On-demand activation of metal complex catalysts by photochemical/electrochemical stimuli

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Hybrid Catalysis for Enabling Molecular Synthesis on Demand
• Project/Area Number: 17H06444
• 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: Osaka University (2019-2021); Institute for Molecular Science (2017-2018)
• Principal Investigator: Masaoka Shigeyuki 大阪大学, 工学研究科, 教授 (20404048)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2022-03-31
• Keywords: 錯体化学 / 小分子変換 / 光化学 / 電気化学

Outline of Final Research Achievements

The development of the efficient synthesis methods of high-value-added molecules from simple, stable and readily available molecules is important for the maintenance and future development of the highly civilized society. However, it must be said that the conversion of simple molecules with generally low reactivity is extremely difficult even with current cutting-edge science and technology. In this study, we aimed to construct hybrid catalyst systems for the transformation of simple molecules by activating metal complex catalysts with photo/electrochemical stimulation and by utilizing the catalytically active species generated. As a result, a hybrid catalytic system for the conversion of C1 compounds was created using a pentanuclear cobalt complex, and a highly efficient electrochemical oxygen-evolution hybrid catalytic system using a tetranuclear cobalt complex was successfully developed.

Free Research Field

錯体化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の実施により得られたC1化合物変換のためのハイブリッド触媒系は、二酸化炭素還元/ギ酸脱水素化による持続可能な水素生成サイクルを達成した世界で初めての例を得ることに成功している。また、電解重合に基づくコバルト4核錯体を活用したハイブリッド触媒系の開発研究によっては、金属錯体と電荷伝達サイトとをハイブリッドさせることで、既存の触媒システムの効率を飛躍的に向上可能であることが見出された。これらはいずれも、安定小分子を利用したエネルギーキャリア合成反応の開発に大きく貢献するものであり、今後の更なる発展によりエネルギー・環境問題の解決に資する要素技術となり得ることが強く期待される。