新開發可利用可見光全域之氧化還原光敏劑

 

刊登日期:2021/12/2
  • 字級

東京工業大學開發了一項可同時利用包括近紅外線在內的整個可見光波長範圍,並將二氧化碳還原的光敏劑(Photosensitizer),從而成功地創建了新的光觸媒系統。目前最常用的氧化還原光敏劑(Redox Photosensitizer)適用於小於550 nm的短波長光,侷限於地表太陽光的14%,若能利用波長範圍達800 nm的可見光全波長範圍的話,將能利用到40%的太陽光。

在多年的研究過程中,研究團隊發現了促成此次研究之活用S-T吸收的手法,進而著手開發可以吸收所有可見光範圍的氧化還原光敏劑。若是透過控制中心金屬或配位體軌道能量的方法擴大氧化還原光敏劑可吸收的波長範圍,當吸收達到長波長化,就會產生激發壽命越短的副作用,氧化還原光敏劑將失去其機能性。有鑑於此,研究團隊透過設計可執行S-T吸收之鋨錯合物(Osmium Complex)的配位體,開發出新的光敏劑。

由於量子力學的限制,一般光敏劑吸收光後僅會產生激發單重態(Excited Singlet State)。而鋨錯合物吸收長波長側的可見光,可直接從基底狀態躍遷至激發三重態。藉由活用此項性質,即可與此次利用的配位體形成相互作用,進而實現利用所有可見光範圍,且激發壽命較長之氧化還原光敏劑的開發。

由於東京工業大學合成的鋨錯合物同時擁有相對長壽命的激發態以及強大的還原能力,故可在吸收整個可見光範圍的同時,並做為可有效利用太陽光之氧化還原光敏劑發揮其機能性。此外,將此具有激發三重態的鋨錯合物與釕觸媒(Ru(CO))結合使用的話,確認在任何波長的可見光照射下,二氧化碳將會還原成甲酸。


資料來源: https://optronics-media.com/news/20211101/75097/
分享