著者らは、英国工学・物理科学研究評議会（Grant Ref：EP / M003299 / 1）と中国の自然科学財団（No 51461135005）国際共同研究プロジェクト（EPSRC-NSFC）からの資金援助を感謝している。

1. TiO 2 -SiO 2複合材料の合成<ol><li> 市販の石英をベースにしたサンプル 注：20〜100μmの範囲の粒子サイズを有する石英は、市販の石英をボールミルして15分間篩い分けすることによって得られた。次いで、粉末を2つの異なる方法によってTiO 2で改質した。 <ol><li> QT1 <ol><li> TBOT（2.6mL）をエタノール（29.6mL）に溶解することにより、エタノール中のチタン（IV）ブトキシド（TBOT; 97％）の10％溶液をTiO 2前駆体9として調製する。 </li><li>新たに調製したチタン前駆体溶液30g中に3gの石英粉末を連続的に撹拌して懸濁させる。 </li><li> 0.3mLの塩酸（32％）を加える。得られた懸濁液を5分間撹拌する。 </li><li> 30mLの脱イオン水を加え、混合物を一晩連続して撹拌する。 </li><li>粘性懸濁液の全てをペトリ皿に移し、周囲条件の下で保存する。溶媒が完全に蒸発した。 </li><li>処理された石英を脱イオン水で数回洗浄した後、90℃で一晩乾燥させる。 </li><li> 400℃で20時間熱処理する。 </li><li>空気中の粉体を冷却し、再びふるい分けて20μm以上の粒子を集める。これは、修正された石英を緩やかにまたは非結合のTiO 2から分離することであった。 </li></ol></li><li> QT2 注記：テトラエチルオルトシリケート（TEOS）から誘導されたシリカゲルバインダーを介して石英上の市販の光触媒（PC105）を以下のように支持する。 <ol><li> TEOS（23.2mL）をエタノール（29.2mL）に溶解してTEOS母液を調製する。次いで、脱イオン水（7.2mL）およびHCl（0.4mL; 3.6重量％）を加えて最終エタノール：水：HCl混合物（1：0.84：0.78×10 -3モル比）を得る。混合物を室温で10日間撹拌する。 </li><li>得られた溶液の正確な容量を100mLのエタノールに添加し、0.2gのTiO 2を懸濁させ、TiO 2 ：TEOSを1：1にする。 </li><li>室温で一晩穏やかに撹拌し、次いで80℃で減圧下で連続的に攪拌しながら懸濁液を2gの石英に滴下する。 </li><li>得られた粉末を90℃で一晩乾燥させた後、200℃で4時間加熱処理する。 </li></ol></li></ol></li><li> 合成シリカベースのサンプル <ol><li> ST1 注記：加水分解制御ゾルゲル技術によって調製された沈降SiO 2の表面上にTiO 2ナノ粒子を堆積させる。 <ol><li> Stoeber-Bohn-Fink法14 により単分散シリカ微小球を合成する。 </li><li> TEOS（5mL）をエタノール（40mL）に溶解し、30分間撹拌する（溶液A）。 </li><li>アンモニア溶液（8mL; 25重量％）を脱イオン水（30mL）およびエタノール（18mL）と30分間連続的に撹拌しながら混合して溶液Bを調製する。 </li><li>すばやく追加するlの溶液Aを溶液Bに添加し、室温で3時間撹拌する。 </li><li>得られたSiO 2を遠心分離（1,252×g）により集める。無水エタノールで3回洗浄し、105℃で48時間乾燥する。 </li><li> 30mLのエタノールに1gを超音波浴中で10分間懸濁させることにより、生成したSiO 2の懸濁液を調製する。懸濁液をさらに30分間撹拌する。 </li><li>エタノール性SiO 2懸濁液に1mLのTBOT（97％）を慎重に加える。 </li><li>混合物を室温で撹拌しながら24時間撹拌する。 </li><li>脱イオン水（2mL）およびエタノール（8mL）を添加し、次いで混合物をさらに2時間撹拌する。 </li><li>遠心分離によって改質粉末を回収し、エタノールで3回洗浄する。 105℃で48時間乾燥させた後、500℃で3時間熱処理する。 注：T1：比較のために、TiO 2をシリカの不存在下で同じ方法で調製した。 </li></ol></li><li> ST2 </stロング&gt; 注：これらのサンプルでは、​​SiとTiの前駆体としてテトラエチルオルトシリケート（TEOS）とチタンテトライソプロポキシド（TTIP）の化学量論的混合物からSiO 2 / TiO 2モル比0.25の均質ゲルを次のように合成します。 <ol><li>必要量のTEOS（0.89mL）をエタノール：水：HCl混合物（73.6mL; 1：0.84：0.78×10 -3のモル比）に滴下する。 </li><li>室温で1時間撹拌する。 </li><li>所望の量のTTIP（4.74mL）を添加し、混合物を室温で一晩さらに撹拌する。 </li><li> 80℃で1時間撹拌することによりゾル - ゲル変換を達成する。 </li><li>得られたゲルを以下のように熱処理する：90℃、450℃で5時間、500℃で5時間、一晩乾燥する。 注：T2 ：純粋なTiO 2も、同じゾル - ゲル法によって調製されたが、TEOSの不存在下で調製された。 </li></ol></li></ol></li></ol> 2.特性n <ol><li> UATR（Single Reflection Diamond） 15を備えた分光光度計を使用してIRスペクトルを記録する。 </li><li> CuKa11.54ÅX線源16を備えたPAN分析回折計を用いてX線回折（XRD）パターンを得る。 </li><li> ED X線分析装置およびBSE検出器を備えた走査型電子顕微鏡（SEM）により、10〜20kVの動作電圧で試料の形態を分析する。エネルギー分散型X線分析を使用し、デジタル画像取得システムで画像を取り込みます。 </li><li> 200 kVの加速電圧で作動する顕微鏡で透過型電子顕微鏡（TEM）を行う。カメラで画像を取り込みます。 </li><li>光ファイバー結合器を備えたUV-Vis分光光度計を使用して、サンプルのUV-Vis拡散反射スペクトルを記録する。 250〜600 nmの範囲で硫酸バリウムを参考にしてください。得られた反射スペクトルを見かけ上の吸収に変換するKubelka-Munk関数F（R∞）=（1 - R∞） 2 /2R∞17を用いて、 </li></ol> 3.光触媒性能試験<ol><li>汚染された空気からのNOxの除去を使用して、調製された材料の光触媒活性を試験する18 。 <ol><li>加湿器（2）、ガスフローコントローラ（1）、光触媒反応器（3）、UV（A）光源（4）、およびガス供給源からなる空気浄化試験装置（ 図1参照） NOx分析装置5とを備えている。ガス供給は、N 2中でNO（100ppm）および合成空気（BOC）であった。 </li><li>マスフローコントローラー（1）を使用して、1ppmv（ST1およびT1サンプルの場合は0.5ppmv）でNOを与え、ca. 5×10 -5 m 3 * s -1 （1.675×10 -5 m）の体積流で、層流反応器（3）に、ロトロニック・ハイグロパルム（Rotronic hygropalm）によって確認された40％ <suST1およびT1サンプルの場合、p&gt; 3 * s -1 ）。 </li><li> PMMA（ポリメタクリル酸メチル）から光反応器を構成し、ホウケイ酸ガラスで覆う。測定サンプル（6）が測定されたλ&lt;420 nmで10 Wm -2の光強度を受け取るように1.5 AMフィルターを備えたSS0.5 kW、500 W完全反射ソーラーシミュレーターからの出力の下に配置しますブロードバンドサーモパイル検出器によって検出される。 </li><li> NO-NO 2 -NOx分析器を使用して、出口ガス流中のNO、NO 2および全NOxの濃度を監視する。 </li></ol></li></ol><img alt="図1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56070/56070fig1.jpg" /> 図1： 光触媒試験に使用される実験装置：（1）マスフローコントローラ（2）加湿器（3）光触媒反応器（4） UV（A）光源<stron（5）NOx分析器（6）試験サンプル（7）および（8）バルブ、および（9）ガス流出口を含む。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56070/56070fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> <ol start="2"><li>材料の0.8g（ST1とT1サンプルの場合は0.3g）を長方形のPMMAホルダー（高さ0.2cm、幅3cm、長さ8cm）に押し付けることによってテストサンプルを準備します。 <ol><li>得られたブリケットを2.4×10 -3 m 2の幾何学的表面積で一晩UV（320nm）で照射して、その表面に吸着した有機汚染物質を除去する。 </li></ol></li></ol>

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	<li>Folli, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+TiO2+Surface+Chemistry+to+Control+and+Modulate+Photocatalytic+Performances.">Understanding TiO2 Surface Chemistry to Control and Modulate Photocatalytic Performances.</a> J Am Ceram Soc. 93 (10), 3360-3369 (2010).</li><li>Wang, F. Z., Yang, L., Sun, G. X., Guan, L. Y., Hu, S. 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著者は何も開示することはありません。

図8は、各光触媒材料のNO光効率間のかなり大きな差異を示す。光触媒を支持して反応性表面への接近性を高める利点は既に確立されており、処理された石英（QT2）に支持されたPC105およびPC105について測定されたNO酸化の光効率の差に注目することは重要である。 ξNO（QT2）はPC105の73％で測定されたが、QT2は6.5％のTiO 2充填量しか有していなかった。明らかに、サポートされているシステムではアクティビティの改善が重要ですが、形態的に大きな違いがある測定値を解釈する場合は注意が必要です。 測定に影響を及ぼすことが予想される光触媒試験システムの重要な特徴は、光触媒反応器に支持された試料の表面組織である。これは有効表面積に影響します。計算ξの領域は領域項を含むが、これは反応器サンプルホルダーによって規定される2次元照明領域である。 TiO 2粉末、すなわちPC105、T1およびT2の粒度分布は、TiO 2粉末が直径0.4〜50μmのSiO 2上に担持されている複合材とは全く異なる。これは、光触媒表面のテクスチャが非常に変化し、報告された光効率に影響を及ぼすことが期待されることを意味する。それはまた、反応器の流れ特性に影響を与える。充填特性のため、テクスチャが粗くなればなるほど、必要とされる層流状態がより乱れる可能性が高くなる。これは、表面へのガス分子の拡散率、ひいてはフォトニック効率測定に影響を与えることが予想される。 これらの効果の結果として、光触媒タイプの最も有用な比較は、個々の触媒の測定値に由来する特性に基づいていなければならない。この研究では、同じサンプルで測定されたξNOおよびξNO 2に基づく硝酸塩選択性は、後の議論で使用される。 <img alt="式3" src="/files/ftp_upload/56070/56070eq3.jpg" /> （10） <img alt="図9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56070/56070fig9.jpg" /> 図9：異なるTiO 2およびTiO 2 -SiO 2複合粉末に対して記録されたNOxの全除去、 すなわち硝酸塩選択性に対する選択性。直接比較可能なシステムは、サポートされていない対とサポートされていない対で、同じシンボルで識別されます。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56070/56070fig9large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> 硝酸塩選択性を制御する因子は、複雑で関連する変数incluTiO 2の多形性、欠陥状態、水分の利用可能性などが含まれますが、しばしば光触媒性能に有利であると考えられる基質結合の役割も考慮することができます。それゆえ、非結合系と結合系、すなわち独立型光触媒対光触媒 - 担体複合体（ 例えば、 PC105 対 QT2）との間の硝酸塩選択性の差異について議論することは有益である。 QT2は、石英上のケイ酸塩コーティングで支持されたPC105を表す。これらの硝酸塩選択性の相違を表1に要約する。 <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> 光触媒 </td><td> 光触媒サポート </td><td> DSelectivity（％）; （相対選択率減少（％）） </td><td> FTIRピーク面積比; （Ti-O-Si）/ SiO2 </td><td> Ti-O-Si peakセンター（cm -1 ） </td></tr><tr><td> PC105 </td><td> QT2 </td><td> （38.8-28.3）= 10.5; （-27） </td><td> 0.0088 </td><td> 960 </td></tr><tr><td> T1 </td><td> ST1 </td><td> （16.0~10.6）= 5.4; （-34） </td><td> 0.0184 </td><td> 960 </td></tr><tr><td> T2 </td><td> ST2 </td><td> （33.4-0）= 33.4; （-100） </td><td> 0.6566 </td><td> 920 </td></tr><tr><td> T1 </td><td> QT1 </td><td> （16.0~15.6）= 0.4; （-3） </td><td> 0.0014 </td><td> 930 </td></tr></tbody></table> 表1：複合体形成およびTi-O-Si結合が光触媒性能に及ぼす影響 Ti-O-Si（920〜960cm -1 ）およびSiO 2 （990〜1230cm -1 ）に割り当てられたピークのバックグラウンド補正されたFTIRピーク面積は、Origin Peak Analyzesソフトウェアを使用して図5から得られた。無次元領域r表1に示されるatioは、複合系におけるTi-O-Si結合の程度の尺度とされる。また、Ti-O-Si結合に関連するピーク中心位置も示されている。これらのデータは図10に要約されています 。 <img alt="図10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56070/56070fig10.jpg" /> 図10： 光触媒 - 担体複合材料におけるTi-O-Si結合の機能としてのSiO 2と組み合わせた異なるTiO 2材料の硝酸塩選択性の相対的減少。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56070/56070fig10large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> 複合体形成における最大の選択性低下、 すなわち周囲大気の質に最も大きな負の影響を示す選択性は、それが結合されたときに光触媒T2に対して示されるシリケート前駆体を用いる。 Ti-O-Si結合が最大化された高度に分散したゲルが生成される。ピーク面積分析は、約65モル％のTiO 2が、TiO-Si結合を介してSiO 2と結合しており、これは調製物の化学量論的TiO 2 ：SiO 2比（80％）に近づき、ピーク面積比分析。また、Ti-O-Siのピーク中心が複合体について観察された最も低い波数に位置し、組成情報がTi-O-Siピーク特性に埋め込まれていることを示唆している。他の全ての複合材料はかなり低い（Ti-O-Si）/ SiO 2ピーク面積比を示し、Ti-O-Si結合のレベルが低いことを示している。図10は、このレベルの結合が、自立触媒選択性からのパーセンテージの減少として表される選択性と相関しており、Ti-O-Si結合が光触媒性NOx除害に負の影響を有することを示している。 これらの知見の結果は、光触媒性能を著しく損なうことなく結合システムの物理的耐久性を確保するために妥協が必要であることである。考えられるアプローチには、（i）「独立型」光触媒の固有の光触媒特性を規定する有益なTi-O-Ti結合がTi-O-Siによって希釈されないように、担持TiO粒子サイズを増大させることおよび/または（ii）光触媒が反応ガス分子および照明に接近可能な細孔内に閉じ込められるように、基材のための薄くて多孔質で耐久性のある表面コーティングを工夫する。 石英砂または反応性シリカ球の形態のシリカは、シリケート系バインダーを利用する市販のTiO 2光触媒（PC105）を結合することによって、または異なるTi前駆体の加水分解 - 縮合反応によってTiO 2でうまく修飾されている。光触媒得られた複合材料の高性能化は、高レベルのTi-O-Si結合を促進するゾル - ゲル誘導複合酸化物システムの性能と比較されている。重要な知見は、（i）混合酸化物調製物中のTiO 2 -SiO 2結合の程度は予想通り高く（65％）、調製物中の化学量論的TiO 2 ：SiO 2比に近づくことを示す。この複合ゲル系は、33％の選択率を示した匹敵するゾル - ゲル誘導TiO（T2）と比較して硝酸塩選択性を示さず、（ii）シリケート表面の反応性が低下するにつれて、Ti-O-Si結合の程度減少する; （ST1）&gt;石英（QT2）&gt;裸石英上のシリケートゲル層、および（iii）TiO 2の硝酸塩選択性は、Ti-O-Si結合のレベルによって悪影響を受ける。

コンクリート構造は私たちの社会のどこにでもあります。典型的には、私たちの都市中心部に関連して、それらの顕著な表面積は都市の雰囲気との重要な境界を表している1,2 。都市の大気質の悪化による経済的および健康的な影響に対する懸念が高まるにつれて、この境界面は大気浄化の重要な機会となる。 TiO 2ベースの光触媒は、NOx汚染空気の浄化においてしばらく利用されており、これらの高表面積コンクリート構造に対するそれらの支持は、以前に光触媒材料に関連した付加的な機能性をコンクリートに提供する：（i）汚れを表面に結合させる物質は光触媒で分解され、雨水3による汚れを容易に洗い流すことができる。 （ii）光誘起親水性は、自己洗浄効果も高める3; （iii）都市環境の浄化は、今日では、特にNOx 4に関して、最大許容レベルを著しく超えるレベルでの車両排出物によって典型的に汚染される。 TiO 2は、化学的安定性、比較的低価格、高い光触媒活性、およびより重要なことに、現在利用可能なTiO 2毒物学データ5に示されるような環境保護のために、環境用途において最も一般的に使用される光触媒である。 光触媒コンクリートは、ヨーロッパやその他の地域の試験場での大気浄化の可能性をすでに示しています。過去20年間の光触媒セメント質材料に関する多くの研究では、触媒活性が支配的に扱われており、しばしばNOx濃度の低下に関して表されている1,6,7 <sup&gt;、 8,9 。しかしながら、活性だけでは、光触媒有効性の指標としては不十分である。大気中の窒素酸化物の濃度の合計として定義されるNOx濃度の低下は、構成ガスの相対的な毒性が同等ではないため、大気中の窒素濃度に有益な影響を与えるものではない10 。 NOxガスの光触媒酸化はシーケンスに従う NO→HONO→NO 2 →HONO 2 （NO 3 - ） NOに対するNO 2のより高い毒性（保存的に3 10倍）は、NOの硝酸塩への酸化的変換（ すなわち 、 硝酸塩選択性 ）を最大限にしなければならないことを意味する。その結果、高活性および高硝酸塩の両方を送達する手段<html>選択性をターゲットにする必要があります。 一般に、触媒作用に関しては、反応する分子の吸着には高い表面積が必要である。ナノパーティクルTiO 2は、粒子が適切に分散されていることを条件に、高い光触媒活性に必要な高い比表面積を保証します9 。しかし、セメントバインダーに混合することによってコンクリートに適用すると、凝集が起こり、有効表面積が減少し、セメント水和反応が光触媒閉塞を引き起こし、接近可能な表面積をさらに減少させ、太陽光を活性化させないようにする。 したがって、より効率的な光触媒構造において、接近可能な触媒表面積がより良好に保存されている場合、著しく改善された性能が期待できる。これらには、コンクリート表面露出凝集体およびゼオライト構造体に担持された触媒が含まれているass = &quot;xref&quot;&gt; 2,12。これらの構造の耐久性は、触媒が様々な支持体にどの程度良好に結合しているかに大きく依存する。 TiO 2を基板に化学的に結合させることの利点は文献8,13でよく参照されているが、結合度を特徴付ける手段はあいまいである。それにもかかわらず、物理的アトラクションに対する化学結合の完全性は、コンクリートの表面上に強固な構造を開発する機会を提供する。しかし、TiO 2と支持体、 例えば石英との間の化学結合の影響は、TiO-Si結合を、担持されたTiO 2の光学的特性および光触媒特性に与えることは以前には研究されていない。したがって、本研究の焦点は、Ti-O-Si結合のレベルを生成および定量し、これらを光触媒と相関させる手段を確立することにある担持されたTiO 2の特性。この目的のために、市販のTiO 2と合成されたTiO 2は、様々な方法で石英SiO 2砂（Q;骨材の単純な例として）上に結合されている。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="888">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:227px;">quartz</td>
			<td style="width:163px;">Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:211px;">31623</td>
			<td style="width:289px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">tetrabutylorthotitania (TBOT)</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td align="right">244112</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ethanol</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td></td>
			<td>absolute alcohol</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">hydrochloric acid</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">deionised water</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>18.2 MW&#937;.cm</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">seives</td>
			<td>Endecott</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">tetraethylorthosilicate (TEOS)</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td align="right">86578</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">PC105 (TiO2)</td>
			<td>Cristal Global</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ammonia solution</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">titanium tetraisopropoxide (TTIP)</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td align="right">87560</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">barium sulphate</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">NO in N2&#160;</td>
			<td>BOC</td>
			<td></td>
			<td>100 ppm</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:227px;">FTIR spectrophotometer</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>Spectrum Two&#160;</td>
			<td>equipped with UATR</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">X-ray diffractometer</td>
			<td>PAN analytical&#160;</td>
			<td>X&#39;Pert3 Powder</td>
			<td>equipped with a CuKa1 1.54 &#197; X-ray source</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Scanning electron microscope</td>
			<td>ISI</td>
			<td>ABT55</td>
			<td>ED X-ray analyser and Link Analytical BSE detector&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Transmission electron microscope</td>
			<td>Jeol</td>
			<td>JEM-2000EX&#160;</td>
			<td>utilising a Gatan Erlangshen ES500W camera</td>
		</tr>
		<tr height="39">
			<td height="39" style="height:39px;width:227px;">UV-vis diffuse reflectance spectrophotometer</td>
			<td>Agilent Technology</td>
			<td>Cary 60&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Mass flow controllers</td>
			<td>Bronkhorst</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Humidity monitor</td>
			<td>Rotronic</td>
			<td>Hygropalm</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Solar simulator</td>
			<td>Sciencetech</td>
			<td>SS0.5kW</td>
			<td>1.5 AM filter used</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Broadband thermopile detector</td>
			<td>Gentec EO</td>
			<td>XLP12-3S-H2-D0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">NOx analyser</td>
			<td>Air Monitors Ltd</td>
			<td>Thermo Scientific Model 42i-HL</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the effect of interfacial chemical bonding in tio2-sio2 composites on their photocatalytic nox abatement performance

粒状光触媒の支持材料表面への化学結合は、より効率的かつ実用的な光触媒構造を設計する上で非常に重要である。しかしながら、このような化学結合が光触媒の光学的および表面特性に及ぼす影響、したがってその光触媒活性/反応選択性挙動は系統的に研究されていない。この研究では、TiO 2は、（i）テトラブチルオルソチタン（TBOT）を用いたゾル - ゲル法による砂石英の存在下でのTiO 2の その場形成により、 ）; （ii）市販のTiO 2粉末を、石英とテトラエチルオルトシリケート（TEOS）との反応から形成された表面シリカゲル層上の石英に結合させることによって製造することができる。比較のために、TiO 2ナノ粒子をまた、より反応性の高いSiO 2の表面上に堆積させたTiO 2及びSiO 2前駆体からのゾル - ゲル経路を通じたものである。界面Ti-O-Si結合によるTiO 2とSiO 2との組み合わせをFTIR分光法により確認し、得られた複合体の光触媒活性をISO標準法（ISO 22197-1）に従って光触媒分解について試験した。 。得られた材料の電子顕微鏡画像は、支持体表面の可変光触媒被覆率が首尾よく達成されることを示したが、NO除去に対する光触媒活性は調製方法によって影響され、硝酸塩選択性はTi-O-Siボンディング。

X線回折（XRD） 未被覆石英砂（Q）のXRDパターン、調製されたTiO 2 -SiO 2複合体および石英のないTiO 2を図2に示す。ピーク位置は、明確なTiO 2ピークが観察されない400℃（QT1）での調製を除いて、TiO 2のみの試料およびTiO 2 -SiO 2複合体におけるアナターゼの存在を確認する。他の場合には、ピーク強度および幅における異なるサンプル間の差は、粒径および結晶化度の差に起因する。 QT1の場合、TiO 2ピークの欠如は、これらの調製条件下で結晶度が低いか、または石英に装填された非常に少量のTiO 2に起因する可能性がある。しかし、透過型電子顕微鏡法（ 図3 ）は、QT1高倍率下で凝集ナノスフェアであることが示されているナノ粒子TiO 2粒子で装飾される。 <img alt="図2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56070/56070fig2.jpg" /> 図2： 異なる方法で調製した純粋なTiO 2およびTiO 2 -SiO 2複合体のXRDパターン。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56070/56070fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> <img alt="図3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56070/56070fig3.jpg" /> 図3： チタニア被覆SiO 2サンプルのTEM画像。 （a） QT1 （b） QT2および（c）低（1）および高（2）の magnifi<html>カチオン画像。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56070/56070fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> 拡散反射分光法 図4は、間接半導体に必要とされる入射光子エネルギーの関数としてプロットされた修正Kubelka-Munk関数[F（ R∞ ）hν] 1/2として表された、調製されたサンプルのUV-vis吸収スペクトルを示す。スペクトルはTiO 2の存在と一致しており、SiO 2表面上のTiO 2担持量はバンドギャップにほとんど影響しないことを示している。しかし、バンドギャップ拡大効果を示す混合酸化物サンプル（ST2）では、より高いエネルギーレベル（約3.3eV）への小さなシフトが観察される。 tp_upload / 56070 / 56070fig4.jpg &quot;/&gt; 図4： TiO 2およびTiO 2 -SiO 2複合材料の変形拡散反射スペクトル（Taucプロット）。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56070/56070fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> フーリエ変換赤外分光法（FTIR） 図5は、SiO 2 / TiO 2混合酸化物試料およびTiO 2 -Q複合体のFTIRスペクトルを示す。 SiO 2へのTiO 2の化学結合の証拠は、900〜960cm -1の範囲でSi-O-Ti伸縮振動モード15に帰属することができる。予想通り、このモードによる吸収ピークはSiO 2またはTiO 2に対しては観察されなかった。 図5： TiO 2 （T1）、SiO 2 、TiO 2 （ST1）、SiO 2 -TiO 2混合酸化物で修飾された反応性シリカのFTIRスペクトルゾル - ゲル法（ST2）、石英（Q）およびTiO 2 -修正された石英サンプル（QT1、QT2） 。分かりやすくするために、T2のスペクトルは示されていないが、T1と同一である。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56070/56070fig5large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> TiO 2 -石英複合材料 Tokarsky らによる分子モデリング16は砂石英上にTi-O-Siの可能性を示したが、実験的にTi-O-Siの熱加水分解後の明確な証拠を観察することはできなかった。石英の存在下で硫酸チタニルで処理する。しかしながら、 図5から分かるように、この研究では、Ti-O-Si結合の少量を示す、この研究における匹敵するQT1複合体の920〜960cm -1の範囲で非常に低いIR吸収が認められる。 QT2は、TiO 2と石英表面を被覆するより反応性の高いTEOSとの相互作用に関連すると思われるより顕著な吸光度を示す。 TiO 2は、石英表面ではなく、結果として生じるシリケートベースのゲルと関連している可能性が高い。 混合酸化物システム この研究で測定された最も高いFTIR吸収は、有機前駆体の反応から誘導されたST2について観察された。このようなシステムは、FTIRデータと一致する反応物質の分散および混合を最大にすることが期待される。 ST1は予備沈降シリカを利用したが、その反応表面にもかかわらず、得られたFTIR吸収i比較的低い結合レベルを示す。 走査型電子顕微鏡（SEM） TiO 2の効率的な支持のためのケイ酸塩ベースの膜の石英（QT2）に対する有効性は、SEMによって調べられている。フィルム自体が石英基板をどれくらいうまく覆うかによって多くのことが決まります。 図6は 、TEOSから誘導されたこのフィルム内に分散された市販のTiO 2 （PC105）のSEM-EDSを、TiO 2と1：1のモル比（QT2）で比較する。シリケート皮膜は、シリケート皮膜から明らかな一部の領域が残っているため、粒子上に不均一に固定化されていることが判明した。したがって、この場合、シリケート系ゲル相に付随するTiO 2も不均一に分布し、石英表面に直接結合しない。これは、 図 3b（2）のTEM像と一致する。シリケートコーティング（画像の右上）は、EDS図6 （d）に報告されたものと匹敵する分析であり、TiO 2とケイ酸塩層との関連を示している。 <img alt="図6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56070/56070fig6.jpg" /> 図6： （a）裸石英および（b）サンプルQT2のSEM画像対応するEDSデータは、それぞれcおよびdで示される。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56070/56070fig6large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> 光触媒性能 図7は、ガス流中のNO、NOx、およびNO 2の濃度の変化の例を、暗黒下のTiO 2 （PC105）上を流れるイルミネーション。光がスイッチオンされると、最初のNO濃度はca. 48％であり、同時にNO 2が生成される。その結果、主としてNOおよびNO 2濃度の合計を表すNOxの濃度は、照射時間中に低減される。 提案されたNOの、照射されたTiO 2ベースの光触媒への吸着後の変換経路は、以下のスキームに要約することができる： NO→HONO→NO 2 →HONO 2 （NO 3 - ） 図7から、全照射時間中にNOの濃度がわずかにかつ連続的に増加したことに気付くこともできる。これは定常状態条件へのアプローチを示しており、利用可能な状態での蓄積に起因する可能性があります光触媒的に生成されたNO酸化生成物の活性部位、 すなわち HNO 2 / NO 2 - ; NO 2 ; HNO 3 / NO 3 - は 、NO吸着速度に影響する可能性がある。 Blohらこのシステムで定常状態を達成するには数時間の照明が必要であると報告している。 <img alt="図7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56070/56070fig7.jpg" /> 図7：時間の関数としてのNO、NO 2 、およびNOxの濃度変化： （a）光触媒または担体なしの（b）石英のみ、および（c） PC105。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56070/56070fig7large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> 得られたTiOの活性を測定し比較するために<suNO x還元のための光子効率（ξ）が計算され、 図8に示されている。 <img alt="図8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56070/56070fig8.jpg" /> 図8： NOおよびNO X除去およびNO 2形成のための異なるTiO 2およびTiO 2 -SiO 2複合粉末の光効率。直接比較可能なシステムは、サポートされていない対とサポートされていない対で、同じシンボルで識別されます。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56070/56070fig8large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> ξは反応速度と入射光子束の比として定義され、c式（9）に従って計算され、ここで、 <img alt="式1" src="/files/ftp_upload/56070/56070eq1v2.jpg" />体積流量です。 c dは暗条件下におけるNO、NOxまたはNO 2の濃度、 c iは照明下の同じガスの濃度である。圧力。 N Aはアボガドロ定数である。 hはプランク定数である。 cは光速である。 Iは入射光強度、λは単色光（365nm）を仮定した使用波長、Aは照射面積、 Rはガス定数である。 Tは絶対温度である。 <img alt="式2" src="/files/ftp_upload/56070/56070eq2.jpg" /> （9）

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The Effect of Interfacial Chemical Bonding in TiO2-SiO2 Composites on Their Photocatalytic NOx Abatement Performance

TiOにおける界面化学結合の影響<sub&gt; 2</sub&gt; -SiO<sub&gt; 2</sub&gt;光触媒NOx低減性能に関する複合材料

本研究の焦点は、Ti-O-Si結合のレベルを生成および定量し、これらを担持TiOの光触媒特性と相関させる手段を確立することである。

The chemical bonding of particulate photocatalysts to supporting material surfaces is of great importance in engineering more efficient and practical ...

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Chemistry

The Effect of Interfacial Chemical Bonding in TiO2-SiO2 Composites on Their Photocatalytic NOx Abatement Performance

Unit 1

Covalent Bonding and Structure

SCIENTISTS IN ACTION

13.2K ビュー.  University of Aberdeen. 本研究の焦点は、Ti-O-Si結合のレベルを生成および定量し、これらを担持TiOの光触媒特性と相関させる手段を確立することである。 

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Manufacturing of Three-dimensionally Microstructured Nanocomposites through Microfluidic Infiltration

Microstructured composite beams reinforced with complex three-dimensionally (3D) patterned nanocomposite microfilaments are fabricated via nanocomposite in&#64257;ltration of 3D interconnected microfluidic networks. The manufacturing of the reinforced beams begins with the fabrication of microfluidic networks, which involves layer-by-layer deposition of fugitive ink filaments using a dispensing robot, filling the empty space between filaments using a low viscosity resin, curing the resin and finally removing the ink.&#160;Self-supported 3D structures with other geometries and many layers (e.g.&#160;a few hundreds layers) could be built using this method. The resulting tubular micro&#64258;uidic networks are then infiltrated with thermosetting nanocomposite suspensions containing nanofillers (e.g.&#160;single-walled carbon nanotubes), and subsequently cured. The infiltration is done by applying a pressure gradient between two ends of the empty network (either by applying a vacuum or vacuum-assisted microinjection). Prior to the infiltration, the nanocomposite suspensions are prepared by dispersing nanofillers into polymer matrices using ultrasonication and three-roll mixing methods. The nanocomposites (i.e.&#160;materials infiltrated) are then solidified under UV exposure/heat cure, resulting in a 3D-reinforced composite structure. The technique presented here enables the design of functional nanocomposite macroscopic products for microengineering applications such as actuators and sensors.

Three-dimensional (3D) microstructured composite beams are fabricated through the directed and localized infiltration of nanocomposites into 3D porous microfluidic networks. The flexibility of this manufacturing method enables the utilization of different thermosetting materials and nanofillers in order to achieve a variety of functional 3D reinforced nanocomposite macroscopic products.

マイクロ流体浸透を通じて立体的微細構造ナノ複合材料の製造

Microstructured composite beams reinforced with complex three-dimensionally (3D) patterned nanocomposite microfilaments are fabricated via nanocomposite ...

化学

Preparation of Highly Porous Coordination Polymer Coatings on Macroporous Polymer Monoliths for Enhanced Enrichment of Phosphopeptides

We describe a protocol for the preparation of hybrid materials based on highly porous coordination polymer coatings on the internal surface of macroporous polymer monoliths. The developed approach is based on the preparation of a macroporous polymer containing carboxylic acid functional groups and the subsequent step-by-step solution-based controlled growth of a layer of a porous coordination polymer on the surface of the pores of the polymer monolith. The prepared metal-organic polymer hybrid has a high specific micropore surface area. The amount of iron(III) sites is enhanced through metal-organic coordination on the surface of the pores of the functional polymer support. The increase of metal sites is related to the number of iterations of the coating process.
The developed preparation scheme is easily adapted to a capillary column format. The functional porous polymer is prepared as a self-contained single-block porous monolith within the capillary, yielding a flow-through separation device with excellent flow permeability and modest back-pressure. The metal-organic polymer hybrid column showed excellent performance for the enrichment of phosphopeptides from digested proteins and their subsequent detection using matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry. The presented experimental protocol is highly versatile, and can be easily implemented to different organic polymer supports and coatings with a plethora of porous coordination polymers and metal-organic frameworks for multiple purification and/or separation applications.

A procedure for the preparation of porous hybrid separation media composed of a macroporous polymer monolith internally coated by a high surface area microporous coordination polymer is presented.

リン酸化ペプチドの強化充実のためのマクロポーラスポリマーモノリスの高度に多孔性配位高分子コーティングの製造

We describe a protocol for the preparation of hybrid materials based on highly porous coordination polymer coatings on the internal surface of macroporous ...

Epitaxial Growth of Perovskite Strontium Titanate on Germanium via Atomic Layer Deposition

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and conformality by taking advantage of self-limiting reactions between vapor-phase precursors and the growing film. Perovskite oxides present potential for next-generation electronic materials, but to-date have mostly been deposited by physical methods. This work outlines a method for depositing SrTiO3 (STO) on germanium using ALD. Germanium has higher carrier mobilities than silicon and therefore offers an alternative semiconductor material with faster device operation. This method takes advantage of the instability of germanium's native oxide by using thermal deoxidation to clean and reconstruct the Ge (001) surface to the 2&#215;1 structure. 2-nm thick, amorphous STO is then deposited by ALD. The STO film is annealed under ultra-high vacuum and crystallizes on the reconstructed Ge surface. Reflection high-energy electron diffraction (RHEED) is used during this annealing step to monitor the STO crystallization. The thin, crystalline layer of STO acts as a template for subsequent growth of STO that is crystalline as-grown, as confirmed by RHEED. In situ X-ray photoelectron spectroscopy is used to verify film stoichiometry before and after the annealing step, as well as after subsequent STO growth. This procedure provides framework for additional perovskite oxides to be deposited on semiconductors via chemical methods in addition to the integration of more sophisticated heterostructures already achievable by physical methods.

This work details the procedures for the growth and characterization of crystalline SrTiO3 directly on germanium substrates by atomic layer deposition. The procedure illustrates the ability of an all-chemical growth method to integrate oxides monolithically onto semiconductors for metal-oxide semiconductor devices.

原子層堆積法を介してゲルマニウム上のペロブスカイト型チタン酸ストロンチウムのエピタキシャル成長

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and ...

From Molecules to Materials: Engineering New Ionic Liquid Crystals Through Halogen Bonding

Herein, we demonstrate that a bottom-up approach, based on halogen bonding (XB), can be successfully applied for the design of a new type of ionic liquid crystals (ILCs). Taking advantages of the high specificity of XB for haloperfluorocarbons and the ability of anions to act as XB-acceptors, we obtained supramolecular complexes based on 1-alkyl-3-methylimidazolium iodides and iodoperfluorocarbons, overcoming the well-known immiscibility between hydrocarbons (HCs) and perfluorocarbons (PFCs). The high directionality of the XB combined with the fluorophobic effect, allowed us to obtain enantiotropic liquid crystals where a rigid, non-aromatic, XB supramolecular anion acts as mesogenic core.
X-ray structure analysis of the complex between 1-ethyl-3-methylimidazolium iodide and iodoperfluorooctane showed the presence of a layered structure, which is a manifestation of the well-known tendency to segregation of perfluoroalkyl chains. This is consistent with the observation of smectic mesophases. Moreover, all the reported complexes melt below 100 &#176;C, and most are mesomorphic even at room temperature, despite that the starting materials were non-mesomorphic in nature.
The supramolecular strategy reported here provides new design principles for mesogen design allowing a totally new class of functional materials.

A protocol for the synthesis of a new type of mesogens, based on the halogen-bonded supramolecular anion [CnF2n+1-I&#183;&#183;&#183;I&#183;&#183;&#183;I-CnF2n+1]&#8722;, is reported.

分子から素材まで: ハロゲン結合を介して新しいイオン液体結晶工学

Herein, we demonstrate that a bottom-up approach, based on halogen bonding (XB), can be successfully applied for the design of a new type of ionic liquid ...

The Effect of Ultraviolet Radiation on the Chemical Bath Deposition of Bis(thiourea) Cadmium Chloride Crystals and the Subsequent CdS Obtention

In this work, the effects on the preparation of bis(thiourea) cadmium chloride crystals when illuminated with ultraviolet (UV) light at a wavelength of 367 nm using the chemical bath deposition technique are studied comparatively. Two experiments are performed to make a comparison: one without UV light and the other with the aid of UV light. Both experiments are performed under equal conditions, at a temperature of 343 K and with a pH of 3.2. The precursors used are cadmium chloride (CdCl2) and thiourea [CS(NH2)2], which are dissolved in 50 mL of deionized water with an acidic pH. In this experiment, the interaction of electromagnetic radiation is sought at the moment the chemical reaction is carried out. The results demonstrate the existence of an interaction between the crystals and the UV light; the UV light assistance causes crystal growths in an acicular shape. Also, the final product obtained is cadmium sulfide and shows no evident difference when synthesized with or without the use of UV light.

The Effect of Ultraviolet Radiation on the Chemical Bath Deposition of Bisthiourea Cadmium Chloride Crystals and the Subsequent CdS Obtention

This article presents a protocol for the synthesis of bis(thiourea) cadmium chloride crystals by chemical bath deposition. Two experiments are described: one aided by ultraviolet light compared to one without ultraviolet light.

Bis(thiourea) カドミウム塩化物結晶とその後の Cd より太くケミカルバス沈着に紫外線照射の効果

In this work, the effects on the preparation of bis(thiourea) cadmium chloride crystals when illuminated with ultraviolet (UV) light at a wavelength of ...

Extraction of Lignin with High &#946;-O-4 Content by Mild Ethanol Extraction and Its Effect on the Depolymerization Yield

Lignin valorization strategies are a key factor for achieving more economically competitive biorefineries based on lignocellulosic biomass. Most of the emerging elegant procedures to obtain specific aromatic products rely on the lignin substrate having a high content of the readily cleavable &#946;-O-4 linkage as present in the native lignin structure. This provides a miss-match with typical technical lignins that are highly degraded and therefore are low in &#946;-O-4 linkages. Therefore, the extraction yields, and the quality of the obtained lignin are of utmost importance to access new lignin valorization pathways. In this manuscript, a simple protocol is presented to obtain lignins with high &#946;-O-4 content by relatively mild ethanol extraction that can be applied to different lignocellulose sources. Furthermore, analysis procedures to determine the quality of the lignins are presented together with a depolymerization protocol that yields specific phenolic 2-arylmethyl-1,3-dioxolanes, which can be used to evaluate the obtained lignins. The presented results demonstrate the link between lignin quality and potential for the lignins to be depolymerized into specific monomeric aromatic chemicals. Overall, the extraction and depolymerization demonstrates a trade-off between the lignin extraction yield and the retention of the native aryl-ether structure and thus the potential of the lignin to be used as the substrate for the production of chemicals for higher-value applications.

Here, we present a protocol to perform ethanol extraction of lignin from several biomass sources. The effect of the extraction conditions on the lignin yield and &#946;-O-4 content are presented. Selective depolymerization is performed on the obtained lignins to obtain high aromatic monomer products.

高 β-O-4 コンテンツによるリグニンの抽出軽度エタノール抽出と脱重合の収量に及ぼす影響

Lignin valorization strategies are a key factor for achieving more economically competitive biorefineries based on lignocellulosic biomass. Most of the ...

Synthesis of Soft Polysiloxane-urea Elastomers for Intraocular Lens Application

This study discusses a synthesis route for soft polysiloxane-based urea (PSU) elastomers for their applications as accommodating intraocular lenses (a-IOLs). Aminopropyl-terminated polydimethylsiloxanes (PDMS) were previously prepared via the ring-chain equilibration of the cyclic siloxane octamethylcyclotetrasiloxane (D4) and 1,3-bis(3-aminopropyl)-tetramethyldisiloxane (APTMDS). Phenyl groups were introduced into the siloxane backbone via the copolymerization of D4 and 2,4,6,8-tetramethyl-2,4,6,8-tetraphenyl-cyclotetrasiloxane (D4Me,Ph). These polydimethyl-methyl-phenyl-siloxane-block copolymers were synthesized for increasing the refractive indices of polysiloxanes. For applications as an a-IOL, the refractive index of the polysiloxanes must be equivalent to that of a young human eye lens. The polysiloxane molecular weight is controlled by the ratio of the cyclic siloxane to the endblocker APTMDS. The transparency of the PSU elastomers is examined by the transmittance measurement of films between 200 and 750 nm, using a UV-Vis spectrophotometer. Transmittance values at 750 nm (upper end of the visible spectrum) are plotted against the PDMS molecular weight, and &#62; 90% of the transmittance is observed until a molecular weight of 18,000 g&#183;mol&#8722;1. Mechanical properties of the PSU elastomers are investigated using stress-strain tests on die-cut dog-bone-shaped specimens. For evaluating mechanical stability, mechanical hysteresis is measured by repeatedly stretching (10x) the specimens to 5% and 100% elongation. Hysteresis considerably decreases with the increase in the PDMS molecular weight. In vitro cytotoxicity of some selected PSU elastomers is evaluated using an MTS cell viability assay. The methods described herein permit the synthesis of a soft, transparent, and noncytotoxic PSU elastomer with a refractive index approximately equal to that of a young human eye lens.

This study describes synthetic routes for aminopropyl-terminated polydimethylsiloxanes and polydimethyl-methyl-phenyl-siloxane-block copolymers and for soft polysiloxane-based urea (PSU) elastomers. It presents the application of PSUs as accommodating an intraocular lens. An evaluation method for in vitro cytotoxicity is also described.

眼内レンズ用ソフト ポリシロキサン尿素エラストマーの合成

This study discusses a synthesis route for soft polysiloxane-based urea (PSU) elastomers for their applications as accommodating intraocular lenses ...

A Continuous-flow Photocatalytic Reactor for the Precisely Controlled Deposition of Metallic Nanoparticles

In this work, a novel photocatalytic reactor for the pulsed and controlled excitation of the photocatalyst and the precise deposition of metallic nanoparticles is developed. Guidelines for the replication of the reactor and its operation are provided in detail. Three different composite systems (Pt/graphene, Pt/TiO2, and Au/TiO2) with monodisperse and uniformly distributed particles are produced by this reactor, and the photodeposition mechanism, as well as the synthesis optimization strategy, are discussed. The synthesis methods and their technical aspects are described comprehensively. The role of the ultraviolet (UV) dose (in each excitation pulse) on the photodeposition process is investigated and the optimum values for each composite system are provided.

For a continuous and scalable synthesis of noble-metal-based nanocomposites, a novel photocatalytic reactor is developed and its structure, operation principles, and product quality optimization strategies are described.

金属ナノ粒子の正確に制御された沈着量の連続的な流れの光触媒反応

In this work, a novel photocatalytic reactor for the pulsed and controlled excitation of the photocatalyst and the precise deposition of metallic ...

Isotopic Effect in Double Proton Transfer Process of Porphycene Investigated by Enhanced QM/MM Method

The single deuterium substitution in porphycene leads to an asymmetric molecular geometry, which may affect the double proton transfer process in the porphycene molecule. In this study, we applied an enhanced QM/MM method called SITS-QM/MM to investigate hydrogen/deuterium (H/D) isotope effects on the double proton transfer in porphycene. Distance changes in SITS-QM/MM molecular dynamics simulations suggested that the deuterium substituted porphycene adopted the stepwise double proton transfer mechanism. The structural analysis and the free energy shifts of double proton transfer process indicated that the asymmetric isotopic substitution subtly compressed the covalent hydrogen bonds and may alter the original transition state location.

A protocol that uses enhanced QM/MM method to investigate the isotopic effect on the double proton transfer process in porphycene is presented here.

強化されたQM/MM法によるポルフィセンの二重陽子転写過程における同位体効果

The single deuterium substitution in porphycene leads to an asymmetric molecular geometry, which may affect the double proton transfer process in the ...

Synthesis of Information-bearing Peptoids and their Sequence-directed Dynamic Covalent Self-assembly

This protocol presents the use of Lewis acidic multi-role reagents to circumvent kinetic trapping observed during the self-assembly of information-encoded oligomeric strands mediated by paired dynamic covalent interactions in a manner mimicking the thermal cycling commonly employed for the self-assembly of complementary nucleic acid sequences. Primary amine monomers bearing aldehyde and amine pendant moieties are functionalized with orthogonal protecting groups for use as dynamic covalent reactant pairs. Using a modified automated peptide synthesizer, the primary amine monomers are encoded into oligo(peptoid) strands through solid-phase submonomer synthesis. Upon purification by high-performance liquid chromatography (HPLC) and characterization by electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS), sequence-specific oligomers are subjected to high-loading of a Lewis acidic rare-earth metal triflate which both deprotects the aldehyde moieties and affects the reactant pair equilibrium such that strands completely dissociate. Subsequently, a fraction of the Lewis acid is extracted, enabling annealing of complementary sequence-specific strands to form information-encoded molecular ladders characterized by matrix assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI-MS). The simple procedure outlined in this report circumvents kinetic traps commonly experienced in the field of dynamic covalent assembly and serves as a platform for the future design of robust, complex architectures.

A protocol is presented for the synthesis of information-encoded peptoid oligomers and for the sequence-directed self-assembly of these peptoids into molecular ladders using amines and aldehydes as dynamic covalent reactant pairs and Lewis acidic rare-earth metal triflates as multi-role reagents.

情報を持つペプトイドの合成と、その配列指向動的共有自己集合

This protocol presents the use of Lewis acidic multi-role reagents to circumvent kinetic trapping observed during the self-assembly of information-encoded ...