JP6361009B2 - 光電変換特性を有するジピリン金属錯体シート及びその製造方法 - Google Patents
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Description
このため、現在開発が進められている色素増感太陽電池は、色素を吸着させた酸化チタンなどの半導体微粒子を光吸収層として電極に堆積させるというグレッツェル教授の提案した構造をベースとするものである(例:特開2008−204956号公報、特開2009−132922号公報)。
各Yは式(ii)で表される1価の基であり、各Lはそれぞれ独立に2価の連結基を表し、各R1はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し、隣接したR1同士は結合して環を形成してもよく、Qは水素原子又は金属原子を表し、Zは対イオン又は軸配位子を表し、nは0以上の整数を表す。
本発明に係る金属錯体ポリマーシートは一実施形態において、式(i)で表されるジピリン誘導体を配位子として含有する金属錯体ポリマーから形成されてなる。
各Yは式(ii)で表される1価の基であり、各Lはそれぞれ独立に2価の連結基を表し、各R1はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し、隣接したR1同士は結合して環を形成してもよく、各Xはそれぞれ独立に炭素原子又は窒素原子を表し、Xに結合したR1はXが窒素原子を表すときは存在しない。
本発明に係る金属錯体ポリマーシートを形成する金属錯体ポリマーにおいて、上述した配位子が配位する中心金属イオン(Q’)としては特に制限はなく、典型元素及び遷移元素の金属イオンの何れでもよい。典型元素の金属イオンとしては、Li、Be、Na、Mg、Al、K、Ca、Zn、Ga、Rb、Sr、Cd、In、Sn、Cs、Ba、Hg、Tl、Pb、Bi、Fr、Raが挙げられ、遷移金属イオンとしては、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、So、Ir、Pt、Au、Ac、Th、Pa、U、Np、Pu、Am、Cm、Bk、Cf、Es、Fm、Md、No、Lr、Rf、Db、Sg、Bh、Hs、Mt、Ds、Rgが挙げられる。Q’はこれらの1種以上を任意に選択することができる。Q’は、典型的にはFe、Ni、Co、Cu、Zn、Sn、Ti、Mn、Mo、V、Zr、Cd、Ga、Sb、Cr、Nb、Alのイオンからなる群から選択される1種以上とすることができる。
本発明に係る金属錯体ポリマーシートは、上述した配位子化合物と上述した中心金属イオンの錯体又は塩とを原料として液−液界面又は気−液界面での自己組織化現象を利用することにより、二次元に広がった錯体ポリマーを形成することで作製可能である。得られたシートは、光電変換特性を示すことができ、例えば色素増感太陽電池の光吸収層として有用である。
本発明に係る金属錯体ポリマーシートを光電変換が行われる光吸収層の材料として使用して、太陽電池を作製可能である。典型的には、色素増感太陽電池を作製可能である。本発明に係る太陽電池は一実施形態において、一対の電極と、当該電極間に本発明に係る金属錯体ポリマーシートを備えた光吸収層と、随意的な電解質層とを有する。本発明に係る太陽電池に太陽光などの光が入射されると、光が光電変換特性をもつ光吸収層に吸収され、これにより起電力が電極間に生成される。生成した起電力により、外部回路を通じて一方の電極からもう一方の電極に電流を流すことができる。本発明に係る金属錯体ポリマーシートを用いた太陽電池の積層構造を例示的に示す。
(1)基板/電極/光吸収層/対電極
(2)基板/光吸収層/電解質/対電極
(3)基板/電極/電解質/光吸収層/対電極
(4)基板/電極/電解質/光吸収層/電解質/対電極
図4に示す合成手順により金属錯体ナノシートを作製した。
1H NMR (400 MHz, CDCl3, δ/ppm): 10.09 (s, 3H, O=CH), 8.03-8.01 (d, J=8.0, 6H), 7.88-7.86 (d, J=8.0, 6H), 7.91 (s, 3H); FAB-MS (m/z): 390[M]+.
1H NMR (400 MHz, CDCl3, δ/ppm): 7.69 (s, 1H, N-H), 6.50-6.49 (d, 1H, J=4.0), 6.03-6.01 (t, 1H, J=4.0), 5.8 (s, 1H), 2.14 (s, 3H, CH3); FAB-MS (m/z): 81[M]+.
1H NMR (400 MHz, CDCl3, δ/ppm): 7.95 (s, 3H, Ar), 7.81-7.79 (d, J = 8.0 Hz, 6H, Ar), 7.62-7.60 (d, J = 8.0 Hz, 6H, Ar), 6.57-6.56 (d, J = 4.0 Hz, 6H, Ar), 6.20-6.19 (d, J = 4.0 Hz, 6H, Ar), 2.47 (s, 18H, -CH3); 13C NMR (100 MHz, CDCl3, δ/ppm): 165.18, 146.78, 141.99, 137.88, 135.32, 132.12, 130.51, 128.89, 127.12, 116.54, 112.11, 105.97 (Ar), 18.21 (CH3); FAB-MS (m/z): 817 [M]+.
50mMの酢酸亜鉛(II)水溶液30mLをバイアルに入れ、当該酢酸亜鉛(II)水溶液の上に、1mMの配位子L1のジクロロメタン溶液をマイクロシリンジにより極少量(14μL)散布した。20分静置したのち、気−液界面に生成したナノシートをLangmuir-Schaefar法を用いて各種基板に転写した。ナノシートの合成は同一の手順で複数回実施し、複数枚のシートを得た。得られたシートの一つについてAFM像を図5に示す。100μm2を超える大きさのナノシートが形成されていることが分かる。
得られたナノシートの一つについて可視光吸収スペクトルを測定し、次式で表されるジピリン配位子含有単核錯体と比較した(図6)。
また、当該ナノシートを導電性カーボン両面テープ上に貼り付けてサンプルとし、X線光電子スペクトルをULVAC−PHI社のPHI 500 Versa Probeを用いて測定した。X線光源としてAlKα線(15kV、25W又は20kV、100W)を用いて測定した。得られたスペクトルは、C1sのピークが284.6eVとなるようにチャージアップの補正を行った。得られたスペクトルを次式で表されるジピリン配位子(a)及び当該配位子のモノマー錯体(b)のものと比較した。結果を図22に示す。配位子の状態では非等価であったNは、モノマー錯体及びナノシートにおいて等価となったことが理解できる。また、配位子の状態では見られなかったZnがモノマー錯体及びナノシートにおいて確認された。
得られたナノシートの一つをSi−TMS基板上に置き、AFMの探針でナノシートの一部の領域をスクラッチして切り抜き、厚みを図7の右図の矢印の方向に走査して調査した。その結果、シートは平均で約1.2nmの厚みであることが確認された。膜厚測定は膜の端部やシワ部分を避けた平坦な箇所に対して行った。この厚みの値は得られたナノシートが単層であることを示している。
得られたナノシートの一つをSi−TMS基板上に置き、120℃で3日間乾燥機内で加熱したときのAFM像の変化を図8に示す。加熱処理前には見られていたシワ(代表的には図8の(a)において丸で囲んだ場所に存在する直線上の変色箇所)が加熱処理後にはほとんど消失し、平坦なシートに変化したことが分かる。
1mMの配位子L1のジクロロメタン溶液10mLをバイアルに入れ、当該ジクロロメタン溶液の上に、水相と有機相の分離状態が維持されるように純水10mLを静かに重ねた後、更に50mMの酢酸亜鉛(II)水溶液20mLを静かに重ねた。1日静置したところ、水相と有機相の界面に橙色の薄い不溶性シートが形成されたことを確認した。
図9に示す合成手順により配位子L2を合成した。
次式で表されるピロール化合物を和光純薬工業から入手した。
1H NMR (400 MHz, CDCl3, δ/ppm): 7.99 (s, 3H, Ar), 7.87-7.85 (d, J = 8.0 Hz, 6H, Ar), 7.46-7.45 7.81-7.79 (d, J = 8.0 Hz, 6H, Ar), 2.33 (s, 18H, -CH3), 2.31-2.27 (q, 12H, -CH2-), 1.31 (s, 18H, -CH3), 1.01-1.96 (t, J = 8.0 Hz, 18H, -CH3); 13C NMR (100 MHz, CDCl3, δ/ppm): 150.29, 141.89, 140.51, 138.32, 137.01, 136.04, 134.59, 131.33, 130.22, 127.23, 125.05 (Ar), 17.58, 14.88, 14.41, 12.11 (alkyl); FAB-MS (m/z): 1070 [M]+.
図10に示す合成手順により配位子L3を合成した。
1H NMR (400 MHz, CDCl3, δ/ppm): 9.95 (s, 3H, O=CH), 7.86-7.84 (d, 6H, J = 8.0), 7.26-7.24 (d, 6H, J = 8.0); FAB-MS (m/z): 330 [M]+.
1H NMR (400 MHz, CDCl3, δ/ppm): 7.45-7.43 (d, 6H, J = 8.0), 7.24-7.22 (d, 6H, J = 8.0), 6.62-6.61 (d, 6H, J = 4.0), 6.20-6.19 (d, 6H, J = 4.0), 2.46 (s, 18H, CH3); FAB-MS: 756.
図11に示す合成手順により配位子L4を合成した。
1H NMR (CDCl3, 25℃) δ = 7.84 (d, J = 8.05, 2H), 7.46 (d, J = 8.05, 2H), 6.42(d, J = 4.03, 2H), 6.14 (d, J = 4.03, 2H), 2.44 (s, 3H) 1.38 (s, 6H)
実施例4で合成したジピリン(化合物4)と、ポルフィリン(化合物6)から鈴木カップリングにより配位子L5を合成した(図12)。
化合物6の合成を図13の手順に従って行った。ピロール(370μL、5.4mmol)とp−ブロモベンズアルデヒド(1.0g、5.4mmol)を窒素雰囲気下で500mLのCH2Cl2に溶解した。トリフルオロ酢酸(400μL、5.4mmol)を添加し、18時間攪拌した。次いで、クロラニル(1.35g、5.4mmol)を添加し、4時間攪拌した。次いで、Zn(OAc)2(1.0g、5.4mmol)を添加し、1時間攪拌した。反応混合物を水洗し、無水Na2SO4を加えて乾燥させた。溶媒をエバポレータにより留去した後、残渣をシリカゲルクロマトグラフィ(溶離液は、n−ヘキサン:CH2Cl2=1:1体積比)で精製して、MeOH/CH2Cl2中で再結晶させ、化合物6を得た(0.26g、収率:20%)。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) : δ/ppm 7.91 (8H, d, J= 4.1 Hz), 8.08 (8H, d, J= 4.1 Hz), 8.95 (8H, s) MS (FAB MS) (m/zcalcd = 993.8); m/zfound : 994.
化合物6のポルフィリン(150mg、0.15mmol)、化合物4のジピリン(560mg、1.5mmol)、Pd(PPh3)2Cl2(35mg、0.05mmol)、K2CO3(275mg、2mmol)及びPPh3(170mg、0.65mmol)をDMSO(30mL)及びH2O(0.06mL)(=500:1体積比)の混合溶媒に溶解した。この溶液を凍結脱気(3サイクル)し、80℃、窒素雰囲気下で4日間攪拌した。反応混合物を300mLの水で希釈し、CH2Cl2で抽出した(50mL×6回)。有機相を無水Na2SO4で乾燥させた後、この溶液を減圧濃縮すると紫色の固体を得た。この固体をMeOHで洗浄し、配位子L5を得た(73mg、収率:30%)。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) : δ/ppm 2.50 (24 H, s), 6.24 (8H, d, J=3.0 Hz), 6.66 (8H, d, J=3.7 Hz), 7.70 (8H, d, J=6.9 Hz), 8.00 (8H, d, J=8.1 Hz), 8.07 (8H, d, J=6.9 Hz), 8.35 (8H, d, J=7.9 Hz), 9.02 (8H, s).
13C NMR (125 MHz, CDCl3) : δ/ppm 16.39, 117.57, 120.28, 125.00, 126.38, 129.04, 131.59, 131.75, 136.74, 138.13, 139.13, 141.07, 142.93, 150.06, 153.91
ピリジンを1体積%含有するジクロロメタン10mL中に1.7mgの配位子L5を溶解して、配位子L5のジクロロメタン溶液を作製した。バイアルに入れた当該ジクロロメタン溶液の上に、水相と有機相の分離状態が維持されるように純水10mLを静かに重ねた後、更に0.2mMの酢酸亜鉛(II)水溶液10mLを静かに重ねた。2日間静置したところ、水相と有機相の界面に緑色の薄い不溶性シートが形成された。水相を純水で、有機相をCH2Cl2で希釈した後、水相をピペットで除去した。濾過後、当該シートを純水、MeOH及びCH2Cl2で洗浄し、真空乾燥した。
本発明に係るナノシートの光電変換特性を測定するため、以下の手順によりサンプル1〜5のナノシートを作製した。
50mLガラスバイアル中に30mLの酢酸亜鉛(II)水溶液(50mM、Zn(OAc)2・2H2O 0.3292g)を加えた。実施例1に示した配位子L1の7.4×10-5mol/L溶液(7.4×10-4gの配位子を6.0mLジクロロメタン+0.3mL酢酸エチルに溶かす)20μL(4層分のナノシートが形成される量に相当)をガラスバイアル中の水面に静かに散布し、4時間静置してナノシートを形成した。その後SnO2基板をLangmuir−Schaefer法により水面上に1分間接触させることでナノシートを転写した。さらに転写した基板を引き上げた後、純水、エタノール、ジクロロメタンを用いて順に基板を洗浄し、サンプル1を作製した。サンプル1の厚みは約4.8nm以下と推定される)。
LB膜作成装置(KSV NIMA社社製、形式KSV NIMA Small、以下同様)を用いてナノシートの合成及び積層を行った。初めにLB膜作成装置のトラフ、バリアー及び表面圧測定に用いるウィルヘルミプレートをエタノール及び純水により洗浄し、LB膜作成装置のトラフ中に60mLの酢酸亜鉛(II)水溶液(50mM、 Zn(OAc)2・2H2O 0.6584g)でトラフを満たした。トラフ上の水面から極少量の酢酸亜鉛水溶液を埃やごみと共に取り除き、トラフの面積を69.75cm2に変更した(トラフの最大面積の90%に相当)。その後、実施例1に示した配位子L1の7.5×10-4mol/L溶液(1.27×10-3gの配位子を950μLのジクロロメタン+50μLの酢酸エチルに溶かす)16.5μLをトラフの水面上に静かに散布し、18時間静置してナノシートを形成した。その後、表面圧1.83mN/m(18時間静置後の表面圧)の下で、SnO2基板をLS法(水面に対して平行な状態)により水面上に1分間接触させることでナノシートを転写し、純水、エタノール、ジクロロメタンを用いて順に基板を洗浄した。この過程を6回繰り返すことによりナノシートの多積層化を行い、サンプル2を作製した。サンプル2の平均層数を、可視光吸収の観測を行うことで算出したところ、27であった(単層あたりの吸光度0.00197、サンプルの吸光度0.0530、推定厚み約32nm)。
LB膜作成装置を用いてナノシートの合成及び積層を行った。初めにLB膜作成装置のトラフ、バリアー及び表面圧測定に用いるウィルヘルミプレートをエタノール及び純水により洗浄し、LB膜作成装置のトラフ中に60mLの酢酸亜鉛(II)水溶液(50mM、 Zn(OAc)2・2H2O 0.6584g)でトラフを満たした。トラフ上の水面から極少量の酢酸亜鉛水溶液を水面上の埃やごみと共に取り除き、トラフの面積を69.75cm2に変更した(トラフの最大面積の90%に相当)。その後、実施例1に示した配位子L1の7.5×10-4mol/L溶液(1.27×10-3gの配位子を950μLのジクロロメタン+50μLの酢酸エチルに溶かす)16.5μLをトラフの水面上に静かに散布し、4時間静置してナノシートを形成した。その後、表面圧1.83mN/m(4時間静置後の表面圧)の下で、SnO2基板をLS法(水面に対して平行な状態)により水面上に1分間接触させることでナノシートを転写し、純水、エタノール、ジクロロメタンを用いて順に基板を洗浄し、トラフの面積を2cm2(基板面積に相当)減少させた。この過程を8回繰り返した。さらに多層化を進めるため、以下の作業を行った。上記と全く同じ工程でトラフの水面上に配位子溶液を静かに散布し(散布量22.0μL)、22時間静置することでナノシートを形成した。その後、表面圧1.83mN/m(22時間静置後の表面圧)の下で、上記工程で得られた多積層ナノシートが形成されたSnO2基板をLS法(水面に対して平行な状態)により水面上に1分間接触させることでナノシートの更なる多積層化を実現した。純水、エタノール、ジクロロメタンを用いて順に基板を洗浄し、トラフの面積を2cm2(基板面積に相当)減少させた。この過程を9回繰り返すことによりサンプル3を得た。サンプル3の平均層数を、可視光吸収の観測を行うことで算出したところ、36であった(単層あたりの吸光度0.00197、サンプルの吸光度0.0720、推定厚み約43nm)。
LB膜作成装置を用いてナノシートの合成及び積層を行った。初めにLB膜作成装置のトラフ、バリアー及び表面圧測定に用いるウィルヘルミプレートをエタノール及び純水により洗浄し、LB膜作成装置のトラフ中に60mLの酢酸亜鉛(II)水溶液(50mM、 Zn(OAc)2・2H2O 0.6584g)でトラフを満たした。トラフ上の水面から極少量の酢酸亜鉛水溶液を埃やごみと共に取り除き、トラフの面積を69.75cm2に変更した(トラフの最大面積の90%に相当)。その後、実施例1と同じ配位子L1の7.5×10-4mol/L溶液(1.27×10-3gの配位子を950μLのジクロロメタン+50μLの酢酸エチルに溶かす)22.0μLをトラフの水面上に静かに散布し、17時間静置した。その後、表面圧0.45mN/m(17時間静置後の表面圧)の下で、SnO2基板をLS法(水面に対して平行な状態)により水面上に1分間接触させることでナノシートを転写し、純水、エタノール、ジクロロメタンを用いて順に基板を洗浄した。この過程を10回繰り返した。さらに多層化を進めるため、以下の作業を行った。上記と全く同じ工程でトラフの水面上に配位子溶液を静かに散布し(散布量22.0μL)、18時間静置することでナノシートを形成した。その後、表面圧0.45mN/m(18時間静置後の表面圧)の下で上記工程で得られた多積層ナノシートが形成されたSnO2基板をLS法(水面に対して平行な状態)により水面上に1分間接触させることでナノシートの更なる多積層化を実現した。純水、エタノール、ジクロロメタンを用いて順に基板を洗浄した。この過程を16回繰り返すことによりサンプル4を得た。サンプル4の平均層数を、可視光吸収の観測を行うことで算出したところ、73であった(単層あたりの吸光度0.00197、サンプルの吸光度0.143、推定厚み約88nm)。
50mLガラスバイアル中に実施例1と同じ配位子L1のジクロロメタン溶液(1.0×10-4mol/L、8.2×10-4g)を10mL加え、さらに純水10mLを加えて有機層と水層に分離した二相界面を形成させた。2時間静置した後、酢酸亜鉛(II)水溶液(100mM、 Zn(OAc)2・2H2O 0.6584g)を加えた。この状態で4日静置し、界面上でのナノシートの生成を確認した。水層部分を取り除き純水を加える操作を5回行い、さらに有機層部分を取り除き有機層にジクロロメタンを加える操作を2回行った。その後SnO2基板に生成したナノシートを乗せることでサンプル5を得た。サンプル5の平均層数を、可視光吸収の観測を行うことで算出したところ、243であった(単層あたりの吸光度0.00197、サンプルの吸光度0.4796、推定厚み約292nm)。
ピリジンを1体積%含有するジクロロメタン10mL中に1.7mgの配位子L5を溶解して、配位子L5のジクロロメタン溶液を作製した。バイアルに入れた当該ジクロロメタン溶液の上に、水相と有機相の分離状態が維持されるように純水10mLを静かに重ねた後、更に0.2mMの酢酸亜鉛(II)水溶液10mLを静かに重ねた。2日間静置したところ、水相と有機相の界面に緑色の薄い不溶性シートが形成された。水相を純水で、有機相をCH2Cl2で希釈した後、水相をピペットで除去した。濾過後、当該シートを純水、MeOH及びCH2Cl2で洗浄し、真空乾燥した。その後SnO2基板に生成したナノシートを乗せることでサンプル6を得た。ナノシートの厚みは20nmと推測される。
1〜6のすべてのサンプルに対して下記に示す手法で光電流の測定を行った。電解質溶液として過塩素酸テトラブチルアンモニウム(0.10M)及び犠牲試薬トリエタノールアミン(0.05M)の混合溶液12mL(過塩素酸テトラブチルアンモニウム0.4103g及びトリエタノールアミン0.0894g)を調整した。セルに混合溶液を加え、作用電極として当該ナノシートを転写したSnO2基板(サンプル1〜サンプル6のいずれか1つ)、参照電極として銀線ならびに対電極として白金電極を用いた3電極系をセットし、アルゴンガスにより30分バブリングした。
サンプル1
結果を図23に示す。各波長の光を25秒照射し、光照射終了直前の光電流を測定したところ、400nmの光照射により13.3nAの光電流が、450nmの光照射により17.1nA、500nmの光照射により30.5nA、550nmの光照射により5.0nA、600nmの光照射により0.5nAの光電流が観測された。また、500nmの光照射については、光のon/offに応じて流れる光電流の変化を示すグラフも図24に示す。
結果を図25(最初の4回の繰り返し)及び図26(全体)に示す。500nmの光照射による光電流の測定により観測初期(1回目の光照射終了直前)に126nAの光電流が検出された。この際の量子収率は67.2%、外部量子効率は7.77%であった。さらに132回のon/off繰り返し測定の後27.8nAの光電流が観測され、電流量が一定になった。電流値の減少はナノシートの物理的な剥離によるものであり、電極との固定化法を改善することでより安定な光電流が取り出せるものと考えられる。
結果を図27に示す。500nmの光照射による光電流の測定により観測初期(1回目の光照射終了直前)に131nAの光電流が検出された。この際の量子収率は52.5%、外部量子効率は8.08%であった。
結果を図28(最初の4回の繰り返し)及び図29(全体)に示す。500nmの光照射による光電流の測定により観測初期(1回目の光照射終了直前)に114nAの光電流が検出された。この際の量子収率は24.9%、外部量子効率は7.03%であった。さらに130回のon/off繰り返し測定の後18.1nAの光電流が観測され、電流量が一定になった。電流値の減少はナノシートの物理的な剥離によるものであり、電極との固定化法を改善することでより安定な光電流が取り出せるものと考えられる。
結果を図30に示す。500nmの光照射による光電流の測定により観測初期(1回目の光照射終了直前)に0.86nAの光電流が検出された。この際の量子収率は0.079%、外部量子収率は0.053%であった。
結果を図31に示す。450nmの光照射による光電流の測定により観測初期(1回目の光照射終了直前)に6.9nAの光電流が検出された。
Claims (14)
- 金属錯体ポリマーシートであって、当該金属錯体ポリマーは、式(i)で表されるジピリン誘導体及び中心金属を含み、前記中心金属がFe、Mn、Zn、Ni、Pd、Pt、Cd、Hg、Co、Au、Ag、Sn、Pb又はCuであり、一つの中心金属に対して二つの前記ジピリン誘導体が配位することで前記ジピリン誘導体同士が連結され、当該連結の繰り返しによって構築された六角形状の網目分子構造をもつシート。
- 金属錯体ポリマーシートであって、当該金属錯体ポリマーは、式(iii)で表されるジピリン誘導体及び中心金属を含み、前記中心金属がFe、Mn、Zn、Ni、Pd、Pt、Cd、Hg、Co、Au、Ag、Sn、Pb又はCuであり、一つの中心金属に対して二つの前記ジピリン誘導体が配位することで前記ジピリン誘導体同士が連結され、当該連結の繰り返しによって構築された六角形状の網目分子構造をもつシート。
- 金属錯体ポリマーシートであって、当該金属錯体ポリマーは、式(iv)で表されるジピリン誘導体及び中心金属を含み、前記中心金属がFe、Mn、Zn、Ni、Pd、Pt、Cd、Hg、Co、Au、Ag、Sn、Pb又はCuであり、一つの中心金属に対して二つの前記ジピリン誘導体が配位することで前記ジピリン誘導体同士が連結され、当該連結の繰り返しによって構築された三角形状の網目分子構造をもつシート。
- 金属錯体ポリマーシートであって、当該金属錯体ポリマーは、式(v)で表されるジピリン誘導体及び中心金属を含み、前記中心金属がFe、Mn、Zn、Ni、Pd、Pt、Cd、Hg、Co、Au、Ag、Sn、Pb又はCuであり、一つの中心金属に対して二つの前記ジピリン誘導体が配位することで前記ジピリン誘導体同士が連結され、当該連結の繰り返しによって構築された四角形状の網目分子構造をもつシート。
各Yは式(ii)で表される1価の基であり、各Lはそれぞれ独立に2価の連結基を表し、各R1はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し、隣接したR1同士は結合して環を形成してもよく、Qは水素原子又は金属原子を表し、Zは対イオン又は軸配位子を表し、nは0以上の整数を表す。 - 各Lは同一であり、置換又は非置換のp−フェニレン基、置換又は非置換の4,4’−ビフェニリレン基、置換又は非置換のアルケニレン基、及び置換又は非置換のアルキニレン基よりなる群から選択される請求項1〜4の何れか一項に記載のシート。
- 各Lが置換又は非置換のp−フェニレン基である請求項1〜5の何れか一項に記載のシート。
- 各R1は水素原子である請求項1〜6の何れか一項に記載のシート。
- 平均厚みが0.5nm〜100μmである請求項1〜7の何れか一項に記載のシート。
- 請求項1に記載の式(i)、請求項2に記載の式(iii)、請求項3に記載の式(iv)又は請求項4に記載の式(v)で表されるジピリン誘導体1種以上を含有する有機相と、中心金属となる金属の錯体及び塩から選択される1種以上を含有する水相を、相分離させた状態を維持しながら両者の接触を継続することにより、有機相と水相の界面に金属錯体ポリマーをシート状に成長させる工程を含む金属錯体ポリマーシートの製造方法。
- 請求項1に記載の式(i)、請求項2に記載の式(iii)、請求項3に記載の式(iv)又は請求項4に記載の式(v)で表されるジピリン誘導体1種以上を含有する有機相と、中心金属となる金属の錯体及び塩から選択される1種以上を含有する水相のうち何れか一方の相を他方の相で被覆し、両者を相分離させた状態を維持しながら両者の接触を継続することにより、気−液界面に金属錯体ポリマーをシート状に成長させる工程を含む金属錯体ポリマーシートの製造方法。
- 金属錯体ポリマーの成長時間を1秒〜1ヶ月とする請求項9又は10に記載の方法。
- 前記シートの平均厚みが0.5nm〜100μmとなるのに必要な時間だけ金属錯体ポリマーを成長させる請求項9〜11の何れか一項に記載の方法。
- 成長後の金属錯体ポリマーシートを回収後、加熱処理によりシートを平坦化する工程を含む請求項9〜12の何れか一項に記載の方法。
- 請求項1〜8の何れか一項に記載のシートを光吸収層に用いた太陽電池。
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