Structural Control of Cu-S Cluster and Catalytic Performance for Hydrogen Production

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05512
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
• Research Institution: Kanagawa University
• Principal Investigator: Kawamoto Tatsuya 神奈川大学, 理学部, 教授 (20204787)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 銅多核錯体 / 水素製造 / 水素生成触媒

Outline of Final Research Achievements

We found that the number of metal atoms in a Cu-S cluster with cyclic structure and oxidation state of the cluster can be controlled by the substituents in the ligands and the reaction conditions. The trinuclear and octanuclear Cu-S clusters were selectively prepared by using ligands with a substituent in both ortho positions and that in para position of pendant benzene rings, respectively. On the other hand, the ligands with methyl groups and chlorine atoms in both meta positions led to the hexanuclear and octanuclear Cu-S clusters, respectively. Furthermore, their trinuclear and hexanuclear Cu-S clusters exhibited high catalytic activity for visible-light-induced hydrogen production from water.

Free Research Field

錯体化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

1対1の金属-配位子比からなる銅-硫黄クラスター（硫黄架橋銅多核錯体）はユニークな環状構造を有する。今回、その核数（環の大きさ）を配位子中の置換基によってコントロールできることを明らかにした。このことは、クラスター設計においてひとつの指針を与えるものであり、そこに学術的意義があると考える。また、今回合成した銅-硫黄クラスターは、可視光を利用した水からの水素製造において高い触媒作用を示した。このことは、触媒として安価な銅が有効であることを証明したものであり、地球温暖化とエネルギー問題の解決に資する水素エネルギー社会の早期実現に向けて社会的意義は高いと考える。