化学反応 ,  *時間分解分光法 ,  赤外吸収スペクトル ,  吸着 ,  ドナー-アクセプタ対 ,  第三アミン ,  芳香族アミン ,  硫黄複素環化合物 ,  ホウ素複素環化合物 ,  窒素複素環化合物 ,  芳香族縮合化合物 ,  過渡吸収スペクトル ,  *反応機構 ,  *電荷移動 ,  一重項 ,  太陽電池 ,  分解反応 ,  再結合 ,  光電陰極 ,  *光触媒 ,  オレフィン化合物 ,  脂肪族ニトリル
準シソーラス用語： BODIPY誘導体 ,  チオフェン誘導体 ,  トリフェニルアミン誘導体 ,  *光誘起電子移動 ,  色素増感太陽電池 ,  水分解 ,  電荷再結合 ,  表面吸着

分類 (4件)： 光伝導,光起電力  (BM03050J) ,  界面の電気的性質一般  (BM03081H) ,  光化学一般  (CB08010U) ,  錯体の赤外スペクトル及びRaman散乱,Ramanスペクトル  (BM08065K)

物質索引 (3件)： マレオニトリル ,  4-[ビス[4-[5-(2,2-ジシアノエテニル)-2-チエニル]フェニル]アミノ]安息香酸 ,  4-[ビス[4-[5-[2,6-ジエチル-4,4-ジフルオロ-1,3,5,7-テトラメチル-3a-アザ-4a-アゾニア-4-ボラ(IV)-s-インダセン-8-イル]-2-チエニル]フェニル]アミノ]安息香酸

タイトルに関連する用語 (5件)： 振動分光 ,  色素増感 ,  界面 ,  電子移動 ,  研究