アリールホウ素置換遷移金属錯体による二酸化炭素の光還元反応

• 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: 25107504
• 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: 喜多村 昇 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50134838)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 二酸化炭素光還元 / アリールホウ素 / ルテニウム錯体 / マイクロチャンネル / 顕微吸収分光 / 二酸化炭素 / 光還元 / 人工光合成

Outline of Annual Research Achievements

①　アリールホウ素置換基を有するルテニウム(II)錯体（RuB）を光増感剤／光触媒とする二酸化炭素の光還元反応：　光増感剤としてのイリジウム錯体、電子供与体、およびRuBのアセトニトリル溶液の光反応により二酸化炭素をCOへ光還元可能であることを明らかにした。最適条件下において、RuBのターンオーバー数は１０を超え、RuBが二酸化炭素光還元の光触媒となることを実験的に明らかにすることができた。また、アセトニトリル中におけるRuBの電気化学還元によっても二酸化炭素をCOへ還元できることを明らかにし、アリールホウ素置換ルテニウム錯体の二酸化炭素還元能を明らかにした。
②　ルテニウム(II)錯体によるマイクロチャンネル中における二酸化炭素の光還元反応：　ルテニウム(II)錯体を光増感剤／光触媒とする二酸化炭素の光還元反応をマイクロチャンネル中において試みた。その結果、マイクロチャンネル中においても二酸化炭素の光還元反応が進行し、生成物としてのギ酸生成を確認した。さらに、マイクロチャンネルと顕微吸収分光法を組み合わせることにより、二酸化炭素光還元反応の反応中間体の捕捉を試みた。その結果、反応系への光照射によりルテニウム(II)錯体の一電子還元体の生成を確認するとともに、その経時変化を秒単位で追跡可能であることを明らかにした。また、ルテニウム(II)錯体のオリゴマー生成についても吸収スペクトルから確認することができた。マイクロチャンネルと顕微分光を併用することにより、バルク系では不可能な短時間領域における二酸化炭素光還元反応の反応機構の解明が可能になった。

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] Dual Emissions from Ruthenium(II) Complexes Having 4-Arylethynyl-1,10- phenanthroline at Low Temperature (2015)
  • Author(s): E. Sakuda, C. Matsumoto, Y. Ando, A. Ito, K. Mochida, A. Nakagawa, N. Kitamura
  • Journal Title: Inorganic Chemistry Volume: 54 Issue: 7 Pages: 3245-3252
  • DOI: 10.1021/ic502843x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthetic Control of Spectroscopic and Photophysical Properties of Triarylborane Derivatives Having Peripheral Electron-Donating Groups (2014)
  • Author(s): Akitaka Ito, Kazuyoshi Kawanishi, Eri Sakuda and Noboru Kitamura
  • Journal Title: Chem.-Eur. J. Volume: 20 Issue: 14 Pages: 3940-3953
  • DOI: 10.1002/chem.201304207
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Constraint-induced structural deformation of planarized triphenylboranes in the excited state (2014)
  • Author(s): Kushida, T. ; Camacho, C. ; Shuto, A. ; Irle, S. ; Muramatsu, M. ; Katayama, T. ; Ito, S. ; Nagasawa, Y. ; Miyasaka, H. ; Sakuda, E. ; Kitamura, N. ; Zhou, Z. ; Wakamiya, A. ; Yamaguchi, S.
  • Journal Title: Chemical Science Volume: 5 Issue: 4 Pages: 1296-1304
  • DOI: 10.1039/c3sc52751d
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reversible Control of the Equilibrium Size of a Single Aerosol Droplet by Change in Relative Humidity (2014)
  • Author(s): S. Ishizaka, K. Yamauchi, N. Kitamura
  • Journal Title: Analytical Sciences Volume: 30 Issue: 11 Pages: 1075-1079
  • DOI: 10.2116/analsci.30.1075
  • NAID: 130004704341
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photoinduced Electron Transfer Reactions of Hexarhenium(III) Cluster: Oxidative Quenching of [Re6S8Cl6]4- Emission by Electron Acceptors (2014)
  • Author(s): N. Kitamura, N. Kobayashi, S. Ishizaka, T. Yoshimura, H.-B. Kim, Y. Sasaki
  • Journal Title: Journal of Cluster Science Volume: 26 Issue: 1 Pages: 211-221
  • DOI: 10.1007/s10876-014-0729-x
  • NAID: 120005593443
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Controlled Synthesis and Luminescence Properties of trans-[Re6S8(CN)4(OH)2-n(H2O)n]n-4 Octahedral Rhenium(III) Clusters (n = 0, 1, or 2). (2014)
  • Author(s): A. Y. Ledneva, K. A. Brylev, A. I. Smolentsev, Y. V. Mironov, Y. Molard, S. Cordier, N. Kitamura, and N. G. Naumov
  • Journal Title: Polyhedron Volume: 67 Pages: 351-359
  • DOI: 10.1016/j.poly.2013.09.015
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and Crystal Structure of Azide K4[Re6Se8(N3)6]4H2O: Luminescence, Redox, and DFT Investigations of the [Re6Se8(N3)6]4- Cluster Unit (2013)
  • Author(s): A. Gandubert, K. A. Brylev, T. T. Nguyen, N. G. Naumov, N. Kitamura, Y. Molard, R. Gautier, and N. G. Naumov
  • Journal Title: Zeitshrift fur Anorganische und Allgemeine Chemie Volume: 639 Issue: 10 Pages: 1756-1762
  • DOI: 10.1002/zaac.201300151
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Akynyl Complexes of High-Valence Clusters. Synthesis and Luminescence Properties of [Mo6I8(C=CC(O)OMe)6]2- - The First Homoleptic Organometallic Complex in the Family of Octahedral {M6X8} Clusters (2013)
  • Author(s): M. N. Sokolov, M. A. Miklailov, K. A. Brylev, A. V. Virovets, C. Vicent, N. G. Kompankov, N. Kitamura, and V. P. Fedin
  • Journal Title: Inorganic Chemistry Volume: 52 Issue: 21 Pages: 12477-12481
  • DOI: 10.1021/ic401377g
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Photophysical Properties of Ruthenium(II) Complexes Having Arylborane-Appended Ligands (2014)
  • Author(s): N. Kitamura
  • Organizer: 8th Asian Photochemistry Conference
  • Place of Presentation: Ladiv Ghandi Conference Center （Trivandarum, India)
  • Year and Date: 2014-11-10 – 2014-11-13
  • Invited
• [Presentation] アリールホウ素置換基を有するRu(II)錯体を用いた二酸化炭素光還元反応の高効率化へ向けた試み（２）電子供与体の検討 (2014)
  • Author(s): 石崎七海、田中麻衣、作田絵里、喜多村昇
  • Organizer: 第64回錯体化学討論会
  • Place of Presentation: 中央大学（東京都）
  • Year and Date: 2014-09-18 – 2014-09-20
• [Presentation] 遷移金属錯体を用いたマイクロチャンネル中における二酸化炭素光還元反応系の構築に関する検討 (2014)
  • Author(s): 小野力、作田絵里、喜多村昇
  • Organizer: 日本分析化学会第63年会
  • Place of Presentation: 広島大学（東広島市）
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [Presentation] Excited Triplet States of Octahedral Hexanuclear Metal Cluster Complexes (2014)
  • Author(s): N. Kitamura
  • Organizer: IVth International Workshop on Transition Metal Cluster Complexes
  • Place of Presentation: Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry (Novosibirsk, Russia)
  • Year and Date: 2014-09-08 – 2014-09-11
  • Invited
• [Presentation] アリールホウ素置換基を有するRu(II)錯体を用いた二酸化炭素光還元反応の高効率化へ向けた試み (2014)
  • Author(s): 石崎七海、田中麻衣、作田絵里、喜多村昇
  • Organizer: 第26回配位化合物の光化学討論会
  • Place of Presentation: 首都大学東京（八王子市）
  • Year and Date: 2014-08-06 – 2014-08-08
• [Presentation] アリールホウ素置換基を有するRu(II)錯体を用いたCO2光還元反応の検討 (2014)
  • Author(s): 石崎七海、田中麻衣、作田絵里、喜多村昇
  • Organizer: 北海道支部2014年冬季研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌市）
• [Presentation] アリールホウ素置換基を有するRu(II)ポリピリジル錯体発光の還元的消光 (2014)
  • Author(s): 吉松泉、作田絵里、喜多村昇
  • Organizer: 北海道支部2014年冬季研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌市）
• [Presentation] アリールホウ素置換基を導入したルテニウム(II)ポリピリジン錯体の光化学物性に対する配位子構造の効果 (2013)
  • Author(s): 中川淳史、作田絵里、伊藤亮孝、喜多村昇
  • Organizer: 2014年光化学討論会
  • Place of Presentation: 愛媛大学（松山市）
• [Presentation] ジメシチルボリル基とジメチルアミノ基を有する新規ルテニウム(II)ポリピリジン錯体の光化学物性に対する配位子構造の効果 (2013)
  • Author(s): 中川淳史、作田絵里、伊藤亮孝、喜多村昇
  • Organizer: 錯体化学会第６３回討論会
  • Place of Presentation: 琉球大学（那覇市）
• [Book] 光の事典 (2014)
  • Author(s): 喜多村曻（分担執筆） 光化学の事典編集委員会、伊藤紳三郎他１９４名
  • Publisher: 朝倉書店