元素活用型3d金属錯体水素発生光触媒の構築

• Project Area: Chemical conversion of solar energy by artificial photosynthesis: a breakthrough by fusion of related fields toward realization of practical processes
• Project/Area Number: 25107502
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 加藤 昌子 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80214401)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2014: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2013: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 光水素発生 / 元素活用 / ３d金属錯体 / 量子ドット

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、貴金属触媒や稀少金属材料、超高純度材料に代わる新しい物質系の探索の観点から、ユビキタス元素活用に基づく光水素発生系の構築を目指し、以下の２項目に焦点をあて研究を推進した。
１）レドックス活性分子／3d 金属錯体による光水素発生反応探索と高効率化．
レドックス活性配位子であるフェニレンジアミン類のより有効な活用と触媒活性を明らかにするために、Fe2+に加えて、Mn2+, Ni2+, Co2+等、種々の3d金属イオンを用いて錯体を構築して光水素発生反応を検討した。その結果、いずれの金属イオンを用いた場合も類似の水素発生能を示すが、Mn2+とFe2+系のみがハイドロキノンの存在下で触媒活性を示すことを見出した。また、フェニレンジアミンを紫外光で直接励起することで光水素発生量が大幅に増大することを見出した。
２）量子ドットを光増感剤とする3d金属錯体光水素発生系の構築．
可視光による水の分解へのアプローチとして、量子ドット（CdSe）を光増感剤とする3d金属イオンによる可視光応答型光水素発生系を構築した。CdSe-4-メルカプト安息香酸/NiCl2/アスコルビン酸系において最も良好な水素発生反応が観測された（24時間緑色光照射：TON = 17900）。反応は、金属イオン（Ni2+, Fe2+等）のほかに、量子ドット保護剤であるチオラートの種類に大きく依存することが見出され、触媒活性種はチオラト-3d金属錯体であることが示唆された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Effects of N-Heteroaromatic Ligands on Highly Luminescent Mononuclear Copper(I)-Halide Complexes (2015)
  • Author(s): H. Ohara, A. Kobayashi, and M. Kato
  • Journal Title: C. R. Chimie Volume: -
  • NAID: 120005946852
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Systematic Syntheses and Metalloligand Doping of Flexible Porous Coordination Polymers Composed of a Co(III)-Metalloligand (2015)
  • Author(s): Atsushi Kobayashi, Yui Suzuki, Tadashi Ohba, Tomohiro Ogawa, Takeshi Matsumoto, Shin-ichiro Noro, Ho-Chol Chang, and Masako Kato
  • Journal Title: Inorganic Chemistry Volume: 54 Issue: 6 Pages: 2522-2535
  • DOI: 10.1021/ic5021302
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vapochromic Platinum(II) Complexes: Crystal Engineering toward Intelligent Sensing Devices (2014)
  • Author(s): A. Kobayashi and M. Kato
  • Journal Title: Eur. J. Inorg. Chem. Volume: - Pages: 4469-4483
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Simple and Extremely Efficient Blue Emitters Based on Mononuclear Cu(I)-Halide Complexes with Delayed Fluorescence (2014)
  • Author(s): H. Ohara, A. Kobayashi, and M. Kato
  • Journal Title: Dalton Trans. Volume: 43 Issue: 46 Pages: 17317-17323
  • DOI: 10.1039/c4dt02709d
  • NAID: 120005676276
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Simple Manual Grinding Synthesis of Highly Luminescent Mononuclear Cu(I)-Iodide Complexes (2014)
  • Author(s): H. Ohara, A. Kobayashi, and M. Kato
  • Journal Title: Chem. Lett. Volume: 43 Issue: 8 Pages: 1324-1326
  • DOI: 10.1246/cl.140443
  • NAID: 130004677587
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Synthesis and Vapor-adsorption Behavior of a Flexible Porous Coordination Polymer Built from a Bis(bipyridyl)Cu(I) Metalloligand (2014)
  • Author(s): A. Kobayashi, A. Sugiyama, T. Ohba, Y. Suzuki, H.-C. Chang, and M. Kato
  • Journal Title: Chem.Lett Volume: (in press) Issue: 7 Pages: 1070-1072
  • DOI: 10.1246/cl.140249
  • NAID: 130004868256
  • Peer Reviewed
• [Presentation] シクロメタレート型白金複核錯体が示す多段階クロミック特性 (2015)
  • Author(s): 吉田 将己・舌間 穂高・中島 愛梨・屋代 尚希・小林 厚志・加藤 昌子
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学 船橋キャンパス(千葉県船橋市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] 水素結合能を有するシクロメタレート型Pt(II)錯体の合成と発光特性 (2015)
  • Author(s): 蝦名 昌徳・吉田 将己・小林 厚志・加藤 昌子
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学 船橋キャンパス(千葉県船橋市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] カルボキシ基を有するターピリジン白金(II)錯体のベイポクロミズム (2015)
  • Author(s): 大泉 詩織・重田 泰宏・吉田 将己・小林 厚志・加藤 昌子
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学 船橋キャンパス(千葉県船橋市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] 発光性白金(II)錯体“イオン液体”の合成と発光特性 (2015)
  • Author(s): 小川 知弘・吉田 将己・小林 厚志・加藤 昌子
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学 船橋キャンパス(千葉県船橋市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] ジホスフィン配位子への系統的な芳香環導入による銅(I)複核錯体の発光色制御 (2015)
  • Author(s): 岡野 友香・大原 裕樹・吉田 将己・小林 厚志・加藤 昌子
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学 船橋キャンパス(千葉県船橋市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] 金属間相互作用を利用したマルチクロミック錯体系の構築 (2015)
  • Author(s): 小林 厚志
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学 船橋キャンパス(千葉県船橋市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
  • Invited
• [Presentation] Dual Emissive Ionic Liquid Based on an Anionic Cyclometalated Pt(II) Complex and an Imidazolium Cation (2015)
  • Author(s): T. Ogawa, M. Yoshida, A. Kobayashi, M. Kato
  • Organizer: Hokkaido University-Universite'de Montreal-Universite' de Strasbourg Joint Symposium 2015
  • Place of Presentation: 北海道大学 札幌キャンパス（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2015-03-24
  • Invited
• [Presentation] Ru(II)錯体配位子と希土類イオンから成る発光性フレームワークの構築と光物性 (2015)
  • Author(s): 渡部 綾子・齋藤 英里佳・吉田 将己・小林 厚志・加藤 昌子
  • Organizer: 化学系学協会北海道支部 2015年冬季研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学 札幌キャンパス（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2015-01-27 – 2015-01-28
• [Presentation] 嵩高いホスフィン配位子を用いたCu(I)単核錯体の合成及び発光特性 (2015)
  • Author(s): 長谷川 達哉・大原 裕樹・吉田 将己・小林 厚志・加藤 昌子
  • Organizer: 化学系学協会北海道支部 2015年冬季研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学 札幌キャンパス（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2015-01-27 – 2015-01-28
• [Presentation] 表面固定化を指向したリンカー部位を有する発光性ルテニウム(II)錯体の合成と物性 講演番号:P41 (2015)
  • Author(s): 古郡 想悟・吉田 将己・小林 厚志・加藤 昌子
  • Organizer: 化学系学協会北海道支部 2015年冬季研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学 札幌キャンパス（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2015-01-27 – 2015-01-28
• [Presentation] 長鎖アルキル基を搭載したシクロメタレート型白金複核錯体の合成とマルチクロミック挙動 (2015)
  • Author(s): 中島 愛梨・舌間 穂高・吉田 将己・小林 厚志・加藤 昌子
  • Organizer: 化学系学協会北海道支部 2015年冬季研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学 札幌キャンパス（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2015-01-27 – 2015-01-28
• [Presentation] メソポーラス有機シリカ上への白金(II)錯体の固定化及びその光機能 (2015)
  • Author(s): 斎藤 賢人・岡野 友香・吉田 将己・小林 厚志・前川 佳史・稲垣 伸二・加藤 昌子
  • Organizer: 化学系学協会北海道支部 2015年冬季研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学 札幌キャンパス（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2015-01-27 – 2015-01-28
• [Presentation] 表面固定化を指向したリンカー部位を有する発光性ルテニウム(II)錯体の合成と物性 (2015)
  • Author(s): 古郡 想悟・吉田 将己・小林 厚志・加藤 昌子
  • Organizer: 化学系学協会北海道支部 2015年冬季研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学 札幌キャンパス（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2015-01-27 – 2015-01-28
• [Presentation] Surface ligand dependence of a photocatalytic hydrogen production system composed of photosensitizing quantum dots and 3d-metal molecular catalysts (2014)
  • Author(s): K. Sawaguchi, M. Yoshida, A. Kobayashi, M. Kato
  • Organizer: 2014 International Conference on Artificial Photosynthesis
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場（兵庫県淡路市）
  • Year and Date: 2014-11-24 – 2014-11-28
• [Presentation] Syntheses, structures, and photo-induced hydrogen evolution of 3d transition metal complexes bearing o-phenylenediamine (2014)
  • Author(s): M. Yoshida, S. Ueno, A. Usui, A. Kobayashi, M. Kato
  • Organizer: 2014 International Conference on Artificial Photosynthesis
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場（兵庫県淡路市）
  • Year and Date: 2014-11-24 – 2014-11-28
• [Presentation] 強発光性銅(I)複核錯体のジホスフィン配位子による発光色制御 (2014)
  • Author(s): 岡野 友香・大原 裕樹・吉田 将己・小林 厚志・加藤 昌子
  • Organizer: 第４回CSJ化学フェスタ2014
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • Year and Date: 2014-10-14 – 2014-10-16
• [Presentation] すりつぶし法による強発光性ヨウ化銅(I)単核錯体の合成と発光特性 (2014)
  • Author(s): 大原 裕樹・小林 厚志・加藤 昌子
  • Organizer: 2014年光化学討論会
  • Place of Presentation: 北海道大学 札幌キャンパス（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2014-10-11 – 2014-10-13
• [Presentation] 発光性白金(II)錯体の集積構造制御と光物性 (2014)
  • Author(s): 重田 泰宏・吉田 将己・小林 厚志・加藤 昌子
  • Organizer: 2014年光化学討論会
  • Place of Presentation: 北海道大学 札幌キャンパス（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2014-10-11 – 2014-10-13
• [Presentation] Photochemical properties of nano-crystallized photosensitizing porous coordination polymers composed of Ru(II)-metalloligand (2014)
  • Author(s): E. Saitoh, A. Kobayashi, M. Kato
  • Organizer: 4th International Conference on Metal-Organic Frameworks and Open Framework Compounds
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2014-09-28 – 2014-10-01
• [Presentation] N^N 配位子架橋型Cu(I)多核錯体の配位環境と発光特性 (2014)
  • Author(s): 阿良田 龍哉・吉田 将己・小林 厚志・加藤 昌子
  • Organizer: 錯体化学会第64回討論会
  • Place of Presentation: 中央大学 後楽園キャンパス（東京都文京区）
  • Year and Date: 2014-09-18 – 2014-09-20
• [Presentation] 新規銅(I)多孔性配位高分子の構築とベイポクロミック発光 (2014)
  • Author(s): 林 剛央・大原 裕樹・吉田 将己・小林 厚志・加藤 昌子
  • Organizer: 錯体化学会第64回討論会
  • Place of Presentation: 中央大学 後楽園キャンパス（東京都文京区）
  • Year and Date: 2014-09-18 – 2014-09-20
• [Presentation] Synthesis, Structures, and Photochromic Behavior of Acetamidato-bridged Mixed-valent Platinum Complexes Bearing a Cyclometalating Ligand (2014)
  • Author(s): M. Yoshida, N. Yashiro, H. Shitama, A. Kobayashi, M. Kato
  • Organizer: 錯体化学会第64回討論会
  • Place of Presentation: 中央大学 後楽園キャンパス（東京都文京区）
  • Year and Date: 2014-09-18 – 2014-09-20
• [Presentation] パラトリルピリジンを有するアニオン性白金(II)錯体の構造と発光特性 (2014)
  • Author(s): 小川 知弘・吉田 将己・加藤 昌子
  • Organizer: 錯体化学会第64回討論会
  • Place of Presentation: 中央大学 後楽園キャンパス（東京都文京区）
  • Year and Date: 2014-09-18 – 2014-09-20
• [Presentation] アルキルカルボン酸を有する水素結合性Pt(II)錯体の合成と構造 (2014)
  • Author(s): 蝦名 昌徳・吉田 将己・小林 厚志・加藤 昌子
  • Organizer: 錯体化学会第64回討論会
  • Place of Presentation: 中央大学 後楽園キャンパス（東京都文京区）
  • Year and Date: 2014-09-18 – 2014-09-20
• [Presentation] Syntheses of Flexible Porous Coordination Polymers Composed of Multifunctional Metalloligands (2014)
  • Author(s): A.Kobayashi
  • Organizer: Hokkaido University-Nanjing University Joint Symposium
  • Place of Presentation: ルスツリゾート（北海道虻田郡）
  • Year and Date: 2014-08-22 – 2014-08-23
  • Invited
• [Presentation] Ligand Substitution Effects on Vapochromic Diimine Platinum(II) Complexes (2014)
  • Author(s): Y. Shigeta, M. Yoshida, A. Kobayashi, M. Kato
  • Organizer: Hokkaido University-Nanjing University Joint Symposium
  • Place of Presentation: ルスツリゾート（北海道虻田郡）
  • Year and Date: 2014-08-22 – 2014-08-23
• [Presentation] Surface Ligands Dependence of Photocatalytic Hydrogen Evolution Ability of a Combined System of 3d Metal Complex Catalysts and Photosensitizing Quantum Dots (2014)
  • Author(s): K. Sawaguchi, M. Yoshida, A. Kobayashi, M. Kato
  • Organizer: Hokkaido University-Nanjing University Joint Symposium
  • Place of Presentation: ルスツリゾート（北海道虻田郡）
  • Year and Date: 2014-08-22 – 2014-08-23
• [Presentation] Ligand Substitution effect on a Vapochromic Diimine Platinum(II) Complex (2014)
  • Author(s): Y. Shigeta, A. Kobayashi, M. Kato
  • Organizer: 41th International Conference on Coordination Chemistry
  • Place of Presentation: Suntec(Singapore)
  • Year and Date: 2014-07-21 – 2014-07-25
• [Presentation] Syntheses and Photophysical Properties of Coordination Polymers Composed of Luminescent Ru(II)-metalloligands (2014)
  • Author(s): E. Saitoh, T. Ohba, A. Kobayashi, M. Kato
  • Organizer: 41th International Conference on Coordination Chemistry
  • Place of Presentation: Suntec(Singapore)
  • Year and Date: 2014-07-21 – 2014-07-25
• [Presentation] Binding of Metal Ions by Metalloligands with Redox-Active Metal and Ligands (2014)
  • Author(s): M. Wakizaka, T. Matsumoto, A. Kobayashi, H.-C. Chang, M. Kato
  • Organizer: 41th International Conference on Coordination Chemistry
  • Place of Presentation: Suntec(Singapore)
  • Year and Date: 2014-07-21 – 2014-07-25
• [Presentation] Synthesis and Photochromic Behavior of Acetamidato-bridged Mixed-valent Platinum Complexes bearing a Cyclometalating Ligand (2014)
  • Author(s): M. Yoshida, N. Yashiro, H. Shitama, A. Kobayashi, M. Kato
  • Organizer: 26th International Conference on Organometallic Chemistry
  • Place of Presentation: ロイトン札幌（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2014-07-13 – 2014-07-18
• [Remarks] 最近の研究結果
  • URL: http://wwwchem.sci.hokudai.ac.jp/~cc/category/results/