犠牲電子受容体としてS2O82−を用いた光触媒による水の酸化におけるRuII(bpy)32+の分解経路とその行方について: QYM-01光反応量子収率評価システムとTracera GC-BIDシステム

韓国,西江大学校(Sogang University)のKyung Byung Yoon教授を訪ねました。Yoon教授は人工合成分野の研究の第一人者です。Yoon教授の研究室では多くの分析機器を使用していますが,中でもTracera GC-BIDシステムとQYM-01光反応量子収率評価システムは,吸収された光量子を正確かつ簡便に定量測定できるものです。

 

今回のCustomer

Kyung Byung Yoon教授
韓国 西江大学校
Kyung Byung Yoon教授

※掲載内容(所属団体,役職名等)は取材時のものです。

西江大学校様 Webサイト

インタビュー

先生の研究内容について教えてください。

均一水溶液系での光触媒による水の酸化プロセスとして最も広く受け入れられている系は,水の酸化触媒,光ポンプのトリス(2,2'-ビピリジン)ルテニウム(II)錯体(RuII(bpy)32+),および犠牲電子受容体のペルオキソ二硫酸イオン(S2O82−)で構成されています。しかし,この系は理想からは程遠いものです。RuII(bpy)32+は非常に迅速に分解されるため,すべてのS2O82−が消費される前に反応プロセスが停止してしまうからです。そのため,RuII(bpy)32+の分解経路とその行方を解明し,より効率的な光触媒による水の酸化系を設計する必要があります。

私たちは,光RuII(bpy)32+−S2O82−系内にRuII(bpy)32+の分解経路が2つ存在することを見いだしました。1つは,暗部でRuII(bpy)33+によってOHが酸化されることにより,pH>6においてOH・ラジカルを生成する経路で,RuII(bpy)32+のビピリジン(bpy)配位子を攻撃します。これは,光がない状態でRu(bpy)32+がゆっくり分化される過程です。光照射するとRuII(bpy)32+だけでなくRuII(bpy)33+も光励起状態となり,光励起されたRuII(bpy)33+がS2O82−と反応し中間体を生じます,そして,その中間体は濃度が低い場合には触媒活性を有するRu μ-oxo dimerに分解され,中間体濃度が高い場合には触媒活性のないoligomeric Ru μ-oxo種に分解されます。この経路は,主要な光誘導分解経路です。RuII(bpy)32+濃度が低い場合,光RuII(bpy)32+−S2O82−系では,暗部のO2産生経路により触媒を添加しなくてもO2を生じます。RuII(bpy)32+濃度が高い場合,この系ではO2を産生しません。光誘導分解経路の総括速度が,暗部のO2産生経路の速度よりはるかに速くなるからです(ACS Catal. 2016, 6, 8361−8369)。

 

「QYM-01」と「Tracera(GC+BID検出器)」は先生の研究に有効に活用されていますか。
また,どのように役立っていますか?

QYM-01により,毎分またはさらに短い時間ごとに紫外可視光(UV-Vis)スペクトルを取得できます。これにより,光化学反応中に物質がどのような速さで反応するかをモニターすることができます。また,QYM-01により光感受性物質が吸収する光量子数を測定できます。生成物を検出する場合,反応の量子収率は,吸収された光量子数に対して生じた生成物をプロットすることで算出しています。
Traceraは,液体生成物の確認に有効です。検出感度も良好です。ほとんどすべての物質をカラムで検出しました。

「QYM-01」と「Tracera(GC+BID検出器)」の利点は何だと思われますか?

他の反応系をまったく変えずに,光分解中のUV-Visスペクトルを取ることができます。私たちが使用している光の強さを測定できます。これはQYM-01の利点です。Traceraについては,検出限界が良好です。

「QYM-01」と「Tracera(GC+BID検出器)」の特性/機能性を改善,または向上させるための提案はありますか?

まず,反応部位に到達する光の強度をより高める必要があります。ある波長での光の強度は1~2 mW/cm2でした。またQYM-01のガスの出入口に,水循環装置用ポートのようなものを取り付ける必要があります。もう1つの問題は,強度を確認するためには,装置のフタを外して,検出器を動かさなければいけません。
Traceraについては,ギ酸を検出するのに多くの手順を必要とします。

島津の技術,製品,サービスに対して何かご要望はありますか?

撹はんシステムには,寿命があります。そのため,撹はんシステムが停止したら直ちに交換してもらえることを希望します。

「島津製作所」のイメージについてお聞かせください。

比類のない製品と良好なサービスを提供されてると思います。

貴重なお時間と,当社の機器や当社についてのご意見をいただきありがとうございました。より良い製品やサービスを提供するために今後も努力していくつもりです。本当にありがとうございました。

 

インタビュアーコメント

Tracera 高感度ガスクロマトグラフシステム

 

 

インタビューの後,「導入例がわずかなため,QYMには,安定性や使用性などの改善する点がいろいろとあります。その一方で,島津にはQYMのように先行例のない独自の技術があり感心しています。さらなる発展を楽しみにしています」とYoon教授は述べました。さらに,「私たちは共に協力して韓日の架け橋となり,島津の機器やソリューションを通して両国のさらなる繁栄につなげたい」と付け加えられ,非常にうれしく思いました。

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