2023 Fiscal Year Annual Research Report
Photochemical carbon dioxide reduction reaction catalyzed by transition-metal complexes based on binuclear structure
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21K05102
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| Research Institution | Rikkyo University |
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Principal Investigator |
和田 亨 立教大学, 理学部, 教授 (30342637)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 二酸化炭素 / 還元 / 光触媒 / レニウム錯体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、アントラセン等で架橋した二核Re錯体を触媒とする光、または電気化学的なCO2還元により、CO2の多電子還元を実現することを目的として実施した。前年度までに、アントラセン架橋二核Re錯体を合成し、その酸化還元挙動を解明した。TEOA/DMF=1/4を溶媒に用い、BIHを犠牲試薬とした光化学的なCO2還元反応に対して、二核Re錯体は対応する単核Re錯体の5倍の触媒回転数を示し、選択的にCOを生成した。しかし、目的とする四電子還元によるホルムアルデヒドの生成は確認できなかった。そこで、本年度は、二核Re錯体触媒と光増感剤を組み合わせた二元光触媒系を用いて、可視光照射による二酸化炭素還元反応を行った。TEOA/DMF混合溶媒を用いるCOを選択的に生成したが、TEOAを用いずDMFのみを溶媒とし、BIHを犠牲還元剤に用いると反応性が変化した。現在、生成物の定量と反応条件の検討を行っている。特に光増感剤の還元力と生成物の種類に相関があり、今後の研究を展開する上で重要な結果が得られたと考えている。また、この二核Re錯体の比較対象として、アントラセンが結合した単核Re錯体を合成したところ、光化学的な二酸化炭素の二電子還元による一酸化炭素生成に対して二核Re錯体を上回る触媒活性を示した。この単核錯体の光物性について検討したところ、室温でアントラセンのリン光が観測された。 このことから、励起寿命が長いアントラセンの三重項励起状態が生成し、効率よく犠牲試薬によって還元的に消光されることによって、反応効率が向上したものと考えられる。実際に、過渡吸収スペクトル測定によって、励起寿命の増加が確認された。
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