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2020 Fiscal Year Research-status Report

Joint international research on development of hybrid materials composed of photo and biocatalysts for carbon dioxide utilization

Research Project

Project/Area Number 19KK0144
Research InstitutionOsaka City University

Principal Investigator

天尾 豊  大阪市立大学, 人工光合成研究センター, 教授 (80300961)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山田 裕介  大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (30358270)
田部 博康  大阪市立大学, 人工光合成研究センター, 特任講師 (50803764)
Project Period (FY) 2019-10-07 – 2024-03-31
Keywords二酸化炭素還元 / 生体触媒 / 人工補酵素 / 半導体光触媒 / 多孔質材料
Outline of Annual Research Achievements

本堤案は,二酸化炭素還元触媒活性を持つ機能性多孔質材料で安定化したギ酸脱水素酵素と光触媒材料とを複合化した「光触媒-生体触媒複合 系」へ展開し可視光駆動型二酸化炭素-ギ酸変換系創製を目指す.本提案でキーマテリアルとなる機能性多孔質材料を設計・創製という重要な役割を国際共同研究者Kevin C-W. Wu教授と研究分担者(若手研究者)が中心となって担い,国際共同研究者と共に斬新な二酸化炭素の光還元系創製を目指す.本年度は2019年度に国際共同研究者Kevin C-W. Wu 教授との共同研究実施の打ち合わせを目的とした研究セミナーでの研究計画に基づき,研究代表者・研究分担者及び若手研究者が国立台湾大学に一定期間滞在し金属錯体色素や半導体光触媒,1,1'-ジアルキル-4,4' -ビピリジニウム塩及びギ酸脱水素酵素とを機能性多孔質材料を介してハイブリッド化し,高価かつ効率の悪い天然の補酵素NAD/NADHの酸化還元系を必要としない新たな二酸化炭素の光還元系構築に関する実験・研究を進める予定であった.しかしながら,本年度は1年を通じてCOVID-19の感染拡大の影響を大きく受け,台湾への渡航許可が下りなかったため現地での実験推進は断念せざるを得なかった.そのため国際共同研究者Kevin C-W. Wu 教授とは電子メールおよびオンラインでの共同研究実施の打ち合わせしかできなかった.結果として2019年に進めた研究成果についての論文発表・国際学会(オンライン)での講演にとどまり,材料調製や光還元系創製に関する実験は2021年度へ延期せざるを得なかった.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度は1年を通じてCOVID-19の感染拡大の影響を大きく受け渡航できなかったため、国際共同研究者Kevin C-W. Wu 教授とのオンラインでの共同研究実施の打ち合わせしかできなかったため.一方で、国際共同研究を進めるための基礎的知見を得るための研究計画を構成員の中で討議し,2021年以降の研究実施計画を再度策定した.

Strategy for Future Research Activity

2021年度は本年度実施できなかった国立台湾大学での実施内容を国際共同研究者Kevin C-W. Wu 教授とのオンラインによる実験方法の情報交換を実施し、その情報を基に国内にて可視光による効率的二酸化炭素の光還元系を構築するための要素技術,用いるギ酸脱水素酵素や光触媒材料固定に最適な多孔質材料の設計指針を決定し,早期に実験を推進するとともに,COVID-19の感染拡大の影響がなくなり、渡航許可が下り次第,国立台湾大学にて長期滞在し実験を推進する予定である.

Causes of Carryover

2020年度はCOVID-19感染拡大の影響から当初計画の国立台湾大学での長期滞在実験が不可能となった。加えて、国際共同研究成果を発表する国際会議も現地開催がなく、大部分の実施計画を2021年度以降に延期せざる得ない状況であった。2021年度も前期はCOVID-19感染拡大の影響から現地での滞在実験はできないことが予想されるため、オンラインで実験計画を話し合い、国内で可能な実験を進める。これらの研究計画を基に2,000,000円を試薬等実験消耗品として研究構成員で使用する。また実験の進捗を取り戻すために人件費として研究補佐員(600,000円)として使用する。また論文投稿掲載料(100,000円)として使用する。後期に渡航が可能になり次第旅費として残額を使用する。

  • Research Products

    (27 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 8 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Book (4 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] National Taiwan University(その他の国・地域)

    • Country Name
      その他の国・地域
    • Counterpart Institution
      National Taiwan University
  • [Journal Article] Visible-light driven reduction of CO2 to formate by a water-soluble zinc porphyrin and formate dehydrogenase system with electron-mediated amino and carbamoyl group-modified viologen2021

    • Author(s)
      Miyaji Akimitsu、Amao Yutaka
    • Journal Title

      New Journal of Chemistry

      Volume: 45 Pages: 5780~5790

    • DOI

      10.1039/D1NJ00889G

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Theoretical study on CO2 reduction catalyzed by formate dehydrogenase using the cation radical of a bipyridinium salt with an ionic substituent as a co-enzyme2020

    • Author(s)
      Miyaji Akimitsu、Amao Yutaka
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 22 Pages: 26987~26994

    • DOI

      10.1039/D0CP05261B

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Visible-light-driven CO2reduction to formate with a system of water-soluble zinc porphyrin and formate dehydrogenase in ionic liquid/aqueous media2020

    • Author(s)
      Secundo Francesco、Amao Yutaka
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 10 Pages: 42354~42362

    • DOI

      10.1039/D0RA08594D

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Artificial co-enzyme based on carbamoyl-modified viologen derivative cation radical for formate dehydrogenase in the catalytic CO2 reduction to formate2020

    • Author(s)
      Miyaji Akimitsu、Amao Yutaka
    • Journal Title

      New Journal of Chemistry

      Volume: 44 Pages: 18803~18812

    • DOI

      10.1039/D0NJ04375C

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Trivalent metal ions promote the malic enzyme-catalyzed building of carbon?carbon bonds from CO2and pyruvate2020

    • Author(s)
      Katagiri Takayuki、Amao Yutaka
    • Journal Title

      New Journal of Chemistry

      Volume: 44 Pages: 17208~17214

    • DOI

      10.1039/D0NJ03449E

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] How does methylviologen cation radical supply two electrons to the formate dehydrogenase in the catalytic reduction process of CO2 to formate?2020

    • Author(s)
      Miyaji Akimitsu、Amao Yutaka
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 22 Pages: 18595~18605

    • DOI

      10.1039/D0CP02665D

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Can formate dehydrogenase from Candida boidinii catalytically reduce carbon dioxide, bicarbonate, or carbonate to formate?2020

    • Author(s)
      Sato Ryohei、Amao Yutaka
    • Journal Title

      New Journal of Chemistry

      Volume: 44 Pages: 11922~11926

    • DOI

      10.1039/D0NJ01183E

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Recent advances in light-driven C?H bond activation and building C-C bonds with CO2as a feedstock for carbon capture and utilization technology2020

    • Author(s)
      Katagiri Takayuki、Amao Yutaka
    • Journal Title

      Green Chemistry

      Volume: 22 Pages: 6682~6713

    • DOI

      10.1039/D0GC01796E

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ギ酸脱水素酵素が触媒するCO2還元過程に関する研究2021

    • Author(s)
      佐藤 涼平、天尾 豊
    • Organizer
      日本化学会 第101春季年会
  • [Presentation] CuInS2光カソードと生体触媒を組み合わせた可視光駆動型CO2還元系の開発2021

    • Author(s)
      豊留 拓弥, 天尾 豊, 東 正信
    • Organizer
      日本化学会 第101春季年会
  • [Presentation] 水溶性亜鉛ポルフィリンおよび白金微粒子による可視光駆動型α-ケト酸の選択的還元2021

    • Author(s)
      紀太 悠,天尾 豊
    • Organizer
      日本化学会 第101春季年会
  • [Presentation] リンゴ酸酵素が触媒する二酸化炭素付加反応における金属イオンの添加効果2021

    • Author(s)
      片桐 毅之, 天尾 豊
    • Organizer
      日本化学会 第101春季年会
  • [Presentation] Promotion of the biocatalytic carboxylation with CO2 by malic enzyme and viologen derivative in the presence of metal ion2020

    • Author(s)
      Takayuki Katagiri, Yutaka Amao
    • Organizer
      The 24th Annual Green Chemistry & Engineering Conference (GC&E)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] リンゴ酸酵素を触媒として用いた可視光をエネルギー源とする二酸化炭素資源化2020

    • Author(s)
      片桐 毅之、天尾 豊
    • Organizer
      第9回JACI/GSCシンポジウム
  • [Presentation] リンゴ酸酵素が触媒する二酸化炭素のカルボキシ化に対する補因子の影響2020

    • Author(s)
      片桐 毅之、天尾 豊
    • Organizer
      第126回触媒討論会
  • [Presentation] ギ酸脱水素酵素が触媒する二酸化炭素還元反応における炭酸種の効果2020

    • Author(s)
      佐藤 涼平、天尾 豊
    • Organizer
      第126回触媒討論会
  • [Presentation] 焼結体形成によるCuベースとしたカルコパイライト化合物光電極の作製2020

    • Author(s)
      豊留 拓弥, 藤田 わかば, 池田 茂, 吉野 賢二, 天尾 豊
    • Organizer
      第50回石油・石油化学討論会 (熊本大会)
  • [Presentation] ギ酸脱水素酵素が触媒するCO2還元反応に関する研究2020

    • Author(s)
      佐藤 涼平、天尾 豊
    • Organizer
      第50回石油・石油化学討論会 (熊本大会)
  • [Presentation] リンゴ酸酵素が触媒する二酸化炭素固定反応に対する補因子の効果2020

    • Author(s)
      片桐 毅之、天尾 豊
    • Organizer
      第50回石油・石油化学討論会 (熊本大会)
  • [Presentation] Visible-light driven C-H bond activation and building C-C bonds from CO2with the hybrid system of photo/biocatalysts2020

    • Author(s)
      Yutaka Amao, Takayuki Katagiri
    • Organizer
      5th Green and Sustainable Chemistry Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 二酸化炭素利用のための生体触媒利用技術2020

    • Author(s)
      天尾 豊
    • Organizer
      早稲田大学講演会
    • Invited
  • [Book] CSJカレントレビュー38 光エネルギー変換における分子触媒の新展開2020

    • Author(s)
      天尾 豊
    • Total Pages
      176
    • Publisher
      化学同人
    • ISBN
      978-4-7598-1398-2
  • [Book] 機能材料2020

    • Author(s)
      南 祐輔、天尾 豊
    • Total Pages
      5
    • Publisher
      シーエムシー出版
  • [Book] 脱石油に向けたCO2資源化技術ー化学・生物プロセスを中心にー2020

    • Author(s)
      天尾 豊
    • Total Pages
      376
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      978-4-7813-1510-2
  • [Book] 光化学2020

    • Author(s)
      片桐 毅之、天尾 豊
    • Total Pages
      7
    • Publisher
      光化学協会
  • [Remarks] 大阪市立大学-人工光合成研究センター天尾研究室HP

    • URL

      https://www.recap.osaka-cu.ac.jp/site/amao/index.html

URL: 

Published: 2021-12-27  

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