2009 Fiscal Year Annual Research Report
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20750123
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
和田 亨 Institute for Molecular Science, 生命・錯体分子科学研究領域, 助教 (30342637)
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| Keywords | エネルギー変換 / 水の酸化反応 / 触媒 / 複核錯体 / 反応機構 / 共鳴ラマン / 酸化還元 |
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| Research Abstract |
近年、エネルギー・環境問題の観点から、新たなエネルギー変換システムとして燃料電池が注目されている。燃料電池の燃料である水素は、現在は石油から製造されており、根本的なエネルギー問題の解決には至らない。そこで太陽光エネルギーを用いて無尽蔵に存在する水を水素と酸素に分解する反応が注目されている。水素発生反応は二つのプロトンを還元する2電子過程の反応であるのに対して、水の酸化による酸素発生は4電子過程であり、より困難な反応である。本研究課題実施以前にすでに、ビス(ターピリジル)アントラセンを用いてキノン配位子を有する二核ルテニウム錯体が水の酸化反応に対して触媒活性を有する事を明らかにしていた。しかし、その反応機構、特に2分子の水から酸素-酸素が形成される過程のメカニズムは不明であった。反応機構を解明する事は、更なる高活性の触媒を設計するための重要な情報を与えるため、分子性触媒の開発には不可欠な研究である、本研究課題では、同じくビス(ターピリジル)アントラセンを二核化配位子とし、ビピリジンを有する二核ルテニウム錯体を合成した。この二核ルテニウム錯体は酸化剤としてCe(IV)存在下で水の酸化反応に対して触媒活性を示す事が分かった。反応中の錯体の変化を共鳴ラマンスペクトルで追跡したところ、Ru-O-O-Ru結合の形成が確認された。この結果は、水に分子から酸素-酸素結合が形成されることを明らかにした最初の例であり、今後より高活性な錯体触媒を開発する上で重要な知見となるものである。
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[Journal Article] Characterization of Redox States of Ru(OH_2)(Q)(tpy)^<2+>(Q=3,5-di-tert-butyl-1,2-benzoquinone, tpy=2,2':6',2"-terpyridine)and Related Species through Experimental and Theoretical Studies2009
Author(s)
Tsai, M.-K., Rochford, J., Polyansky, D.E., Wada, T., Tanaka, K., Fujita, E., Muckerman, J.T.
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Journal Title
Inorganic Chemistry 48
Pages: 4172-4383
Peer Reviewed
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