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ロジウム二核錯体の二量化に基づく高機能水素生成触媒の開発

Research Project

Project/Area Number 09J05859
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Inorganic chemistry
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

田中 早弥  九州大学, 理学研究院, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2009 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2011: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2010: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2009: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords水の可視光分解 / 光水素発生 / ロジウム二核錯体 / 電子受容サイト / ポリオキソメタレート / メチルビオローゲン / プロトン共役電子移動
Research Abstract

本課題では、水の可視光分解による水素生成反応の研究において、ロジウム二核錯体を用いた新規光触媒の開発を目的とするものである。様々な遷移金属を含むクラスターであるポリオキソメタレート(POM)を電子受容部位としてロジウム二核錯体に共有結合で連結し、電子受容と触媒の二機能を有する新規ロジウム二核錯体触媒の開発に成功した。アニオン性の有機色素であるEosin Yellowを光増感剤として用い、電子伝達剤非存在下で可視光照射によって生じたガスを定量した。その結果、水素の生成が確認でき、POMが電子受容サイトとして機能することが明らかとなった。また、反応溶液の光照射時の吸収スペクトル変化を測定したところ、POMの還元種の生成に由来する吸収帯が確認できた。つまり、Eosin YからPOMへの電子移動が起こって水素が効果的に発生することが示唆され、ロジウム二核錯体を用いた新たな二機能複合型水素発生触媒の開発に成功した。
また当研究員はRu(bpy)_3^<2+>を光増感剤、S_2O_8^<2->を犠牲酸化剤に用いた光酸素発生反応においても新たな研究を行った。水からの酸素発生反応については4電子の移動を伴う反応であるため、より高エネルギー反応が可能な触媒の開発が不可欠となる。光酸素発生触媒についてはルテニウムやコバルトの四核構造を有するPOMが触媒作用を示すことが報告されている。今回は四核構造ではなく、単核、及び二核のコバルトコアを有するPOMを用いて触媒機能評価を行った。これらPOMの安定性を検討したところ、光反応中での分解などは見られず、分子性触媒として機能していることが示唆された。また、光量を調節することで高い量子収率で反応が進行することが明らかとなった。本年度は、ロジウム二核錯体にPOMを導入することで多電子の授受を可能にした研究に加え、POMを用いた光酸素発生反応の触媒開発についても新たな知見を得ることができた。

Report

(3 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2012 2011 2010 2009

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Visible Light-induced Water Oxidation Catalyzed by Molybdenum-based Polyoxometalates with Mono- and Dicobalt (III) Cores as Oxygen-Evolving Centers2012

    • Author(s)
      Saya Tanaka, Masahiko Annaka, Ken Sakai
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 48 Issue: 11 Pages: 1653-1655

    • DOI

      10.1039/c2cc16821a

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photochemical and Thermal Hydrogen Production from Water Catalyzed by Carboxylate-Bridged Dirhodium(II) Complexes2010

    • Author(s)
      Saya Tanaka, Shigeyuki Masaoka, Kosei Yamauchi, Masahiko Annaka, Ken Sakai
    • Journal Title

      Dalton Transactions

      Volume: 39 Pages: 11218-11226

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ポリオキソメタレートを基盤とした水からの光化学的水素、及び酸素発生2012

    • Author(s)
      田中早弥・酒井健
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学
    • Year and Date
      2012-03-25
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] ポリオキソメタレートを導入した新規ロジウム二核錯体の光水素発生触媒機能評価2011

    • Author(s)
      田中早弥・正岡重行・Garry S.Hanan・酒井健
    • Organizer
      第61回錯体化学討論会
    • Place of Presentation
      岡山理科大学
    • Year and Date
      2011-09-17
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Photochemical Hydrogen-evolving Activities of Dinuclear Rhodium (II) Complexes Having Electron Acceptor Moieties2011

    • Author(s)
      Saya Tanaka, Shigeyuki Masaoka, Garry S.Hanan, Ken Sakai
    • Organizer
      19th International Symposium on the Photophysics and Photochemistry of Coordination Compounds
    • Place of Presentation
      Strasbourg (France)
    • Year and Date
      2011-07-03
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 各種電子受容サイトを連結したロジウム二核錯体の光水素発生触媒機能2011

    • Author(s)
      田中早弥・正岡重行・Garry S.Hanan・酒井健
    • Organizer
      配位プログラム第1回若手フォーラム
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2011-05-20
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 電子受容サイトを導入した新規ロジウム二核錯体の光水素発生触媒機能2011

    • Author(s)
      田中早弥・正岡重行・HANAN, Garry・酒井健
    • Organizer
      日本化学会第91春季年会
    • Place of Presentation
      東京
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] ロジウム二核錯体とポリオキソメタレートを共有結合させた多機能光触媒の開発2010

    • Author(s)
      田中早弥・正岡重行・Garry S.Hanan・酒井健
    • Organizer
      18th International Symposium on the Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds
    • Place of Presentation
      近畿大学(大阪)
    • Year and Date
      2010-03-27
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Syntheses and photochemical hydrogen evolution of multifunctional photocatalysts of dinuclear rhodium complexes tethered to polyoxometalates2010

    • Author(s)
      S.Tanaka; S.Masaoka; G.S.Hanan; K.Sakai
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • Place of Presentation
      Hawaii (USA)
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Photochemical Hydrogen Evolution from Water Catalyzed by Carboxylate-Bridged Dirhodium(II)as Molecular Catalysts2009

    • Author(s)
      Saya Tanaka, Shigeyuki Masaoka, Garry S.Hanan, Ken Sakai
    • Organizer
      12th Annual Chemistry and Biochemistry Graduate Research Conference
    • Place of Presentation
      Concordia(Canada)
    • Year and Date
      2009-11-20
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Photochemical and Thermal Hydrogen Evolution from Water Catalyzed by Carboxylate-Bridged Rhodium(II)Dimers2009

    • Author(s)
      Saya Tanaka, Shigeyuki Masaoka, Ken Sakai
    • Organizer
      18th International Symposium on the Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds
    • Place of Presentation
      札幌(北海道)
    • Year and Date
      2009-07-04
    • Related Report
      2009 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2024-03-26  

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