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特殊な分子捕捉・反応場を利用した電気化学的水素生成触媒システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K05808
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
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

小澤 智宏  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70270999)

研究分担者 猪股 智彦  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40397493)
米村 俊昭  高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 教授 (90240382)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード電気化学 / 水素生成触媒 / 水素生成 / ニッケル錯体 / N2P2配位環境 / ニッケル触媒 / 修飾電極 / 触媒 / 水素生成反応 / 触媒・化学プロセス / 水素 / 二酸化炭素排出削減
研究成果の概要

次世代エネルギーである水素を作り出すために、自然エネルギーにより蓄えられる電力を使用して作動する電気化学的な水素生成触媒系を考えた。その中核となるのが触媒分子である。事前研究により高い触媒能力が示された金属イオンを含む化合物の最大の欠点である不安定性を改善するための分子設計、並びに電極表面での高効率な反応場の構築を試みた。その際同時に、金属イオンの正電荷を制御可能な分子設計を行ったが、研究を通じてその制御が非常に困難であることがわかった。分子性触媒の設計においては、電子制御のみならずそれを自在にコントロールできる外場の制御も同時に進めていく必要があることがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

化石燃料を用いない再生可能エネルギーを利用したエネルギー資源への変換反応は、環境・健康両面から嘱望される技術である。本研究では自然エネルギーから作られる電気エネルギーを利用したた水素生成触媒(分子でできた触媒)とそれを電極表面で制御することでより高効率なシステムを作り上げることを目指した。本研究を通じて、触媒分子の制御に必要な要素を見出すとともに新規触媒系への展開を試みたが、性能向上には至らなかった。これは分子の電子状態を直接的に制御するのみでは大きな性質改善にはつながらないことを示しており、やはり今回十分に実施できなかた電極反応場をうまく利用していく必要があることがわかった。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Co(III) Complexes with N2S3-Type Ligands as Structural/Functional Models for the Isocyanide Hydrolysis Reaction Catalyzed by Nitrile Hydratase2018

    • 著者名/発表者名
      Takuma Yano, Yuko Wasada-Tsutsui, Tomohiro Ikeda, Tomonori Shibayama, Yuji Kajita, Tomohiko Inomata, Yasuhiro Funahashi, Tomohiro Ozawa, Hideki Masuda
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 印刷中 号: 8 ページ: 4277-4290

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.6b02324

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 酵素を規範とした均一系高効率電気化学還元反応触媒の開発2019

    • 著者名/発表者名
      小澤智宏
    • 学会等名
      東海コンファレンス2019 in 愛知
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ケトーエノール互変異性を有する配位子を持つNi錯体の電気化学的水素生成能力の評価2019

    • 著者名/発表者名
      加藤匠馬、立松涼、猪股智彦、小澤智宏、増田秀樹
    • 学会等名
      第50回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] keto-enol互変異性を有するNP型配位子を持つNi(II)錯体を用いた水素生成触媒の開発2019

    • 著者名/発表者名
      加藤匠馬・猪股智彦・小澤智宏・増田秀樹
    • 学会等名
      第9回化学フェスタ2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Electrochemical hydrogen production reaction by Ni complex with tautomerization2019

    • 著者名/発表者名
      Takuma Kato, Ryo Tatematsu, Tomohiko Inomata, Tomohiro Ozawa, Hideki Masuda
    • 学会等名
      錯体化学会第69回討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Characterization and Electrochemical H2 Generation Using a Ni(II) Complex with NP-type Bidentate Ligand with Tautomerization2019

    • 著者名/発表者名
      Takuma Kato, Ryo Tatematsu, Tomohiko Inomata, Hideki Masuda, Tomohiro Ozawa
    • 学会等名
      15th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 水素活性化を目指した互変異性を有するN2P2 型Ni(II)錯 体の性質日本化学会第99春季年会2019

    • 著者名/発表者名
      加藤 匠馬・猪股 智彦・小澤 智宏・増田 秀樹
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 水素活性化を目指した互変異性を有する N2P2型Ni(II)錯体の性質2019

    • 著者名/発表者名
      加藤 匠馬・猪股 智彦・小澤 智宏・増田 秀樹
    • 学会等名
      日本化学会 第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 空間制御されたイオン液体反応場における金属錯体の電気化学的反応性2019

    • 著者名/発表者名
      下畑 浩隆・北川 竜也・猪股 智彦・小澤 智宏・増田 秀樹
    • 学会等名
      日本化学会 第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 水素活性化を目指した互変異性を有するN2P2型Ni(II)錯体の合成と性質2018

    • 著者名/発表者名
      加藤 匠馬・猪股 智彦・小澤 智宏・増田 秀樹
    • 学会等名
      第8回CSJ化学フェスタ2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 二酸化炭素還元触媒を志向した金属錯体担持 イオン液体修飾電極の開発2018

    • 著者名/発表者名
      下畑浩隆・北川竜也・猪股智彦・小澤智宏・増田秀樹
    • 学会等名
      第8回CSJ化学フェスタ2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] イオン液体修飾電極を利用した銅錯体色素増感太陽電池の高効率化2018

    • 著者名/発表者名
      北川琢磨、松永彩花、秦野真由香、猪股智彦、小澤智宏、増田秀樹
    • 学会等名
      第9回イオン液体討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 空間制御されたイオン液体反応場に固定化された金属錯体の反応性2018

    • 著者名/発表者名
      下畑浩隆、北川竜也、猪股智彦、小澤智宏、増田秀樹
    • 学会等名
      第9回イオン液体討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 空間制御されたイオン液体反応場中での金属錯体の反応性2018

    • 著者名/発表者名
      下畑浩隆、北川竜也、猪股智彦、小澤智宏、増田秀樹
    • 学会等名
      錯体化学回第68討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] P-N型配位子を含む水素発生触媒を指向したNi錯体の合成2018

    • 著者名/発表者名
      土橋将人・猪股智彦・小澤智宏・増田秀樹
    • 学会等名
      日本化学会 第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 嵩高い構造を有するイオン液体を修飾した細孔材料への機能性分子の導入とその反応性の検討2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤芳恵・猪股智彦・小澤智宏・増田秀樹
    • 学会等名
      日本化学会 第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Redox and Spectroscopic behavior of metal complexes encapsulated in size-controlled ionic liquid-modified electrodes2017

    • 著者名/発表者名
      Hirotaka SHIMOHATA, Tatsuya KITAGAWA, Tomohiko INOMATA、 Tomohiro OZAWA, Hideki MASUDA
    • 学会等名
      錯体化学会第67回討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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