A. Y. は、東京の大学の機械システム ・ イノベーション プログラムの拠点からと大学東京博士課程研究助成金融サポートを受け取った。この仕事は部分的に支え日本学術振興会科研費科研費若手研究 (B) (17 K 17718)。

高酸性で腐食性は、いくつかこれらの合成に使用される化学品を使用する前に関連するすべての材料安全データ用紙 (MSDS) を参照することをお勧めします。さらに、この作業 (ポリアクリルアミド) で使用される 1 つのポリマーは発がん性モノマー、アクリルアミドを含めることができます。個人保護具 (保護メガネ、手袋、白衣、フルレングスのパンツ、閉じてつま先の靴) の使用は、化学薬品や熱からの傷害を防ぐために必要です。架橋処理を実施した後膜サンプルを格納して任意の不要な光化学反応の発生と乾燥を避けるために暗いところで水でください。
1. POM/ポリマー複合膜の作製
注: 合成手順は、記事でヘレンらによって報告14POM の量が変更されたことを除いて。
<ol><li>ポリビニル アルコール (PVA) の前駆体溶液の調製<ol>
<li>50 mL バイアルにポリビニル アルコール (完全に加水分解) 1000 と撹拌棒の 3 g を追加します。</li>
		<li>バイアルに 27 mL の水を追加します。</li>
		<li>70 ° C の撹拌ポリビニル アルコールのすべてのパーティクルを完全に分解する条件の下で水槽内にバイアルを加熱します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>ポリアクリルアミド (PAM) の前駆体溶液の調製<ol>
<li>ポリアクリルアミドの 0.75 g を追加 (材料の表を参照) と 50 mL バイアルに撹拌棒。</li>
		<li>バイアルに 29.25 mL の水を追加します。</li>
		<li>撹拌を完全にすべてのポリアクリルアミドの粒子を溶解条件下で水浴内 70 ° C にバイアルを加熱します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>ポンポンとポリマーの混合物溶液の調製<ol>
<li>50 mL バイアル 2 mL PVA の水溶液と 2 mL PAM ソリューションに追加します。 注意: これら高分子溶液は、高 viscocities を持っていると、正確にそれらのボリュームを測定する重要です。</li>
		<li>バイアルに撹拌棒の三角形と H3PW12O40の 1 グラムを追加します。 注意: H3PW12O40非常に酸性材質で、冷蔵庫で保存する必要があります。それを使用、プラスチック材料を使用、もの、メタルじゃないです。</li>
		<li>70 ° C の積極的な撹拌条件下で水浴中にバイアルを加熱攪拌し、続ける 6 h の 70 ° C で溶出後</li>
		<li>ホット プレート (約 100 ° C) にガラス基板 (5 × 5 cm2) を配置し、基板上にソリューションの 750 μ L をドロップします。 注意: ソリューション保管すべき熱い会場からポリマーを防ぐために削除プロセス中に。</li>
		<li>サンプルを乾燥するには、それ一晩暗い状態で室温で維持します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>架橋膜サンプル プロセス<ol>
<li>72 mL の蒸留水、アセトンの 24 mL、25% グルタルアルデヒド溶液 2 mL、塩酸 2 mL を 100 mL のバイアルに追加します。この混合物を架橋試薬と呼びます。</li>
		<li>ペトリ皿 (約 9.5 cm 径) にサンプルをガラス基板を入れ、膜が完全に浸漬されるまで架橋試薬を追加します。</li>
		<li>30 分後、蒸留水と架橋のソリューションを置き換えるし、一度洗います。</li>
		<li>へらを使用してガラス基板から膜をはがして、暗い状態で蒸留水で保存できます。この POM/高分子膜は、POM、PVA、PAM と呼ばれます。 注: 次のプロセス (ドナー金属や MnOx堆積反応) を膜を使用すると、剥がれプロセス省略します。</li>
		<li>POM/PVA/パムと顕微ラマンと FT-IR 分光法を使用して、膜13の化学構造を決定します。参照と同じ方法により調製した PVA/PAM (POM に欠けている) 試料の赤外スペクトルを取る。</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. ドナー金属 (Ce3 +と Co2 +) と POM/高分子膜の反応
<ol><li>Ce3 +ソリューションの準備。<ol>
<li>50 mL バイアルに Ce (3)3 • 6 H2O と撹拌棒の 2.08 g を追加します。</li>
		<li>バイアルに 30 mL の水を追加し、すべての Ce (3)3を溶解する攪拌します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>Ce3 +膜サンプルの反応<ol>
<li>ペトリ皿 (約 9.5 cm 径) に膜サンプルを入れて、膜が完全に浸漬されるまで Ce3 +ソリューションを追加します。</li>
		<li>ペトリ皿を 5 h で 80 ° C に予熱したオーブンに入れます。</li>
		<li>蒸留水と Ce3 +ソリューションを置き換える、一度洗ってください。</li>
		<li>暗い状態で蒸留水に格納します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>Co2 +溶液の調製<ol>
<li>Ce3 +と Co2 +と反応した同じ準備および Ce3 +で使用する CoCl2• 6 H2O Ce (3) ではなく3 • 6 H2o. サンプルの 1.14 g を除いてとして反応プロシージャを使用します。ポンポン、PVA、PAM、Ce と POM/PVA/PAM/Co をそれぞれと呼ばれます。</li>
		<li>本研究ではドナー金属イオン13と反応後の PW12O403 -分子の構造を決定する POM、PVA、PAM、Ce および POM、PVA、PAM、Co の顕微ラマン スペクトルを調べた。これらのサンプルの光学特性も調べた紫外可視分光法を用いたします。</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. MnOx水酸化触媒の析出
注: コロイド MnOxの準備と蒸着の手順に従ってベニート ・ ペレスら198915高島ら201216、それぞれ。
<ol><li>コロイドの MnOx溶液の調製<ol>
<li>KMnO4と撹拌棒の 39.4 mg を 30 mL のビーカーに追加します。 注意: 注意: KMnO4は非常に酸化材料;それを使用、プラスチック スプーンを使用、もの、メタルじゃないです。</li>
		<li>ビーカーに 10 mL の水を加えるし、すべて KMnO4を完全に溶けるまでかき混ぜます。</li>
		<li>ナ2S2O3• 5 H2O および楕円形の撹拌棒の 50 mg を 500 mL の丸底フラスコに追加します。</li>
		<li>フラスコに 20 mL の水を追加し、すべて Na2S2O3を完全に溶けるまでかき混ぜます。</li>
		<li>KMnO4溶液 10 mL をフラスコを激しく攪拌しながら下伝に追加します。 注: KMnO4ソリューションは、集計の MnO2の形成を防ぐためにゆっくり追加する必要があります。</li>
		<li>KMnO4ソリューションを追加すると、すぐにフラスコに 470 mL の蒸留水を追加します。</li>
		<li>2 時間以上攪拌し続けるし、(溶射) 次工程への解決策をすぐに使用します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>膜サンプルに MnOxコロイド溶液を噴霧<ol>
<li>シリコーンゴム製の蒸着に使用する領域を決定するためのマスクでホット プレート (約 60 ° C) に膜サンプルを配置します。 注: MnOx触媒の成膜、膜サンプルはガラス基板上に配置する必要があります。場合は、基板から、膜を剥離されていないが、彼らは、ホット プレートの上に配置します。蒸着プロセスの間ウェット膜の表面を維持します。マスクは、膜がスプレーガンから高い空気圧力のために飛ぶを防ぐために重量としても動作します。</li>
		<li>コロイド MnOxソリューション自動スプレーに接続して 500 mL ボトルにホット プレートの上 (材料の表を参照) を銃し、膜に溶液をスプレー 300 mL を追加します。</li>
		<li>ボトル内のボリュームが少なくなると、ボトルに残りのコロイド溶液を追加します。</li>
		<li>暗い状態で蒸留水にサンプルを格納します。MnOx後-蒸着、POM、PVA、PAM、Ce、MnOxまたは POM、PVA、PAM、Co、MnOxサンプルと呼ばれます。</li>
		<li>POM、PVA、PAM、Co、MnOxの可視光照射下での電子移動特性は、特定の電極電位で光電気化学測定を使用して監視されました。光電気化学的実験を行う膜サンプル上に作製した透明2O3 (伊藤) 電極 Sn ドープします。</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Fujishima, A., Honda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+Photolysis+of+Water+at+a+Semiconductor+Electrode.">Electrochemical Photolysis of Water at a Semiconductor Electrode.</a> Nature. 238, 37-38 (1972).</li><li>Nozik, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoelectrochemistry:+Applications+to+Solar+Energy+Conversion.">Photoelectrochemistry: Applications to Solar Energy Conversion.</a> Annual Review of Physical Chemistry. 29, 189-222 (1978).</li><li>Bard, A. J., Fox, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Artificial+Photosynthesis:+Solar+Splitting+of+Water+to+Hydrogen+and+Oxygen.">Artificial Photosynthesis: Solar Splitting of Water to Hydrogen and Oxygen.</a> Accounts of Chemical Research. 28, 141-145 (1995).</li><li>Lewis, N. S., Nocera, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Powering+the+Planet:+Chemical+Challenges+in+Solar+Energy+Utilization.">Powering the Planet: Chemical Challenges in Solar Energy Utilization.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 103, 15729-15735 (2006).</li><li>Lin, W., Frei, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anchored+Metal-to-Metal+Charge-Transfer+Chromophores+in+a+Mesoporous+Silicate+Sieve+for+Visible-Light+Activation+of+Titanium+Centers.">Anchored Metal-to-Metal Charge-Transfer Chromophores in a Mesoporous Silicate Sieve for Visible-Light Activation of Titanium Centers.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 109, 4929-4935 (2005).</li><li>Lin, W., Frei, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photochemical+CO2+Splitting+by+Metal-to-Metal+Charge-Transfer+Excitation+in+Mesoporous+ZrCu(I)-MCM-41+Silicate+Sieve.">Photochemical CO2 Splitting by Metal-to-Metal Charge-Transfer Excitation in Mesoporous ZrCu(I)-MCM-41 Silicate Sieve.</a> Journal of the American Chemical Society. 127, 1610-1611 (2005).</li><li>Lin, W., Frei, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bimetallic+redox+sites+for+photochemical+CO2+splitting+in+mesoporous+silicate+sieve.">Bimetallic redox sites for photochemical CO2 splitting in mesoporous silicate sieve.</a> Comptes Rendus Chimie. 9, 207-213 (2006).</li><li>Kim, W., Yuan, G., McClure, B. 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S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Poly(vinyl+alcohol)-polyacrylamide+Blends+With+Cesium+Salts+of+Heteropolyacid+as+a+Polymer+Electrolyte+for+Direct+Methanol+Fuel+Cell+Applications.">Poly(vinyl alcohol)-polyacrylamide Blends With Cesium Salts of Heteropolyacid as a Polymer Electrolyte for Direct Methanol Fuel Cell Applications.</a> Journal of Applied Polymer Science. 116, 3437-3447 (2010).</li><li>Perez-Benito, J. F., Brillas, E., Pouplana, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+a+Soluble+Form+of+Colloidal+Manganese(IV).">Identification of a Soluble Form of Colloidal Manganese(IV).</a> Inorganic Chemistry. 28, 390-392 (1989).</li><li>Takashima, T., Nakamura, R., Hashimoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanism+of+pH-Dependent+Activity+for+Water+Oxidation+to+Molecular+Oxygen+by+MnO2+Electrocatalysts.">Mechanism of pH-Dependent Activity for Water Oxidation to Molecular Oxygen by MnO2 Electrocatalysts.</a> Journal of the American Chemical Society. 134, 1519-1527 (2012).</li><li>Bridgeman, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Density+Functional+Study+of+the+Vibrational+Frequencies+of+&#945;-Keggin+Heteropolyanions.">Density Functional Study of the Vibrational Frequencies of &#945;-Keggin Heteropolyanions.</a> Chemical Physics. 287, 55-69 (2003).</li><li>Meng, Y., Song, W., Huang, H., Ren, Z., Chen, S. -. Y., Suib, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+of+Bifunctional+MnO2+Nanostructures:+Highly+Efficient,+Ultra-stable+Electrochemical+Water+Oxidation+and+Oxygen+Reduction+Reaction+Catalysts+Identified+in+Alkaline+Media.">Relationship of Bifunctional MnO2 Nanostructures: Highly Efficient, Ultra-stable Electrochemical Water Oxidation and Oxygen Reduction Reaction Catalysts Identified in Alkaline Media.</a> Journal of the American Chemical Society. 136, 11452-11464 (2014).</li></ol>

著者が明らかに何もありません。

ヘレンらにより導入された架橋メソッドを適用することが重要14自立膜を開発します。ポリ酢酸ビニルは、この研究のベースポリマーとして適用された自立膜の形成を防止する H3PW12O40の集計が発生しました。ただし、ベースポリマーとしてナフィオンを用いた膜の作製を試みたとき、なかった Ce3 +と Co2 +反応の進行自立膜の作製が実現しました。本研究では、膜中の電子転送を保証する読み込み量に変更された 80 wt % H3PW12O40 10 wt %hetelopolyanions ヘレンらの作業で使用するのと14。
顕微ラマン スペクトルを示した POM の分子構造がポリマー マトリックス Ce3 +と Co2 +ラマン、Keggin ピーク特性の保存によって立証されるように反応の前後の両方で保持された高いポンポン17 (図 1、) の構造。FT-IR による分析は、ポンポンはポリマー マトリックスに組み込まれて正常にことを確認しました。ポンポン、14がわずかにずれるに発見された高分子の機能別グループに対応する振動ピーク (図 1b) との反応時に POMs にポリマーの水素結合が形成されることを示します。この水素結合の形成はまた架橋プロセスは凝集を避けるために使用されたとき結晶 H3PW12O40高分子マトリックスなしと比較してポンポンの分子分散をサポートします。
Ce3 +と Co2 +と POM、PVA、PAM のステップバイ ステップの反応によりドナー金属の柔軟な選択、望ましい光化学多電子移行反応を可能にするため非常に重要なパラメーターであります。金属と反応後サンプルの明白な色は無色から淡黄色 (POM、PVA、PAM、Ce) とピンク (POM PVA、PAM、Co) (図 2) から変更。紫外-可視スペクトルは、可視領域で (図 3、)、金属-金属電荷移動 (MMCT) に割り当てられている新しい吸収を示した。ドナー金属によって異なります吸収波長のだ (Ce3 + 420 nm と Co2 + 395 の nm; 530 で吸収の Co2 +d d 遷移に POM/PVAPAM/Co で nm が割り当てられます)、吸収範囲をすることができることを示すドナー金属を変更することによって制御されます。
構築された MMCT システムでは、写真は、MnOx水酸化触媒をアクティブにする機能を所有しています。可視光照射による電子移動は、POM、PVA、PAM、Ce、MnOxまたは POM、PVA、PAM、Co、MnOx 2O3 (伊藤) 電極 Sn ドープ上に作製した光電気化学測定によって確認されました。光照射は、POM、PVA、PAM、Co および POM、PVA、PAM、MnOx無視光電流 (図 3b) の生成中に POM、PVA、PAM、Co、MnOxと POM、PVA、PAM、Ce、MnOxの現在の値を強化しました。PW 間分子間ホッピングでポンポン、PVA、PAM、Co、MnOxの可視光照射による MMCT (CoII → WVI) と ITO 電極に PW12O403−サイトでの電子の移動12O403−分子。さらに、Co のサイトで生成された穴は、MnOxに移されました。顕微ラマン散乱光電気化学測定示したポンポン構造に保持されたその Ce も Co 酸化物が形成され後に、実施したサンプルが安定していることを示す (少なくともこの実験的時間スケール)。POM、PVA、PAM、Co、MnOxと POM、PVA、PAM、Ce、MnOxの写真現在の違いは、Ce4 +/Ce3 +と Co3 +/Co2 +酸化還元対の間の酸化還元電位差によって説明できます。Co3 +/Co2 +カップルより肯定的な酸化還元電位 Ce4 +/Ce3 +カップルよりも所有しているので、Co サイトに MnOxからの電子移動を促進するために便利です。再びこの観察では、ドナーの金属の柔軟な選択肢を持つことの重要性を強調しています。さらに、POMs13の他のタイプを用いたを受容体サイトの酸化還元電位を制御できることを示した前の研究でこれは両方の酸化を促進する反応場のこの POM/ポリマー複合材料の可用性を展開されます。還元反応。
酸素発生反応を監視するため、回転リング-ディスク電極を用いた電気化学的手法を適用されます。ディスク、ディスク部分だったグラッシー カーボンとリング部分だった Pt リング ディスク電極部に膜サンプルを作製しました。光電気化学測定中に O2生産リング部分で削減し、現在の軽減がみられました。図 4光照射に応答現在減少の増加を示します。水の酸化この結果証拠は、MnOx光照射下での表面に開始されました。リング部分に現在観察される減少は約 1 μ A と対応するフォト電流が約 2 μ A です。MnOx水の酸化反応は 4 電子プロセスと、リング部分に O2の削減が 2 電子プロセス水の酸化反応の光電流のクーロン効率はこのようにほぼ 100% です。私達の実験の条件で適用された過電圧は 460 mV。MnO2孟らによって電気化学的 OER の報告活動18は 0.5 〜 0.7 の範囲で 10 mA cm-2 pH での電流密度に到達する V = 13。我々 は単に、これらの値を比較できませんが読み込みメソッドと MnOx自体の OER 活動が今後の研究において改善されるべきロード量と膜体制で、MnOxの表面積を知られているためは。
このレポートは、架橋プロセスを適用することによって柔軟な高分子マトリックス中ポリ酸ベース MMCT ユニットを構築に使用される方法を示します。この MMCT ベース光応答性膜の制限は、可視光の弱い吸収です。MMCT ユニットの金属間の電子的相互作用が弱いのでオキソ架橋金属ベース電荷転送システムの吸収係数は一般に小さい。まだ、このシステムは、従来半導体 - またはライトの耐久性と酸化還元分離型光システムを達成するためにチューニングの観点から有機分子光増感剤に比べ有利です。電子受容体として電極や MnOx OER 触媒穴受容体; として駆使しただし、この膜システムは、また使用するため該当する可視光照射によるさまざまな酸化還元反応をトリガーすることができます他の触媒システム。この手法が化学太陽光変換システムを構築するためのプラットフォームを準備するため新たな戦略を提供することと考えています。

地球規模の気候を改善することができる代替エネルギー源の提供を有効にする必要がある人工光合成や太陽電池を用いた太陽エネルギー変換システムの開発とエネルギー問題1,2、 3,4。光機能性材料は、2 つのグループ、半導体系、有機分子系に大別されることができます。改善は、まだ正確な電荷転送コントロールの不足に苦しむ半導体システムと有機分子システムはに関して十分に耐久ではないために、必要があります多くの異なる機種を開発しているが、光照射。ただし、無機分子電荷転送ユニット部品としての使用は、これらのそれぞれの問題を改善できます。たとえば、フレイらシステムを開発オキソ架橋金属メソ多孔体シリカ表面にグラフト フォト照射による金属 - 電荷移動 (MMCT) を誘導し、光化学酸化還元反応5,をトリガーすることができます。6,7,8,9。
当社グループの電子アクセプター報10、11,12, 多核システムを使用する期待してポリ (POM) を利用した多環系を 1 つのアトミック システムを拡張になります。誘導と多電子移動反応の制御で有利なエネルギー変換で重要な概念であります。ここで説明したプロトコル、高分子マトリックス中13報告どおり POM ベース MMCT システムを準備するために使用する詳細な方法を提案する.膜型構成は陽極と陰極の反応生成物の間の製品分離のために好ましいです。高ポンポン内容でも、自立膜の形成可能な架橋法が適用されました。光電気化学測定は、ドナー金属の適切な選択がターゲットをトリガーするキーであることを証明しました。POM/ドナー金属システムは、可視光照射下における多電子移動触媒をアクティブに写真増感剤として動作します。この作品では、MnOxを利用して水の酸化反応の多電子移動触媒として、この光機能システムは様々 な POMs、ドナー金属触媒を用いた反応の他のタイプと使用できるも。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:819px;" width="819">
	<colgroup>
		<col />
		<col span="2" />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:287px;">Poly(vinyl Alcohol) 1000, Completely Hydrolyzed</td>
			<td style="width:119px;">Wako</td>
			<td style="width:119px;">162-16325</td>
			<td style="width:295px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:287px;">Polyacrylamide, Mv 6,000,000</td>
			<td style="width:119px;">Polyaciences, Inc.</td>
			<td style="width:119px;">2806</td>
			<td>May contain carcinogenic monomer, acrylamide.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:287px;">12 Tungsto(VI)phosphoric Acid n-Hydrate</td>
			<td style="width:119px;">Wako</td>
			<td style="width:119px;">164-02431</td>
			<td>Highly acidic</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:287px;">Acetone 99.5 + %(GC)</td>
			<td style="width:119px;">Wako</td>
			<td style="width:119px;">012-00343</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:287px;">25% Glutaraldehyde Solution</td>
			<td style="width:119px;">Wako</td>
			<td style="width:119px;">079-00533</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:287px;">Hydrochloric Acid 35-37%</td>
			<td style="width:119px;">Wako</td>
			<td style="width:119px;">080-01066</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:287px;">Cerium(III) Nitrate Hexahydrate 98 + %(Ti)</td>
			<td style="width:119px;">Wako</td>
			<td style="width:119px;">031-09732</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:287px;">Cobalt(II) Chloride Hexahydrate 99 + %(Ti)</td>
			<td style="width:119px;">Wako</td>
			<td style="width:119px;">036-03682</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:287px;">Pottasium Permanganate 99.3 + %(Ti)</td>
			<td style="width:119px;">Wako</td>
			<td style="width:119px;">167-04182</td>
			<td>Highly oxydative</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:287px;">Sodium Thiosulfate Pentahydrate 99 + %(Ti)</td>
			<td style="width:119px;">Wako</td>
			<td style="width:119px;">197-03585</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:287px;">Automatic spray gun</td>
			<td style="width:119px;">Lumina</td>
			<td style="width:119px;">ST-6</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of polyoxometalate-based photo-responsive membranes for the photo-activation of manganese oxide catalysts

写真活性化の目的で多 (PW12O403 -)、(Ce3 +または Co2 +)、遷移金属イオンと有機高分子を用いた電荷移動の発色団を準備する方法を提案します。酸素発生酸化マンガン触媒、人工光合成に重要なコンポーネントであります。架橋応用高 PW12O403 -コンテンツの自立膜を取得します。定款及び PW12O403 -高分子マトリクス内の構造保持赤外・顕微ラマン分光法によって確認され、明らかにした紫外可視分光法による光学的特性を調べた金属-金属電荷転送 (MMCT) 単位の成功の建設。MnOx酸素触媒の成膜は、可視光照射下での光電流測定確認連続電荷、Mn → MMCT ユニット → 電極、および光電流強度は酸化還元と一致していたドナー金属 (Ce または Co) の可能性があります。このメソッドは、触媒と光機能性材料を使用するための光子吸収部品を含む統合されたシステムを準備するため、新たな戦略を提供します。

ポリマー マトリックスでポンポン構造の保持が確認された赤外・顕微ラマン分光法 (図 1)。POM の Keggin 構造に対応する振動ピークが観察された、ポリマーのピークは水素ポンポンと結合によってシフトされる発見されました。分光分析は電荷転送部の成功建設を決定する非常に有用なこれはサンプル (図 2) の見かけの色の変化によっても確認されました。すべてのコンポーネントが適切に配置されると、電荷移動を実現するため紫外可視分光法と光電気化学測定 (図 3) によっても確認されました。特に、分光と光電気化学の結果は従って合成手法の有効性をサポートする光照射下で 1 つの方向の電荷移動を確認しました。MnOx O2の生産還元 O2削減に対応する電流を光の下で観察できる回転リング ディスク電極方式を採用した間接電気化学的手法を用いたモニタリング照射 (図 4)。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58072/58072fig1.jpg"> 図 1: 顕微ラマンと FT-IR スペクトル。(a)の前に膜試料の顕微ラマン スペクトル (POM/PVA/パム、黒線)、Ce (3)3 (POM、PVA、PAM、Ce、赤い線) または CoCl2 (POM/PVA/PAM/Co、青線) との反応による。結晶 H3PW12O40のスペクトルはまた (濃い黄色) の参照として表示されます。20 の強度と 532 nm レーザー mW がサンプルに照射し、スペクトルを得る使用されました。(ポンポン欠けているサンプル (黒線) と POM/PVA/PAM (赤い線) 膜サンプル b) FT-IR スペクトル。サンプルされた KBr 窓を完備して自家製伝送赤外線真空セルにマウントされ、そのスペクトルが重水素化グリシン硫酸検出器を室温で透過モードで得られました。この図は、2017年13、著作権 2017年アメリカ化学会山口らの許可を得て変更されています。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58072/58072fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58072/58072fig2.jpg"> 図 2: 膜のサンプルの写真。左: POM、PVA、PAM、中央: POM/PVA/PAM/Ce と右: POM、PVA、PAM、株式<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58072/58072fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58072/58072fig3.jpg"> 図 3: 紫外-可視拡散反射スペクトルと - t 曲線。(a)トップ: (黒線) 前にポンポン、PVA、PAM 膜試料の拡散反射スペクトルを紫外可視と Ce (3)3 (POM、PVA、PAM、Ce、赤い線) との反応による。ポンポン欠けている膜サンプル (青線) の参照として Ce (3)3と反応している後のスペクトル。下: 紫外-可視の拡散反射スペクトル (黒線) 前に PAM/ポンポン/PVA 膜サンプル CoCl2 (POM、PVA、PAM、Co、赤い線) との反応の前後。ポンポン欠けている膜サンプル (PVA/PAM) CoCl2と反応しなかったしたがって、CoCl2の水溶液の紫外可視吸収スペクトルは (青線) の参照として使用されました。インセット (後に反応する前にマイナス反応) スペクトル減算が。(b)私-(黒線)、(暗い黄色ライン) ポンポン、PVA、PAM、Ce、MnOx(赤い線) ポンポン、PVA、PAM、Co、MnOxt曲線 POM/PVA/PAM/Co および ITO 電極上に作製した (青線) ポンポン、PVA、PAM、MnOxサンプルAr バブリングの 20 分後に可視光を照射します。光源は、紫外線吸収を防ぐために 450 nm カットオフ フィルター搭載 300 W キセノン ランプだった。電解質はとても4 (pH 10、1 M NaOH で調整) と応用可能性は +1100 mV 0.1 M ナ2(vs [女] 標準水素電極)。この図は、2017年13、著作権 2017年アメリカ化学会山口らから変更されています。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58072/58072fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58072/58072fig4.jpg"> 図 4:私-tリング カーブ回転リング ディスク電極光照射下での一部。ポンポン、PVA、PAM、Co、MnOxはディスク部分上に作製しました。回転数が 1500 rpm とディスクと潜在的なリングを維持していた 1120 mV と-280 mV 対彼女は、それぞれ。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58072/58072fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。

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Preparation of Polyoxometalate-based Photo-responsive Membranes for the Photo-activation of Manganese Oxide Catalysts

マンガン酸化物触媒の光活性化用ポリ酸を用いた光応答性膜の作製

ここでは、ポリ/ポリマー複合膜を用いた電荷転送発色団を準備するためのプロトコルを提案する.

This paper presents a method to prepare charge-transfer chromophores using polyoxotungstate (PW12O403-), transition metal ions (Ce3+ or Co2+), and organic ...

preparation-polyoxometalate-based-photo-responsive-membranes-for

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

7.6K ビュー.  The University of Tokyo. ここでは、ポリ/ポリマー複合膜を用いた電荷転送発色団を準備するためのプロトコルを提案する.

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Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain such surfaces are described. The first approach is the preparation of single terminated perovskite SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates. Wet etching was used to selectively remove one of the two possible surface terminations, while an annealing step was used to increase the smoothness of the surface. The resulting single terminated surfaces allow for the heteroepitaxial growth of perovskite oxide thin films with high crystalline quality and well-defined interfaces between substrate and film. In the second approach, seed layers for epitaxial film growth on arbitrary substrates were created by Langmuir-Blodgett (LB) deposition of nanosheets. As model system Ca2Nb3O10- nanosheets were used, prepared by delamination of their layered parent compound HCa2Nb3O10. A key advantage of creating seed layers with nanosheets is that relatively expensive and size-limited single crystalline substrates can be replaced by virtually any substrate material.

Various procedures are outlined to prepare atomically defined templates for epitaxial growth of complex oxide thin films. Chemical treatments of single crystalline SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates were performed to obtain atomically smooth, single terminated surfaces. Ca2 Nb3 O10- nanosheets were used to create atomically defined templates on arbitrary substrates.

複合酸化物薄膜のエピタキシャル成長のために原子的に定義されたテンプレート

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain ...

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 ...

Photochemical Oxidative Growth of Iridium Oxide Nanoparticles on CdSe@CdS Nanorods

We demonstrate a procedure for the photochemical oxidative growth of iridium oxide catalysts on the surface of seeded cadmium selenide-cadmium sulfide (CdSe@CdS) nanorod photocatalysts. Seeded rods are grown using a colloidal hot-injection method and then moved to an aqueous medium by ligand exchange. CdSe@CdS nanorods, an iridium precursor and other salts are mixed and illuminated. The deposition process is initiated by absorption of photons by the semiconductor particle, which results with formation of charge carriers that are used to promote redox reactions. To insure photochemical oxidative growth we used an electron scavenger. The photogenerated holes oxidize the iridium precursor, apparently in a mediated oxidative pathway. This results in the growth of high quality crystalline iridium oxide particles, ranging from 0.5 nm to about 3 nm, along the surface of the rod. Iridium oxide grown on CdSe@CdS heterostructures was studied by a variety of characterization methods, in order to evaluate its characteristics and quality. We explored means for control over particle size, crystallinity, deposition location on the CdS rod, and composition. Illumination time and excitation wavelength were found to be key parameters for such control. The influence of different growth conditions and the characterization of these heterostructures are described alongside a detailed description of their synthesis. Of significance is the fact that the addition of iridium oxide afforded the rods astounding photochemical stability under prolonged illumination in pure water (alleviating the requirement for hole scavengers).

A protocol for the photochemical oxidative growth of small crystalline iridium oxide nanoparticles on the surface of CdSe@CdS seeded rod nanoparticles is presented.

CdSeの@のCdSナノロッド上にイリジウム酸化物ナノ粒子の光化学酸化成長

We demonstrate a procedure for the photochemical oxidative growth of iridium oxide catalysts on the surface of seeded cadmium selenide-cadmium sulfide ...

Temperature-programmed Deoxygenation of Acetic Acid on Molybdenum Carbide Catalysts

Temperature programmed reaction (TPRxn) is a simple yet powerful tool for screening solid catalyst performance at a variety of conditions. A TPRxn system includes a reactor, furnace, gas and vapor sources, flow control, instrumentation to quantify reaction products (e.g., gas chromatograph), and instrumentation to monitor the reaction in real time (e.g., mass spectrometer). Here, we apply the TPRxn methodology to study molybdenum carbide catalysts for the deoxygenation of acetic acid, an important reaction among many in the upgrading/stabilization of biomass pyrolysis vapors. TPRxn is used to evaluate catalyst activity and selectivity and to test hypothetical reaction pathways (e.g., decarbonylation, ketonization, and hydrogenation). The results of the TPRxn study of acetic acid deoxygenation show that molybdenum carbide is an active catalyst for this reaction at temperatures above ca. 300 &#176;C and that the reaction favors deoxygenation (i.e., C-O bond-breaking) products at temperatures below ca. 400 &#176;C and decarbonylation (i.e., C-C bond-breaking) products at temperatures above ca. 400 &#176;C.

Presented here is a protocol for the operation of a micro-scale temperature-programmed reactor for evaluating the catalytic performance of molybdenum carbide during acetic acid deoxygenation.

モリブデンカーバイド触媒上の酢酸の昇温脱酸素化

Temperature programmed reaction (TPRxn) is a simple yet powerful tool for screening solid catalyst performance at a variety of conditions. A TPRxn system ...

Synthesis and Testing of Supported Pt-Cu Solid Solution Nanoparticle Catalysts for Propane Dehydrogenation

A convenient method for the synthesis of bimetallic Pt-Cu catalysts and performance tests for propane dehydrogenation and characterization are demonstrated here. The catalyst forms a substitutional solid solution structure, with a small and uniform particle size around 2 nm. This is realized by careful control over the impregnation, calcination, and reduction steps during catalyst preparation and is identified by advanced in situ synchrotron techniques. The catalyst propane dehydrogenation performance continuously improves with increasing Cu:Pt atomic ratio.

A convenient method for the synthesis of 2 nm supported bimetallic nanoparticle Pt-Cu catalysts for propane dehydrogenation is reported here. In situ synchrotron X-ray techniques allow for the determination of the catalyst structure, which is typically unobtainable using laboratory instruments.

プロパン脱水素のためのPt-Cu固溶体ナノ粒子触媒の合成と試験

A convenient method for the synthesis of bimetallic Pt-Cu catalysts and performance tests for propane dehydrogenation and characterization are ...

Aerosol-assisted Chemical Vapor Deposition of Metal Oxide Structures: Zinc Oxide Rods

Whilst columnar zinc oxide (ZnO) structures in the form of rods or wires have been synthesized previously by different liquid- or vapor-phase routes, their high cost production and/or incompatibility with microfabrication technologies, due to the use of pre-deposited catalyst-seeds and/or high processing temperatures exceeding 900 &#176;C, represent a drawback for a widespread use of these methods. Here, however, we report the synthesis of ZnO rods via a non-catalyzed vapor-solid mechanism enabled by using an aerosol-assisted chemical vapor deposition (CVD) method at 400 &#176;C with zinc chloride (ZnCl2) as the precursor and ethanol as the carrier solvent. This method provides both single-step formation of ZnO rods and the possibility of their direct integration with various substrate types, including silicon, silicon-based micromachined platforms, quartz, or high heat resistant polymers. This potentially facilitates the use of this method at a large-scale, due to its compatibility with state-of-the-art microfabrication processes for device manufacture. This report also describes the properties of these structures (e.g., morphology, crystalline phase, optical band gap, chemical composition, electrical resistance) and validates its gas sensing functionality towards carbon monoxide.

Columnar zinc oxide structures in the form of rods are synthesized via aerosol-assisted chemical vapor deposition without the use of pre-deposited catalyst-seed particles. This method is scalable and compatible with various substrates based on either silicon, quartz or polymers.

エアロゾルによる金属酸化物の構造の化学蒸着: 酸化亜鉛棒

Whilst columnar zinc oxide (ZnO) structures in the form of rods or wires have been synthesized previously by different liquid- or vapor-phase routes, ...

Chemical Precipitation Method for the Synthesis of Nb2O5 Modified Bulk Nickel Catalysts with High Specific Surface Area

We demonstrate a method for the synthesis of NixNb1-xO catalysts with sponge-like and fold-like nanostructures. By varying the Nb:Ni ratio, a series of NixNb1-xO nanoparticles with different atomic compositions (x = 0.03, 0.08, 0.15, and 0.20) have been prepared by chemical precipitation. These NixNb1-xO catalysts are characterized by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and scanning electron microscopy. The study revealed the sponge-like and fold-like appearance of Ni0.97Nb0.03O and Ni0.92Nb0.08O on the NiO surface, and the larger surface area of these NixNb1-xO catalysts, compared with the bulk NiO. Maximum surface area of 173 m2/g can be obtained for Ni0.92Nb0.08O catalysts. In addition, the catalytic hydroconversion of lignin-derived compounds using the synthesized Ni0.92Nb0.08O catalysts have been investigated.

Chemical Precipitation Method for the Synthesis of Nb2O5 Modified Bulk Nickel Catalysts with High Specific Surface Area

A protocol for the synthesis of sponge-like and fold-like Ni1-xNbxO nanoparticles by chemical precipitation is presented.

Nb2O5の合成化学沈殿法変更高表面積一括ニッケル触媒

We demonstrate a method for the synthesis of NixNb1-xO catalysts with sponge-like and fold-like nanostructures. By varying the Nb:Ni ratio, a series of ...

Electrophoretic Crystallization of Ultrathin High-performance Metal-organic Framework Membranes

We report the synthesis of thin, highly intergrown, polycrystalline metal-organic framework (MOF) membranes on a wide range of unmodified porous and non-porous supports (polymer, ceramic, metal, carbon, and graphene). We developed a novel crystallization technique, which is termed the ENACT approach: the electrophoretic nuclei assembly for the crystallization of highly intergrown thin films (ENACT). This approach allows for a high density of heterogeneous nucleation of MOFs on a chosen substrate via the electrophoretic deposition (EPD) directly from the precursor sol. The growth of well-packed MOF nuclei leads to a highly intergrown polycrystalline MOF film. We show that this simple approach can be used for the synthesis of thin, intergrown zeolite imidazole framework (ZIF)-7 and ZIF-8 films. The resulting 500 nm-thick ZIF-8 membranes show a considerably high H2 permeance (8.3 x 10-6 mol m-2 s-1 Pa-1) and ideal gas selectivities (7.3 for H2/CO2, 15.5 for H2/N2, 16.2 for H2/CH4, and 2655 for H2/C3H8). An attractive performance for C3H6/C3H8 separation is also achieved (a C3H6 permeance of 9.9 x 10-8 mol m-2 s-1 Pa-1 and a C3H6/C3H8 ideal selectivity of 31.6 at 25 &#176;C). Overall, the ENACT process, owing to its simplicity, can be extended to synthesize intergrown thin films of a wide range of nanoporous crystalline materials.

A simple, reproducible, and versatile approach for the synthesis of intergrown, polycrystalline metal-organic framework membranes on a wide range of unmodified porous and non-porous supports is presented.

極薄高性能金属有機性フレームワーク膜の電気泳動の結晶化

We report the synthesis of thin, highly intergrown, polycrystalline metal-organic framework (MOF) membranes on a wide range of unmodified porous and ...

Imine Metathesis by Silica-Supported Catalysts Using the Methodology of Surface Organometallic Chemistry

With this protocol, a well-defined singlesite silica-supported heterogeneous catalyst [(&#8801;Si-O-)Hf(=NMe)(&#951;1-NMe2)] is designed and prepared according to the methodology developed by surface organometallic chemistry (SOMC). In this framework, catalytic cycles can be determined by isolating crucial intermediates. All air-sensitive materials are handled under inert atmosphere (using gloveboxes or a Schlenk line) or high vacuum lines (HVLs, &#60;10-5 mbar). The preparation of SiO2-700 (silica dehydroxylated at 700 &#176;C) and subsequent applications (the grafting of complexes and catalytic runs) requires the use of HVLs and double-Schlenk techniques. Several well-known characterization methods are used, such as Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), elemental microanalysis, solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy (SSNMR), and state-of-the-art dynamic nuclear polarization surface enhanced NMR spectroscopy (DNP-SENS). FTIR and elemental microanalysis permit scientists to establish the grafting and its stoichiometry. 1H and 13C SSNMR allows the structural determination of the hydrocarbon ligands coordination sphere. DNP SENS is an emerging powerful technique in solid characterization for the detection of poorly sensitive nuclei (15N, in our case). SiO2-700 is treated with about one equivalent of the metal precursor compared to the amount of surface silanol (0.30 mmol&#183;g-1) in pentane at room temperature. Then, volatiles are removed, and the powder samples are dried under dynamic high vacuum to afford the desired materials [(&#8801;Si-O-)Hf(&#951;2&#960;-MeNCH2)(&#951;1-NMe2)(&#951;1-HNMe2)]. After a thermal treatment under high vacuum, the grafted complex is converted into metal imido silica complex [(&#8801;Si-O-)Hf(=NMe)(&#951;1-NMe2)]. [(&#8801;Si-O-)Hf(=NMe)(&#951;1-NMe2)] effectively promotes the metathesis of imines, using the combination of two imine substrates, N-(4-phenylbenzylidene)benzylamine, or N-(4-fluorobenzylidene)-4-fluoroaniline, with N-benzylidenetert-butylamine as substrates. A significantly lower conversion is observed with the blank runs; thus, the presence of the imido group in [(&#8801;Si-O-)Hf(=NMe)(&#951;1-NMe2)] is correlated to the catalytic performance.

A new group IV metal catalyst for imine metathesis is prepared by grafting amine metal complex onto dehydroxylated silica. Surface metal fragments are characterized using FT-IR, elemental microanalysis, and solid-state NMR spectroscopy. Further dynamic nuclear polarization surface enhanced NMR spectroscopy experiments complement the determination of the coordination sphere.

表面有機金属化学の方法論を用いてシリカ支持触媒によるイミンメタセシス

With this protocol, a well-defined singlesite silica-supported heterogeneous catalyst [(&#8801;Si-O-)Hf(=NMe)(&#951;1-NMe2)] is designed and prepared ...

Tuning the Acidity of Pt/ CNTs Catalysts for Hydrodeoxygenation of Diphenyl Ether

We herein present a method for the synthesis of HNbWO6, HNbMoO6, HTaWO6 solid acid nanosheet modified Pt/CNTs. By varying the weight of various solid acid nanosheets, a series of Pt/xHMNO6/CNTs with different solid acid compositions (x = 5, 20 wt%; M = Nb, Ta; N = Mo, W) have been prepared by carbon nanotube pretreatment, protonic exchange, solid acid exfoliation, aggregation and finally Pt particles impregnation. The Pt/xHMNO6/CNTs are characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and NH3-temperature programmed desorption. The study revealed that HNbWO6 nanosheets were attached on CNTs, with some edges of the nanosheets being bent in shape. The acid strength of the supported Pt catalysts increases in the following order: Pt/CNTs &#60; Pt/5HNbWO6/CNTs &#60; Pt/20HNbMoO6/CNTs &#60; Pt/20HNbWO6/CNTs &#60; Pt/20HTaWO6/CNTs. In addition, the catalytic hydroconversion of lignin-derived model compound: diphenyl ether using the synthesized Pt/20HNbWO6 catalyst has been investigated.

A protocol for the synthesis of HNbWO6, HNbMoO6, HTaWO6 solid acid nanosheet modified Pt/CNTs is presented.

ジフェニルエーテルのヒドロデオキシゲーションのためのPt/CNT触媒の酸性度のチューニング

We herein present a method for the synthesis of HNbWO6, HNbMoO6, HTaWO6 solid acid nanosheet modified Pt/CNTs. By varying the weight of various solid acid ...