Precision Design of Light-Driven Hydrides

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02736
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
• Research Institution: Chuo University
• Principal Investigator: Chang Ho-Chol 中央大学, 理工学部, 教授 (60335198)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中田 明伸 中央大学, 理工学部, 助教 (20845531)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 光駆動型エネルギーキャリア / 水素発生 / 二酸化炭素の固定化 / レドックス活性 / 励起状態水素原子脱離 / 配位高分子 / 光電気化学応答 / ユビキタス元素

Outline of Final Research Achievements

In this study, we experimentally verified light-driven hydrogen storage and desorption system using complex molecules containing non-precious metals and organic ligands capable of storing H+ and e-, which were discovered by the applicants, and developed a precise design of light-driven hydrides driven by light at room temperature. As a result, 1) the excited state hydrogen desorption (ESHD) process and mechanism of organic molecules containing OH, NH2, and OH groups or their metal complexes were clarified in detail, and 2) photoinduced hydrogen evolution, oligomerization of aromatic molecules, disulfidation, and CO2 fixation were found. Furthermore, 3) insoluble coordination polymers showing photoelectrochemical hydrogen release were prepared from six metals and tetraaminobenzene and successfully converted to solids.

Free Research Field

錯体化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々の成果の意義は、光駆動型による高温を必要としない新しい水素取出技術という点に集約される。従来材料では、脱水素プロセスに高温と貴金属触媒を必要とするが、本系の深化により熱源や大型脱水素設備を必要としないエネルギーキャリアや有用化合物の合成プロセス開発が期待できる。現在進められている再生可能エネルギー利用によるエネルギー製造、人工光合成関連の技術開発と相まって光をEC利用技術に組み込み、既存の光利用技術との相乗効果を生む独創的なシステムと物質群を開発できると考える。特に本系は、ユビキタス金属と電子/プロトン授受能を有する安価な有機骨格との組み合わせによりニーズに応じた多様な設計を実現しうる。