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2014 Fiscal Year Research-status Report

異種金属多核錯体による革新的電気化学物質変換

Research Project

Project/Area Number 26620160
Research InstitutionInstitute for Molecular Science

Principal Investigator

正岡 重行  分子科学研究所, 生命・錯体分子科学研究領域, 准教授 (20404048)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsエネルギー変換
Outline of Annual Research Achievements

風力・太陽光などの再生可能エネルギーを蓄え、消費地に安定的に供給する技術の開発は、エネルギーの有効利用に向けた重要な課題である。1つの方策として、これらの再生可能エネルギーから得られる電力を用いて、アルコールやアンモニアなどのエネルギーキャリアを電解合成し、貯蔵・輸送する手法が考えられる。エネルギーキャリアを電解合成するためには「小分子を基質とした多電子酸化還元」を常温・低過電圧で高選択的に機能する電極触媒の開発が求められる。
本研究では、分子性金属錯体を研究開発の中心に据え、高効率・高選択的な電気化学的物質変換反応を促進する新奇電極触媒の創出を目指している。具体的には、生体中の酵素活性中心をヒントに、(1)多電子プール能、(2)フレキシブル骨格、(3)基質の捕捉・活性化という3つの機能を集約した異種金属多核錯体を研究開発の中心に据えた。平成26年度は、上記(1)~(3)の機能を有する複数種の異種金属多核錯体を設計、合成を試みた。合成した異種金属多核錯体の同定には、単結晶エックス線構造解析、ESI-TOF-MS、元素分析、NMR、メスバウアー分光等の測定手法を用いた。更に、電気化学的な触媒機能評価として、サイクリックボルタンメトリーを用いた。電気化学的物質変換反応に対して不活性な溶媒を用いて触媒分子のサイクリックボルタモグラムを測定し、その後、基質存在下で同様の測定を行い、ボルタモグラムの波形変化から触媒活性を定量的に評価した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の目的とした金属錯体触媒のうち、いくつかの化合物の合成に成功したため。

Strategy for Future Research Activity

今後は、平成26年度に得られた知見をもとに、金属錯体の合成および機能評価に取り組む。

Causes of Carryover

電極触媒として用いるための多核金属錯体の合成が当初予定していたよりもスムーズに進み、試薬やガラス器具等の合成用消耗品を節約して使用することができた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

多核金属錯体合成用の試薬やガラス器具、および、電極触媒機能評価用の消耗品に使用する。

  • Research Products

    (13 results)

All 2015 2014

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 7 results)

  • [Journal Article] Design of Mononuclear Ruthenium Catalysts for Low-Overpotential Water Oxidation2015

    • Author(s)
      Masaya Okamura and Shigeyuki Masaoka
    • Journal Title

      Chem. Asian J.

      Volume: 10 Pages: 306-315

    • DOI

      10.1002/asia.201402781

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of Ligand Flexibility on the Electronic Structure of Oxidized NiIII Phenoxide Complexes2014

    • Author(s)
      Minoru Kawai, Takahide Yamaguchi, Shigeyuki Masaoka, Fumito Tani, Takamitsu Kohzuma, Linus Chiang, Tim Storr, Kaoru Mieda, Takashi Ogura, Robert Szilagyi, and Yuichi Shimazaki
    • Journal Title

      Inorg. Chem.

      Volume: 53 Pages: 10195-10202

    • DOI

      10.1021/ic501181k

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Three Distinct Redox States of an Oxo-Bridged Dinuclear Ruthenium Complex2014

    • Author(s)
      Masaki Yoshida, Mio Kondo, Toshikazu Nakamura, Ken Sakai, and Shigeyuki Masaoka
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 53 Pages: 11519-11523

    • DOI

      10.1002/anie.201406443

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Electrochemical Behavior of Phosphine-Substituted Ruthenium(II) Polypyridine Complexes with a Single Labile Ligand2014

    • Author(s)
      Go Nakamura, Masaya Okamura, Masaki Yoshida, Takayoshi Suzuki, Hideo D. Takagi, Mio Kondo, and Shigeyuki Masaoka
    • Journal Title

      Inorg. Chem.

      Volume: 53 Pages: 7214-7226

    • DOI

      10.1021/ic5003644

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrochemical response of metal complexes in homogeneous solution under photoirradiation2014

    • Author(s)
      Arisa Fukatsu, Mio Kondo, Masaya Okamura, Masaki Yoshida, and Shigeyuki Masaoka
    • Journal Title

      Sci. Rep.

      Volume: 4 Pages: 5327

    • DOI

      10.1038/srep05327

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Tuning of Metal-Metal Interactions in Mixed-Valence States of Cyclometalated Dinuclear Ruthenium and Osmium Complexes Bearing Tetrapyridylpyrazine or -benzene2014

    • Author(s)
      Takumi Nagashima, Takuya Nakabayashi, Takashi Suzuki, Katsuhiko Kanaizuka, Hiroaki Ozawa, Yu-Wu Zhong, Shigeyuki Masaoka, Ken Sakai, and Masa-aki Haga
    • Journal Title

      Organometallics

      Volume: 33 Pages: 4893-4904

    • DOI

      10.1021/om500142t

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Artificial Molecular Catalysts Designed for Water Oxidation2014

    • Author(s)
      Shigeyuki Masaoka
    • Organizer
      8th International Symposium on Nanomedicine (ISNM2014)
    • Place of Presentation
      Ehime University, Matsuyama, Ehime, Japan
    • Year and Date
      2014-12-04 – 2014-12-04
    • Invited
  • [Presentation] Molecular Catalysts Designed for Water Oxidation2014

    • Author(s)
      Shigeyuki Masaoka
    • Organizer
      2014 International Conference on Artificial Photosynthesis (ICARP2014)
    • Place of Presentation
      Awaji Yumebutai International Conference Center, Awaji, Hyogo, Japan
    • Year and Date
      2014-11-27 – 2014-11-27
    • Invited
  • [Presentation] Electrochemical evaluation of photochemical and catalytic properties of transition metal complexes2014

    • Author(s)
      Shigeyuki Masaoka
    • Organizer
      Annual Meeting on Photochemistry 2014
    • Place of Presentation
      Hokkaido University, Sapporo, Hokkaido, Japan
    • Year and Date
      2014-10-11 – 2014-10-11
    • Invited
  • [Presentation] Molecular Catalysts Designed for Water Oxidation2014

    • Author(s)
      Shigeyuki Masaoka
    • Organizer
      2nd Japan-UK Joint Symposium on Coordination Chemistry
    • Place of Presentation
      Chuo University, Tokyo, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-17
    • Invited
  • [Presentation] Water Oxidation Catalyzed by Mononuclear and Multinuclear Metal Complexes2014

    • Author(s)
      Shigeyuki Masaoka
    • Organizer
      Symposium on Molecular Catalysis Toward Sustainable Energy
    • Place of Presentation
      Nanyang Technological University, Singapore, Singapore
    • Year and Date
      2014-07-26 – 2014-07-26
    • Invited
  • [Presentation] Water Oxidation Catalyzed by Mononuclear and Multinuclear Metal Complexes2014

    • Author(s)
      Shigeyuki Masaoka
    • Organizer
      41st International Conference on Coordination Chemistry
    • Place of Presentation
      Suntec Singapore Convention & Exhibition Centre, Singapore, Singapore
    • Year and Date
      2014-07-22 – 2014-07-22
    • Invited
  • [Presentation] Water Oxidation Catalyzed by Transition Metal Complexes2014

    • Author(s)
      Shigeyuki Masaoka
    • Organizer
      Supramolecular Coordination Chemistry, Japan-Canada Joint Symposium in CSC2014
    • Place of Presentation
      Vancouver Convention Centre, Vancouver, Canada
    • Year and Date
      2014-06-04 – 2014-06-04
    • Invited

URL: 

Published: 2016-05-27  

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