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化学書籍レビュー

Semiconductor Photocatalysis: Principles and Applications

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本書は光触媒自体の特性(触媒活性、バンド構造等)ではなく光触媒を介した反応自体にフォーカスした珍しい一冊。この一冊で光化学と電気化学の基礎に加え光触媒反応(有機物分解、水分解, CO2還元, 有機合成)に関する基礎知識得ることができる。

対象

光化学が専門の大学院生以上

解説

本書は約200パージでタイトルが“Semiconductor Photocatalysis: Principles and Applications”となっているが、全体の約半分を基本的な光化学(1-3章)と電気化学(4章)にあて、残りの5章で光触媒を利用した反応を解説している。

特徴は5章で光触媒を用いた有機合成について比較的多くのページ数を割いている点である。現在、有機物の光触媒反応に関する論文は非常に多いが、その多くは環境浄化を目的とした有機物をCO2に分解する反応である。しかしながら光(紫外線-近赤外線)の持つエネルギーは約40-240 kcal/molでC≡Cの結合エネルギー(~200 kcal/mol)よりも大きく、光触媒が変換できる光の波長をコントロールすることで様々な有機反応を常温常圧下にて行うことが可能で、幅広い応用が期待されている。

本書は光化学と電気化学の基礎から始まり、光触媒を用いた有機物や水の分解のみならず、CO2還元や有機合成について解説している。

内容

1章

光化学の歴史に関する簡単な記述に加え、触媒と光触媒に違いに関する解説。

2章(基礎的な光化学)

単分子による光の吸収とそれにより励起された電子がどのような遷移過程を経るかをカシャの法則とフランク=コンドンの原理を元に示し、その後、具体例(π-π*遷移、異なる物質間での電子移動等)を解説します。

3章 (単分子光触媒)

数ページほどではあるが光化学反応(分子光触媒)について解説

4章(基礎的な電気化学)

様々な界面(イオン-半導体, 半導体-金属, 半導体-半導体等)における電子移動とフェルミ順位もしくはバンド構造の変化と、これらがどのように測定可能な物性値(拡散反射, 電圧-電流プロット)に反映するかについて。

5章(光触媒反応)

光触媒のバンドギャップ(バンド構造)と表面構造に基づいた実際の光触媒反応について(水分解, CO2還元, 有機合成)有機合成ではC-N, C-CカップリングやC-H活性化反応について。

現在出版されている光触媒関連の書籍は光触媒自体の特性(触媒活性、バンド構造等)に焦点を当てたものが多い中、本書は光化学と電気化学の基礎をベースに光触媒を介した反応自体にフォーカスした貴重な一冊です。ただ全体的に表現が若干回りくどく感じられる点が、少し残念に思います。

 

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