機能高分子を用いた人工光合成システムの構築

• 研究課題/領域番号: 08651044
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 高分子合成
• 研究機関: 茨城大学
• 研究代表者: 金子 正夫 茨城大学, 理学部, 教授 (90109794)
• 研究期間 (年度): 1996 – 1997
• 研究課題ステータス: 完了 (1997年度)
• 配分額: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 1997年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 1996年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
• キーワード: 人工光合成 / 水の酸化 / 二酸化炭素の還元 / プロトンの還元 / トリス(ビピリジン)ルテニウム / コバルトフタロシアニン / 亜鉛テトラフェニレポルフィリン / 亜鉛テトラフェニルポルフィリン / 人工光合成系 / 水の酸化触媒 / ルテニウムレッド / 酸素発生 / 分解距離 / 電荷ホッピング距離

研究概要

新しいエネルギー資源の開発を目的として,太陽光と水から燃料を生産する人工光合成系を構築するための基礎研究を行った.電極に被覆した機能分子を分散した高分子膜を用いて,水の酸化触媒,二酸化炭素の還元触媒,プロトンの還元触媒に関する電気触媒化学的研究を行った.
水の酸化触媒に関しては,アンミン配位子型の三核ルテニウム錯体が白金黒に分散することにより高い電気化学的触媒活性を示すことを見いだし,その活性を分散した分子間距離をパラメーターとして解析することに成功した.またこれをトリス(2,2'-ビピリジン)ルテニウム錯体分散ナフィオン膜と組み合わせて二層構造とすることにより,光電気触媒化学的に水を可視光で酸化して酸素を発生する系を創ることができた.
二酸化炭素の還元触媒に関しては,コバルトフタロシアニン(CoPc)が水系で高い電気化学的触媒活性を示すことを見いだし,その誘導体の触媒活性を調べて,触媒に対する3電子目の注入が行われる新しい機構を提唱した.
プロトンの還元触媒に関しては,亜鉛テトラフェニルボルフィリンを高分子に分散すると高い触媒活性を示すことを見いだし,特性を明らかにした.

研究成果

• [文献書誌] M., Kaneko・et al.,: "Electrocatalytic CO2 reduction by cobalt octabutoxyphthalocyanine coated on graphite electrode" J.Mol.Cat.,A:Chem.112. 55-61 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] I., Ogino・K., Nagoshi・M., Yagi: "Activity analysis of a water oxidation catalyst adsorbed on an inorganic particle matrixes" J.Chem.Soc.,Faraday Tr.92. 3431-3434 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M., Kaneko・et al.: "Photoelectrochemical proton reduction with coated zinc tetraphenylporphyrin dispersed into poly(4-vinylpyridine)" J.Porphyrins and Phthaleeyanines. 1. 215-220 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M., Yagi・Y., Takahashi・I., Ogino・M., Kaneko: "Dioxygen evolution induced by visible light at layered sensitizer/water oxidation catalyst" J.Chem.Soc.,Faraday Tr.93. 3125-3127 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M., Kaneko・et al.: "Electrochemical CO2 reduction catalyzed by cobalt octacyanophthalocyanine and its mechanism" J.Porphyrins and Phthaleeyanines. 1. 315-321 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T., Abe・F., Taguchi・S., Tokita・M., Kaneko: "Prussian White as a highly active moleucular catalyst for proton reduction" J.Mol.Cat.,A:Chem.126. L89-L92 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 金子 正夫(共著): "自然融合材料,pp.103-118"光合成器官とと炭酸ガス"" 化学工業日報社, 195 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 金子 正夫: "フタロシアニン-化学と機能-pp.301-309" アイピーシー, 338 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.Kaneko et al.: "Electrocatalytic CO2 reduction by cobalt octabutoxyphthalocyanine coated on graphite electrode" J.Mol.Cat., A : Chem.112. 55-61 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] I.Ogino, K.Nagoshi, M,Yagi: "Activity analysis of a water oxidation catalyst adsorbed on an inorganic particle matrixes" J.Chem.Soc., Faraday Tr.92. 3431-3434 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Kaneko et al.: "Photoelectrochemical proton reduction with coated zine tetraphenyl-porphyrin dispersed into poly (4-vinylpyridine)" J.Porphyrins and Phthalocyanines. 1. 215-220 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Yagi, Y.Takahashi, I.Ogino, M.Kaneko: "Dioxygen evolution induced by visible light at layred sensitizer water oxidation catalyst" J.Chem.Soc., Faraday Tr. 93. 3125-3127 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Kaneko et al.: "Electrochemical CO2 reduction catalyzed by cobalt octacyanophthalocyanine and its mechanism" J.Porphyrins and Phthalocyanines. 1. 315-321 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Abe, F.Taguchi, S.Tokita, M.Kaneko: "Prussian White as a highly active moleucular catalyst for proton reduction" J.Mol.Cat., A : Chem. 126. L89-L92 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Kaneko et al.: "Electrocatalytic CO2 reduction by cobalt octabutoxyphthalocyanine coated on graphite electrode" J.Mol.Cat.,A:Chem.112. 55-61 (1996)
• [文献書誌] I.Ogino, K.Nagoshi., M.Yagi: "Activity analysis of a water oxidation catalyst adsorbed on an inorganic particle matrixes" J.Chem.Soc.,Faraday Tr.92. 3431-3434 (1996)
• [文献書誌] M.Kaneko et al.: "Photoelectrochemical proton reduction with coated zinc tetraphenyl-porphyrin dispersed into poly(4-vinylpyridine)" J.Porphyrins and Phthalooyanines. 1. 215-220 (1997)
• [文献書誌] M.Yagi, Y.Takahashi, I.Ogino, M.Kaneko: "Dioxygen evolution induced by visible light at layered sensitizer/water oxidation catalyst" J.Chem.Soc.,Faraday Tr.93. 3125-3127 (1997)
• [文献書誌] K.Kaneko et al.: "Electrochemical CO2 reduction catalyzed by cobalt octacyano-phthalocyanine and its mechanism" J.Porphyrins and Phthalooyanines. 1. 315-321 (1997)
• [文献書誌] T.Abe, F.Taguchi, S.Tokita, M.Kaneko: "Prussian White as a highly active moleucular catalyst for proton reduction" J.Mol.Cat.,A:Chem.126. L89-L92 (1997)
• [文献書誌] 金子正夫(共著): "自然融合材料,pp.103-118“光合成器官とと炭酸ガス"" 化学工業日報社, 195 (1997)
• [文献書誌] 金子正夫: "フタロシアニン-化学と機能-pp.301-309" アイピーシー, 338 (1997)
• [文献書誌] J.Hirata et.al.: "Tris (bipyridine) ruthenium (II) Photosensotized Reduction of a Macrocyclic cobalt (III) Complex using Phenol as a donor・・・" J.Chem.Soc.,Faraday Trans.92(6). 969-972 (1996)
• [文献書誌] M.Yagi et.al.: "Activity Analysis of Water Oxidation Catalyst Immobilized in a Polymer Membrane" J.Chem.Soc.,Faraday Trans.92(13). 2457-2461 (1996)
• [文献書誌] M.Yagi et.al.: "Activity Analysis of Elctrochemical Water Oxidation Catalyst Confined in a Coated-Polymer Membrane" J.Phys.Chem.100. 11098-11100 (1996)
• [文献書誌] T.Abe et.al.: "Factors Affecting Selective Electrocat.CO2 Redn.wigh Co Phtha locyanine Incorporated in Polyvinylpyridine Membrane Coated・・・" J.Electroanal.Chem. 412. 159-164 (1996)
• [文献書誌] T.Abe et.al.: "Electrocatalytic CO2 Reduction by Cobalt Octabutoxyphthalocyani ne Coated on Graphite Electrode" J.Mol.Catal.A : Chemical. 112. 55-61 (1996)
• [文献書誌] K.Nagai et.al.: "Photoluminescence of New Watew-Insoluble Polysiloxane Film ContainingPendant Ru (bpy) 32+ and Its Quenching Dioxygen" Macromol.Chem.Phys.197. 3431-3434 (1996)
• [文献書誌] 金子正夫編著: "光化学エネルギー変換-基礎と応用-" アイピーシー, 450 (1997)