二酸化炭素の回収・濃縮および還元の両機能を併せ持つ金属錯体光触媒系の開発

• 研究課題/領域番号: 15K05461
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機化学
• 研究機関: 東京工科大学
• 研究代表者: 森本 樹 東京工科大学, 工学部, 講師 (40452015)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 二酸化炭素還元 / 二酸化炭素捕捉 / 光触媒 / 金属錯体 / 二酸化炭捕捉 / レニウム錯体

研究成果の概要

CO2還元能を有するレニウム錯体について、ジイミン配位子の種類、用いる溶媒や塩基など種々の条件を検討することで、CO2分子捕捉能に必須の条件、そして、そのCO2捕捉能が変調可能であることを明らかにした。この条件をふまえて特別な添加剤を必要とせず、自身が積極的にCO2を捕捉できる錯体を新規に設計し合成に成功した。これらの錯体は、CO2捕捉を補助する置換基の数や導入位置によって、CO2還元光触媒能が大きく異なることがわかった。これらの結果から、CO2の回収・濃縮とその還元の両機能を併せ持つ金属錯体光触媒系を実現し、また、他の金属錯体光触媒系にも転用可能な新しい光触媒の設計指針を獲得できた。

研究成果

• [雑誌論文] Modulation of the Photophysical, Photochemical, and Electrochemical Properties of Re(I) Diimine Complexes by Interligand Interactions (2017)
  • 著者名/発表者名: Tatsuki Morimoto, Osamu Ishitani
  • 雑誌名: Acc. Chem. Res. 巻: 50 号: 11 ページ: 2673-2683
  • DOI: 10.1021/acs.accounts.7b00244
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photocatalytic Reduction of Low Concentration of CO2 (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, T.; Tamaki, Y.; Ueno, K.; Kato, E.; Nishikawa, T.; Ohkubo, K.; Yamazaki, Y.; Morimoto, T.; Ishitani, O.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 138 号: 42 ページ: 13818-13821
  • DOI: 10.1021/jacs.6b08824
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural Deformation of a Ring-shaped Re(I) Diimine Dinuclear Complex in the Excited State (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, S.; Matsubara, Y.; Asatani, T.; Morimoto, T.; Ishitani, O. Onda, K.
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 巻: 662 ページ: 120-126
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2016.09.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Catalytic Abilities of Binuclear Rhenium(I) Complexes in the Photochemical Reduction of CO2 with a Ruthenium(II) Photosensitiser (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Tamaki, Daisuke Imori, Tatsuki Morimoto, Kazuhide Koike, and Osamu Ishitani
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 45 号: 37 ページ: 14668-14677
  • DOI: 10.1039/c6dt00996d
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photocatalytic CO2 Reduction to Formic Acid using a Ru(II)-Re(I) Supramolecular Complex in an Aqueous Solution (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakada, A.; Koike, K.; Nakashima, T.; Morimoto, T.; Ishitani, O.
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 54 号: 4 ページ: 1800-1807
  • DOI: 10.1021/ic502707t
  • 査読あり
• [雑誌論文] 二酸化炭素還元の高効率化を目指した光触媒反応系の設計戦略 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森本樹
  • 雑誌名: ケミカルエンジニアリング 巻: 60 ページ: 44-48
  • NAID: 40020470397
• [雑誌論文] Synthesis of Novel Photofunctional Multinuclear Complexes Using a Coupling Reaction (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, Y.; Morimoto, T.: Ishitani, O.
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 44 号: 25 ページ: 11626-11635
  • DOI: 10.1039/c5dt01717c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydride Reduction of NAD(P)+ Model Compounds with a Ru(II)-Hydrido Complex (2015)
  • 著者名/発表者名: Koga, K.; Matsubara, Y.; Kosaka, T.; Koike, K.; Morimoto, T.; Ishitani, O.
  • 雑誌名: Organometallics 巻: 34 号: 23 ページ: 5530-5539
  • DOI: 10.1021/acs.organomet.5b00713
  • 査読あり
• [学会発表] 二酸化炭素捕捉能を有する金属錯体光触媒の合成とその光触媒反応 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森本 樹,北村 智美
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 日吉キャンパス（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 非共有結合性相互作用や可逆的結合を利用した光機能性金属錯体の創製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森本樹
  • 学会等名: 機能性分子創成の最前線
  • 発表場所: 東京工科大学 蒲田キャンパス（東京都大田区）
  • 年月日: 2017-03-15
  • 招待講演
• [学会発表] PHOTOCATALYTIC CO2 REDUCTION USING RHENIUM(I) COMPLEXES WITH CO2 CAPTURE ABILITY (2017)
  • 著者名/発表者名: Tatsuki Morimoto, Tomomi Kitamura
  • 学会等名: 2017 International Conference on Artificial Photosynthesis
  • 発表場所: 立命館大学 朱雀キャンパス（京都府京都市）
  • 年月日: 2017-03-03
  • 国際学会
• [学会発表] CO2捕捉能を有するCO2還元金属錯体光触媒の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森本樹, 北村智美, 加藤裕貴
  • 学会等名: 新学術領域研究「人工光合成による太陽光エネルギーの物質変換：実用化に向けての異分野融合」第5回最終公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2017-01-28
• [学会発表] 二酸化炭素分子捕捉を利用した光触媒的二酸化炭素還元 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森本樹
  • 学会等名: 第15回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
• [学会発表] CO2 capture as strategy for efficient photocatalytic CO2 reduction (2017)
  • 著者名/発表者名: Tatsuki Morimoto
  • 学会等名: The International Symposium on Pure & Applied Chemistry (ISPAC) 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] サステイナブル社会の実現に資する高効率光エネルギー変換系の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森本樹
  • 学会等名: 第87回高分子学会関東支部武蔵野地区高分子懇話会
  • 招待講演
• [学会発表] 二酸化炭素を捕捉する金属錯体光触媒の合成と性質 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森本 樹,北村 智美
  • 学会等名: 2016年光化学討論会
  • 発表場所: 東京大学駒場第一キャンパス（東京都文京区）
  • 年月日: 2016-09-07
• [学会発表] PHOTOCATALYTIC CO2 REDUCTION BY RHENIUM(I) COMPLEXES CAPTURING CO2 (2016)
  • 著者名/発表者名: Tatsuki Morimoto, Tomomi Kitamura
  • 学会等名: 2nd UK-Japan Workshop on Solar Fuels and CO2 Conversion
  • 発表場所: 英国大使館（東京都千代田区）
  • 年月日: 2016-06-23
  • 国際学会
• [学会発表] CO2 Capture and Photocatalytic CO2 Reduction by Rhenium(I) Complexes (2016)
  • 著者名/発表者名: Tatsuki Morimoto, Tomomi Kitamura
  • 学会等名: Twelfth International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments (SNCPP16)
  • 発表場所: 立命館大学 草津キャンパス（滋賀県草津市）
  • 年月日: 2016-06-18
  • 国際学会
• [学会発表] Efficient photocatalytic CO2 reduction involving a CO2-capturing Re(I) complex (2015)
  • 著者名/発表者名: Tatsuki Morimoto, Osamu Ishitani
  • 学会等名: THE INTERNATIONAL CHEMICAL CONGRESS OF PACIFIC BASIN SOCIETIES 2015
  • 発表場所: オアフ（アメリカ）
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] Photocatalytic CO2 reduction systems using CO2 capturing ability of Re(I) complexes (2015)
  • 著者名/発表者名: Tatsuki Morimoto
  • 学会等名: THE INTERNATIONAL CHEMICAL CONGRESS OF PACIFIC BASIN SOCIETIES 2015
  • 発表場所: オアフ（アメリカ）
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] CO2 Capture and Photocatalytic CO2 Reduction by Rhenium(I) Complexes (2015)
  • 著者名/発表者名: Tatsuki Morimoto
  • 学会等名: Third International Symposium on the Photofunctional Chemistry of Complex Systems
  • 発表場所: マウイ（アメリカ）
  • 年月日: 2015-12-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 東京工科大学工学部応用化学科・森本研究室
  • URL: http://www.cloud.teu.ac.jp/public/ENF/morimotottk/index.html
• [備考] 光機能性錯体化学研究室ホームページ
  • URL: http://www.cloud.teu.ac.jp/public/CSF/morimotottk/index.html