ゼオライト複合錯体光電荷分離触媒に関する研究

• Project/Area Number: 09218235
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 福住 俊一 大阪大学, 工学部, 教授 (40144430)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 末延 知義 大阪大学, 工学部, 助手 (90271030) ; 伊東 忍 大阪大学, 工学部, 助教授 (30184659)
• Project Period (FY): 1997
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1997)
• Budget Amount: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 1997: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: ゼオライト / 光電荷分離 / 錯体 / 逆電子移動 / 電子移動 / マ-カス理論 / 逆転領域

Research Abstract

光エネルギーの化学エネルギーへの変換を行なうためには、逆電子移動を抑え、かつ酸化サイトと還元サイトが分離可能なシステムを開発する必要がある。本研究では、ゼオライト中に有機光受容体分子と還元サイトとして機能する金属イオンを閉じ込めると、光電荷分離触媒として有効に機能することを見いだした。この反応機構の解明を目指し、ゼオライト反応場における光電荷分離の基礎となるゼオライト-溶液界面における電子移動過程についての知見を得た。1.ゼオライト反応場における光電荷分離反応 電子源として鉄2価イオン、光増感剤として10-メチルアクリジニウムイオンを交換したY型ゼオライト(AcrH^+/Fe^<2+>/ゼオライトY)を種々の電子受容体を含むアセトニトリル溶液中に懸濁させ、光照射することで、ゼオライト中には鉄3価イオン、また溶液中にはラジカルアニオン種が生成し、完全な電荷分離が達成された。この光電荷分離系は逆電子移動過程が非常に遅い特徴を有していることがわかった。2.ゼオライト-溶液界面電子移動反応機構 強い-電子酸化剤であるトリスビピリジン鉄(III)錯体([Fe(bpy)_3]^<3+>)をシップ-イン-ボトル合成によりYゼオライト中に閉じ込め、溶液中の電子供与体とのゼオライト-溶液界面における電子移動反応について検討した。その結果、ゼオライト-溶液界面における電子移動は長距離で起こり、非断熱型となることがわかった。このため、光電荷分離反応系において逆電子移動過程が抑制され、高効率な電荷分離が達成できたものと考えられる。また、長距離の非断熱型電子移動に特徴的な、Marcusの逆転領域をゼオライト-溶液界面において初めて観測できた。

Research Products

• [Publications] Shunichi Fukuzumi et al.: "Electron Transfer Mechanism of Organocobalt Porphyrins. Site of Electron Transfer,Migration of Organic Groups,and Cobalt-Carbon Bond Energies in Different Oxidation States" J.Am.Chem.Soc.(印刷中). (1998)
• [Publications] Shunichi Fukuzumi et al.: "Kinetic and Thermodynamic Studies of Iron(III) and Iron(IV) Sigma Bonded Porphyrins. Formation and Reactivity of [(OEP)Fe(R)]^<n+>where OEP is the Dianion of Octaethylporphyrin,n=0,1,2,3 and R=C_6H_5,3,4,5-C_6F_3H_2,2,4,6-C_6F_3H_2,C_6F_4H or C_6F_5" Inorg.Chem.(印刷中). (1998)
• [Publications] Shunichi Fukuzumi et al.: "Mechanistic Studies of Aliphatic Ligand Hydroxylation of a Copper Complex by Dioxygen:A Model Reaction for Copper Monooxygenases" J.Am.Chem.Soc.120(印刷中). (1998)
• [Publications] Shunichi Fukuzumi et al.: "Modeling of the Chemistry of Quinoprotein Methanol Dehydrogenase. Oxidation of Methanol by Calcium Complex of Coenzyme PQQ via Addition-Elimination Mechanism." J.Am.Chem.Soc.119・2. 439-440 (1997)
• [Publications] Shunichi Fukuzumi et al.: "Direct Observation of Radical Intermediates Derived from Thiamin Coenzyme Models and the Redox Behavior" Angew.Chem.,Int.Ed.37(印刷中). (1998)
• [Publications] Shunichi Fukuzumi et al.: "Model Studies of Calcium-containing Quinoproteins Alcohol Dehydrogenaes. Catalytic Role of Ca^<2+> for the Oxidation of Alcohols by Coenzyme PQQ" Biochemistry. (印刷中). (1998)
• [Publications] Shunichi Fukuzumi et al.: "Advances in Photochemistry" Wiley(New York),(印刷中), (1998)