二核コバルト触媒による水素分子の活性化と窒素分子還元反応への応用
Project/Area Number |
22K05134
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
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Research Institution | Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University |
Principal Investigator |
竹林 智司 沖縄科学技術大学院大学, サイエンステクノロジーグループ, サイエンス・テクノロジーアソシエイト (10609283)
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Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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Keywords | コバルト / NHC配位子 / ホモリシス / 核磁気分光法 / 二核錯体 / 窒素固定化 / 水素分子活性化 / 水素化還元 |
Outline of Research at the Start |
現在、窒素分子の水素化還元反応によって人類が利用する窒素源の90%以上がアンモニアとして生産されている。この反応には過酷な反応条件が必要なため、全世界エネルギーの約1.1%がこの反応に消費されている。一方、均一触媒による酸と還元剤を用いた室温常圧下での窒素分子還元反応は知られているが、大量の副生成物を伴うため実用的でない。本課題では申請者が発見した二核コバルト触媒を用いて、水素分子から高い反応性を持つプロトン源と電子源を生成し、均一触媒を用いた窒素分子の水素化還元反応を実現する。この反応の実現はエネルギー効率の高い、次世代アンモニア合成プロセスの確立に大きく貢献する。
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Outline of Annual Research Achievements |
本年度は二核コバルト錯体の合成とその単核錯体との平衡反応に関する研究を行った。その合成においては、種々の置換基を有するN-ヘテロサイクリックカルベン(NHC)配位子によるCo2(CO)8中のCO配位子の置換反応が高収率で高選択的に進行し、二核コバルト錯体[Co(NHC)(CO)3]2を生成することを見出した。 この二核コバルト錯体は固体状態では二核錯体として存在するが、溶液中ではコバルトーコバルト結合のホモリシスによってその単核錯体と平衡状態にあるということを明らかにし、核磁気共鳴分光法を用いて世界で初めて可逆な化学結合のホモリシスの直接的な観察に成功した。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定通り二核コバルト錯体の合成に成功し、その反応性の研究も順調に進行しているため。
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Strategy for Future Research Activity |
今後は合成した二核コバルト錯体の水素との反応性の研究を進めると共に、その触媒反応への応用研究も行う。
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Report
(1 results)
Research Products
(7 results)