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Realization of photochemical oxygen evolution using iridium complexes as photosensitizers

Research Project

Project/Area Number 17K14457
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Inorganic chemistry
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

TAKIZAWA Shin-ya  東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (40571055)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywordsイリジウム錯体 / 増感剤 / リン光 / 人工光合成 / 水の酸化 / 酸素発生 / ルテニウム錯体 / 光誘起電子移動
Outline of Final Research Achievements

Highly active and durable molecular water-oxidation catalysts have been extensively pursued due to the increasing demand for artificial photosynthesis. Photochemical oxygen evolution using these catalysts has also been studied in combination with a ruthenium(Ru) tris-bipyridine photosensitizer in order to effectively utilize solar energy. However, this conventional Ru complex is known to be labile during irradiation, and new photosensitizers are required to further promote scientific researches in this field.
In this context, we for the first time tried to develop a photochemical oxygen-evolution system sensitized by bis-cyclometalated iridium (Ir) complexes. Despite several attempts, we were unable to observe oxygen evolution using new Ir(III)-based photosensitizers even though they displayed reasonable oxidation potentials and excited-state lifetimes. Nevertheless, our results provided valuable guidelines for future photosensitizer design.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

人工光合成は、“地球上に無尽蔵に降り注ぐ太陽光のエネルギーを、人類が利用可能な化学エネルギーに変換する技術”と一般的には理解され、実用化されればエネルギー問題の解決策になりうる。近年、Ir錯体を増感剤とする光触媒的なプロトン還元や二酸化炭素還元が多数報告されているが、鍵となる水の酸化反応(光酸素発生)については皆無である。その観点から本研究は挑戦的であったが、目標が達成できなかったという結果にも重要な意義はある。何故これまで報告例がなかったのかという“問い”に対する“答え”を当該分野に提示することで、今後の研究の効率化や新規増感剤の開発に貢献できるためである。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] An anionic iridium(III) complex as a visible-light absorbing photosensitizer2018

    • Author(s)
      S. Takizawa, R. Kano, N. Ikuta, S. Murata
    • Journal Title

      Dalton Trans.

      Volume: 47 Issue: 32 Pages: 11041-11046

    • DOI

      10.1039/c8dt02477d

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 2-(2-ピリジル)ベンゾ[b]チオフェンを配位子とする新規トリスシクロメタレート型イリジウム錯体の合成と光物性2019

    • Author(s)
      冨永将弘・生田直也・滝沢進也・村田 滋
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ピレンが置換した2,2’-ビピリジンを配位子とするカチオン性イリジウム錯体の光化学的挙動と光水素発生における増感機能2019

    • Author(s)
      榎本貴允・生田直也・滝沢進也・村田 滋
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Photooxidation of iridium complexes by 4-bromobenzenediazonium salt2019

    • Author(s)
      Shin-ya Takizawa, Shunta Kokatsu, Naoya Ikuta, Shigeru Murata
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Photocatalytic hydrogen generation sensitized by iridium complexes in vesicles2018

    • Author(s)
      Shin-ya Takizawa, Shinogu Sebata, Naoya Ikuta, Shigeru Murata
    • Organizer
      International Conference on Coordination Chemistry (ICCC2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ニトロ基を有する3-(2-ベンゾチアゾリル)クマリン誘導体の蛍光特性に対する溶媒効果2018

    • Author(s)
      生田直也・滝沢進也・村田 滋
    • Organizer
      光化学討論会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ピリジル部位をもつトリスシクロメタレート型イリジウム錯体の合成と光化学的挙動2018

    • Author(s)
      冨永将弘・生田直也・滝沢進也・村田 滋
    • Organizer
      光化学討論会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ピレンが置換した2,2’-ビピリジンを配位子とするカチオン性イリジウム錯体の合成と光化学的挙動2018

    • Author(s)
      榎本貴允・瀬端 凌・生田直也・滝沢進也・村田 滋
    • Organizer
      光化学討論会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 2-フェニルイミダゾピリジンおよびターピリジンを配位子に有するIr錯体の合成と光化学的挙動2018

    • Author(s)
      加藤 天・生田直也・滝沢進也・村田 滋
    • Organizer
      光化学討論会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] クマリン誘導体を配位子とするイリジウム錯体の合成と水中における光増感一重項酸素発生2018

    • Author(s)
      宮岸優奈・生田直也・滝沢進也・村田 滋
    • Organizer
      光化学討論会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Visible light-driven hydrogen generation using Ir(III) photosensitizers incorporated in vesicles2018

    • Author(s)
      Shin-ya Takizawa, Shinogu Sebata, Naoya Ikuta, Shigeru Murata
    • Organizer
      International Congress on Pure and Applied Chemistry (ICPAC) 2018
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      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] クマリン誘導体を配位子とするイリジウム錯体の合成と光増感一重項酸素発生への応用2018

    • Author(s)
      宮岸優奈・生田直也・岡澤 厚・滝沢進也
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ターピリジン誘導体を配位子とするIr錯体の光水素発生反応における増感特性2018

    • Author(s)
      加藤 天・生田直也・岡澤 厚・滝沢進也・村田 滋
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ニトロ基を導入した3-(2-ベンゾチアゾリル)クマリン誘導体の光化学的挙動2018

    • Author(s)
      生田直也・滝沢進也・村田 滋
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ベシクル膜を活用したIr錯体の光機能:水溶液中における長寿命励起状態と光増感特性2018

    • Author(s)
      滝沢進也・瀬端 凌・生田直也・村田 滋
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 三座配位子を有する新規Ir錯体の物性と光触媒機能における置換基効果2017

    • Author(s)
      滝沢進也・加藤 天・生田直也・村田 滋
    • Organizer
      第29回配位化合物の光化学討論会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ターピリジン誘導体を配位子とする新規イリジウム錯体の物性と光触媒作用2017

    • Author(s)
      加藤 天・生田直也・滝沢進也・村田 滋
    • Organizer
      光化学討論会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] カチオン性置換基を有するイリジウム錯体のベシクル中における光化学的挙動と増感特性2017

    • Author(s)
      古山 啓・滝沢進也・村田 滋
    • Organizer
      光化学討論会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] クマリン545Tを配位子とする新規イリジウム錯体の合成と光化学的挙動2017

    • Author(s)
      宮岸優奈・生田直也・滝沢進也・村田 滋
    • Organizer
      錯体化学会第67回討論会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] クマリン6を配位子とするイリジウム錯体の光化学的挙動およびベシクル系への展開2017

    • Author(s)
      瀬端 凌・滝沢進也・村田 滋
    • Organizer
      錯体化学会第67回討論会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] カチオン性イリジウム錯体を増感剤としたアニオン性コバルト錯体触媒による光水素発生2017

    • Author(s)
      生田直也・滝沢進也・村田 滋
    • Organizer
      錯体化学会第67回討論会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Long-lived triplet excited states of iridium(III) complexes in aqueous solution2017

    • Author(s)
      Shin-ya Takizawa, Shinogu Sebata, Naoya Ikuta, Shigeru Murata
    • Organizer
      Applications of Photoactive Coordination Compounds (APCC2017): A Preconference of the 22nd ISPPCC
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 村田研究室ホームページ

    • URL

      http://webpark1866.sakura.ne.jp/

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2020-03-30  

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