2022 Fiscal Year Annual Research Report
金属二核錯体の金属と配位子による多彩な酸化還元を利用した水の可視光分解系の構築
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20K15303
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
中薗 孝志 大阪公立大学, 人工光合成研究センター, 特任講師 (40802880)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | プロトン還元 / CO2還元 / 酸素発生 / 分子触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、持続可能社会の実現に向け、新しいエネルギー生産技術として、水の可視光分解、CO2還元に代表される人工光合成に対して、関心が集まっている。しかし、その実現にはそれぞれの反応に対して高い活性を持つ触媒の開発が必要不可欠である。申請者はその反応を促進する分子触媒に関して研究を行った。
本研究では二重N-混乱ヘキサフィリンを配位子とする二核錯体を用いて触媒的なプロトン還元反応、CO2還元反応を行った。中でも電気化学的プロトン還元反応において二核コバルト錯体が極めて高い触媒活性を有することを明らかにした。さらに、配位子が還元された後にヒドリド中間体が生成する触媒反応機構を明らかにすることに成功した。比較にコバルトと亜鉛の異種金属二核錯体を用いることで、二つのコバルトイオンの持つ役割について検討を行った。また、鉄ニ核錯体に関してはCO2還元に対する高い触媒活性を明らかにした。トリスビピリジンルテニウム誘導体と犠牲還元試薬を溶媒に加え、可視光を照射すると水を含む条件でも水素をほとんど生成せず、COを選択的に生成した。この触媒反応機構においても、配位子上の還元が関与していることが分かった。これらのコバルト二核錯体、鉄ニ核錯体はこれまで酸素発生触媒としても高い活性があることがわかっている。本研究により、配位子の酸化還元と二つの金属の酸化還元を利用できる本錯体が酸化反応に限らず還元反応にも応用可能な触媒であることを明らかにした。
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