フラーレン系材料の最近の進歩.フラーレン系材料の合成・物性・修飾・光触媒への応用

Recent Progress on Fullerene-Based Materials: Synthesis, Properties, Modifications, and Photocatalytic Applications.

• Sai Yao
• Xingzhong Yuan
• Longbo Jiang
• Ting Xiong
• Jin Zhang

抄録

太陽光はエネルギー不足を補い、深刻な環境問題を解決する安価なエネルギー源である。太陽エネルギーを効率的に利用するために、ここ数十年の間に光触媒材料が注目されています。フラーレン（C,Cなど）は、ゼロ次元カーボンナノ材料として、光触媒の応用が広く研究されてきました。フラーレンはそのユニークな特性から、光触媒エンハンサーとして他の半導体と併用したり、非半導体上に分散させた後に新規な光触媒として利用することも可能である。本レビューでは、水の分解、Cr(Ⅵ)還元、汚染物質の分解、細菌消毒などの光触媒用途に用いられるフラーレン系材料(フラーレン/半導体、フラーレン/非半導体を含む)についてまとめた。まず、フラーレンの光学的及び電子的特性を紹介する。次に、フラーレン系光触媒の合成と光触媒機構の最近の進歩についてまとめた。さらに、フラーレン系光触媒の効果的な性能について、主に光触媒によるH発生と汚染物質の除去について議論した。最後に、フラーレン系光触媒の現在の課題と展望を提案した。本レビューにより、水処理や環境保護のためのフラーレン系光触媒への理解が深まることが期待される。

Solar light is an inexpensive energy source making up for energy shortage and solving serious environmental problems. For efficient utilization of solar energy, photocatalytic materials have attracted extensive attention over the last decades. As zero-dimensional carbon nanomaterials, fullerenes (C, C, etc.) have been extensively investigated for photocatalytic applications. Due to their unique properties, fullerenes can be used with other semiconductors as photocatalyst enhancers, and also as novel photocatalysts after being dispersed on non-semiconductors. This review summarizes fullerene-based materials (including fullerene/semiconductors and fullerene/non-semiconductors) for photocatalytic applications, such as water splitting, Cr (Ⅵ) reduction, pollutant degradation and bacterial disinfection. Firstly, the optical and electronic properties of fullerene are presented. Then, recent advances in the synthesis and photocatalytic mechanisms of fullerene-based photocatalysts are summarized. Furthermore, the effective performances of fullerene-based photocatalysts are discussed, mainly concerning photocatalytic H generation and pollutant removal. Finally, the current challenges and prospects of fullerene-based photocatalysts are proposed. It is expected that this review could bring a better understanding of fullerene-based photocatalysts for water treatment and environmental protection.