2011 Fiscal Year Annual Research Report
量子化学計算手法による超分子金属錯体の水の光分解のメカニズムの解明と分子設計
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11J05994
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
片岡 祐介 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Keywords | 超分子金属錯体 / 光吸収 / 反応中間体 / 密度汎関数法 |
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| Research Abstract |
錯体触媒を用いた水の光分解による水素発生反応は、水素エネルギー問題の解決だけでなく、人工光合成を意識した触媒反応として理化学的な観点からの関心を集めている。最も知られている触媒システムは、光増感剤,電子伝達物質,犠牲剤及び水素発生錯体触媒からなる他成分の外圏電子移動反応である。これに対し、近年では、光増感剤と水素発生錯体触媒を共有結合・配位結合で連結させた超分子金属錯体による外圏電子移動反応型の水の光分解が注目を集めている。しかしながら、現時点で水の光分解反応に成功した超分子金属錯体の例は希少であり、今後の発展が期待されている。一方、研究代表者は、これまでの常識であった均一系超分子金属錯体とは全く異なる分子構造を持つ不均一系超分子金属錯体が水の光分解反応において大変高い触媒活性を有する事を見出している。
本年度の研究では、触媒活性サイトであるランタン型ルテニウム・ロジウム骨格のモデル構造として、酢酸ルテニウム・ロジウム錯体に着目し、密度汎関数法・時間依存密度汎関数法により、基底状態の構造、電子状態、光吸収を確認して後、時間依存密度汎関数法のグラディエント解析によって、励起状態における安定構造を算出した。また、それらの各状態のエネルギーを使用する事でエネルギーダイアグラムを算出する事に成功した。また、水素発生反応の中間体として考えられているプロトン付加錯体[complex]-Hモデルに関しても計算を行い、反応メカニズムの議論を行った。更には、現存の超分子金属錯体の計算結果と実験結果を対応させ、本研究で反応の鍵となる電荷移動吸収帯を特定する事に成功した。
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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
本年度は、水の光分解反応を行う超分子錯体の反応活性サイト付近のモデル錯体に対して量子化学計算を行い、構造、電子状態、光吸収の観点から研究を行った。進行状況は当初予定していた通りの達成状況にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、量子化学計算を中心に研究する研究室に在籍していたが、採択課題をより詳細に研究・議論する為には、超分子金属錯体の分光学測定(実験)を追加研究する必要性が発生した。その為、来年度は、実験と理論計算の双方から研究できる研究室へ所属を移動する。
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Research Products
(5 results)
