染み込む: ナノ粒子スポンジが光触媒を促進する(Soaking it up: Nanoparticle sponge boosts photocatalysis)

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2023-05-12 オーストラリア連邦研究会議(ARC)

◆オーストラリアのRMIT大学のExciton Science研究者たちは、新しいタイプの高度に吸収性のある材料を開発し、水素生産と水の浄化の光触媒効率を向上することができるかもしれないと発表した。
◆研究チームは、銀ナノ粒子を分子有機ケージと組み合わせて、日光と化学反応物を吸収するスポンジのような新しい材料を開発した。これにより、太陽光を利用した水の分解効率が2倍に向上し、緑の水素の作成に必要なステップが実現された。
◆研究は、メルボルン大学とデーキン大学との共同研究によって行われ、結果は「Agewandte Chemie」誌に掲載された。

<関連情報>

多孔質ケージで安定化させた銀ナノ粒子における光開始エネルギー移動について Photoinitiated Energy Transfer in Porous-Cage-Stabilised Silver Nanoparticles

Michael Wilms, Lesly V. Melendez, Rohan J. Hudson, Christopher R. Hall, Samantha Prabath Ratnayake,Trevor Smith, Enrico Della Gaspera, Gary Bryant, Timothy U. Connell, Daniel E. Gómez
Agewandte Chemie  Published: 26 April 2023
DOI:https://doi.org/10.1002/anie.202303501

Graphical Abstract

A new material containing plasmonic silver nanoparticles was synthesized using only porphyrin-based porous organic cages as the ligand, which decorate the surface of the nanoparticle. The nanoparticle acts as a photosensitizer for the porphyrin cages by transferring its excited-state energy to the porphyrin. The photosensitization effect and porosity of the ligand enables superior photoelectrochemical water splitting compared to the individual components.

染み込む: ナノ粒子スポンジが光触媒を促進する(Soaking it up: Nanoparticle sponge boosts photocatalysis)

Abstract

We report a new composite material consisting of silver nanoparticles decorated with three-dimensional molecular organic cages based on light-absorbing porphyrins. The porphyrin cages serve to both stabilize the particles and allow diffusion and trapping of small molecules close to the metallic surface. Combining these two photoactive components results in a Fano-resonant interaction between the porphyrin Soret band and the nanoparticle-localised surface-plasmon resonance. Time-resolved spectroscopy revealed the silver nanoparticles transfer up to 37 % of their excited-state energy to the stabilising layer of porphyrin cages. These unusual photophysics cause a 2-fold current increase in photoelectrochemical water-splitting measurements. The composite structure provides a compelling proof of concept for advanced photosensitiser systems with intrinsic porosity for photocatalytic and sensing applications.

0505化学装置及び設備
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