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REACTION CELL FOR ORGANIC OPTICAL RESPONSE ELEMENT meetings

Patent code P110001980
File No. PA07-15
Posted date Mar 23, 2011
Application number P2008-210301
Publication number P2010-050115A
Patent number P5424594
Date of filing Aug 19, 2008
Date of publication of application Mar 4, 2010
Date of registration Dec 6, 2013
Inventor
  • (In Japanese)阿部 敏之
  • (In Japanese)長井 圭治
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人弘前大学
Title REACTION CELL FOR ORGANIC OPTICAL RESPONSE ELEMENT meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of decomposing an organic matter merely by applying light without applying voltage from the outside by a new utilization method of an organic photo catalyst, and to provide a method of generating hydrogen or oxygen by decomposing water.
SOLUTION: A reaction cell for an organic optical response element has a double-chamber reaction cell comprising first and second chambers. In the first chamber, the first organic optical response element is immersed into an electrolyte solution containing an electron donor. In the first organic optical response element, the surface of an electrode base material is covered with a first layer made of an n-type organic semiconductor and a second layer made of a p-type organic semiconductor. In the second chamber, a second organic optical response element or a metal electrode is immersed into an electrolyte solution containing an electron acceptor. In the second organic optical response element, the surface of the electrode base material is covered with a first layer made of a p-type organic semiconductor and a second layer made of an n-type organic semiconductor, and further a transition metal catalyst is carried on the second layer. In the first and second chambers, the electrode base material of the first organic optical response element is connected to the electrode base material or the metal electrode of the second organic optical response element by a conductor outside the reaction cell, and the reaction cells are connected by salt bridge.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


光を用いて水分子を水素と酸素に分解することは、潜在的な太陽エネルギーの変換や貯蔵システムとして大いに注目されてきており、中でも、可視光照射下で水を分解することができる光触媒の開発は、近年大きな話題となっている。



そして、二酸化炭素の発生を伴わずに水素発生を行うことは、炭素循環に代わる水素循環型エネルギー社会を構築するうえでも必需な技術である。



通常の水の電気分解では、その駆動力である電気は大量の二酸化炭素を排出しながら発電されるものであり、エネルギー効率、環境破壊、地球温暖化等の観点からも問題を有している。



これらの問題点を解消するため、自然エネルギー(例えば、光エネルギー)を積極的に利用する試みがなされてきている。例えば、非特許文献1には、光エネルギーを用いた無機半導体光触媒による水の分解反応が報告されている。しかし、該光触媒は、紫外光或いは近紫外域の可視光を利用できる酸化チタン、その複合物、酸化タングステンなどの数種類にすぎなかった(非特許文献2等)。



このような状況下、本発明者らは、可視光領域の全域に渡る光を利用できる光触媒として、p型有機半導体とn型有機半導体とを含む有機光触媒を開発し、この有機光触媒を用い、光を照射しながら電圧を印加する水の電気分解方法を提案した(特許文献1参照)。
【特許文献1】
特許第3995051号公報
【非特許文献1】
Nature,414,pp.625-627(2001)
【非特許文献2】
Chem.Commun.,150(1992)

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、p型有機半導体とn型有機半導体とを含む有機光応答素子を用いた、二室型の有機光応答素子用反応セルに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
第1室と第2室とからなる二室の反応セルを有する有機光応答素子用反応セルであって、
第1室は、第1の有機光応答素子が、電子供与剤を含む電解質溶液に浸漬されてなるものであって、該第1の有機光応答素子は、電極基材の表面に、n型有機半導体からなる第1層及びp型有機半導体からなる第2層が被覆されてなり、
第2室は、第2の有機光応答素子又は金属電極が、電子受容剤を含む電解質溶液に浸漬されてなるものであって、該第2の有機光応答素子は、電極基材の表面に、p型有機半導体からなる第1層及びn型有機半導体からなる第2層が被覆されてなり、該第2層の上にさらに遷移金属触媒が担持されていてもよく、
第1室と第2室とは、第1の有機光応答素子の電極基材と第2の有機光応答素子の電極基材又は金属電極とが導線により反応セルの外部で連結されるとともに反応セル同士が塩橋によって連結されている反応セル。

【請求項2】
 
前記第1室の電子供与剤が、水、水酸化物イオン、有機物、フェロシアン化物イオン及び鉄(II)イオンからなる群から選択される少なくとも1種である請求項1に記載の反応セル。

【請求項3】
 
前記第1室の電子供与剤が、有機物である請求項2に記載の反応セル。

【請求項4】
 
前記有機物が、有機チオール、カルボン酸、アルデヒド及び有機アミンからなる群から選択される少なくとも1種である請求項3に記載の反応セル。

【請求項5】
 
前記第2室の電子受容剤が、水、水素イオン、フェリシアン化物イオン、鉄(III)イオン、ペルオキソ二硫酸イオン及び酸素からなる群から選択される少なくとも1種である請求項1~4のいずれかに記載の反応セル。

【請求項6】
 
前記第1室の電子供与剤が、水、水酸化物イオン、有機チオール、カルボン酸、アルデヒド、有機アミン、フェロシアン化物イオン及び鉄(II)イオンからなる群から選択される少なくとも1種であり、
前記第2室が第2の有機光応答素子を備え、該第2の有機光応答素子が、電極基材の表面に、p型有機半導体からなる第1層及びn型有機半導体からなる第2層が被覆され、該第2層の上にさらに遷移金属触媒が担持されてなるものであり、電子受容剤が、水及び水素イオンからなる群から選択される少なくとも1種であり、
第1室と第2室とは、第1の有機光応答素子の電極基材と第2の有機光応答素子の電極基材とが導線により反応セルの外部で連結されるとともに塩橋によって反応セル同士が連結されている請求項1~5のいずれかに記載の反応セル。

【請求項7】
 
前記第1室の電子供与剤が、水及び水酸化物イオンからなる群から選択される少なくとも1種であり、
前記第2室が、金属電極を備えており、電子受容剤が、フェリシアン化物イオン、鉄(III)イオン、ペルオキソ二硫酸イオン及び酸素からなる群から選択される少なくとも1種であり、
第1室と第2室とは、第1の有機光応答素子の電極基材と金属電極とが導線により反応セルの外部で連結されるとともに塩橋によって反応セル同士が連結されている請求項1~5のいずれかに記載の反応セル。

【請求項8】
 
前記p型有機半導体が、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、及びポルフィリン誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1~7のいずれかに記載の反応セル。

【請求項9】
 
前記p型有機半導体が、フタロシアニン誘導体である請求項8に記載の反応セル。

【請求項10】
 
前記n型有機半導体が、フラーレン類、カーボンナノチューブ類、電子供与体をドープした導電性高分子、ペリレン誘導体、及びナフタレン誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1~9のいずれかに記載の反応セル。

【請求項11】
 
前記n型有機半導体が、フラーレン類及びペリレン誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項10に記載の反応セル。

【請求項12】
 
請求項3又は4に記載の反応セルにおいて、第1室及び第2室に電圧を印加することなく第1室に光を照射することを特徴とする光誘起により有機物を酸化分解する方法。

【請求項13】
 
請求項6に記載の反応セルにおいて、第1室及び第2室に電圧を印加することなく両室に光を照射することを特徴とする光誘起により水を分解して水素を発生させる方法。

【請求項14】
 
請求項7に記載の反応セルにおいて、第1室及び第2室に電圧を印加することなく第1室に光を照射することを特徴とする光誘起により水を分解して酸素を発生させる方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2008210301thum.jpg
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