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C2化合物を生成する光触媒反応系の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K05511
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分34010:無機・錯体化学関連
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, 准教授 (40452015)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード光触媒 / 人工光合成 / 二酸化炭素還元 / 多核錯体 / 電子アクセプター / 強発光性 / 多量体 / 多電子貯蔵 / C2化合物 / レニウム錯体 / 環状化合物
研究開始時の研究の概要

光触媒的二酸化炭素(CO2)還元反応の実用化に向けて、複数の炭素原子を含む炭素化合物を生成する新規光触媒の開発を設定した。2個のレニウム錯体を近接した位置に配置した二核金属錯体光触媒、および、それを効率的に動作させるための、可視光で多電子を駆動・蓄積する電子プールを設計し、これらを連結することで、シュウ酸などの複数の炭素原子を含む化合物を与える新しい多電子還元光触媒系の実現を目指す。

研究成果の概要

複数の炭素原子を含む化合物を生成する光触媒系を目指して、近接した金属中心を持つレニウム2核および3核錯体に基づく新たな光触媒の開発を行った。金属中心間距離や立体配座を規制した多核錯体を種々合成し、二酸化炭素還元光触媒反応を行った。その結果、複数の炭素原子を含む化合物を生成する光触媒を見出せなかったものの、特定の多核錯体が二酸化炭素を一酸化炭素に効率よく還元することを明らかにした。さらに、二酸化炭素還元を担う金属中心間の距離や相対配置が、その効率化に影響していることも見出し、二酸化炭素還元金属錯体光触媒の設計指針の一つを明らかにできた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

地球規模の様々な問題に関わっている二酸化炭素(CO2)の処理方法の一つとして、人工光合成によるCO2の再資源化が有望視されている。本研究では、多核化した特定の金属錯体が、従来のCO2還元反応系を上回ることを見出した。さらに、そのCO2還元の効率化が、錯体中の金属中心間の距離や立体配座によることも明らかにし、CO2還元金属錯体光触媒の設計指針の一つを提案できた。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書

研究成果

(11件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Determining Excited-State Structures and Photophysical Properties in Phenylphosphine Rhenium(I) Diimine Biscarbonyl Complexes Using Time-Resolved Infrared and X-ray Absorption Spectroscopies2021

    • 著者名/発表者名
      Yuushi Shimoda, Kiyoshi Miyata, Masataka Funaki, Takumi Ehara, Tatsuki Morimoto, Shunsuke Nozawa, Shin-ichi Adachi, Osamu Ishitani, Ken Onda
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 60 号: 11 ページ: 7773-7784

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.1c00146

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ion-pairing π-electronic systems: ordered arrangement and noncovalent interactions of negatively charged porphyrins2021

    • 著者名/発表者名
      Sasano Yoshifumi、Tanaka Hiroki、Haketa Yohei、Kobayashi Yoichi、Ishibashi Yukihide、Morimoto Tatsuki、Sato Ryuma、Shigeta Yasuteru、Yasuda Nobuhiro、Asahi Tsuyoshi、Maeda Hiromitsu
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 12 号: 28 ページ: 9645-9657

    • DOI

      10.1039/d1sc02260a

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Increase in CO2 reduction rate via optical near-field effect2020

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yatsui, Yuki Nakamura, Yosuke Suzuki, Tatsuki Morimoto, Yuma Kato, Muneaki Yamamoto, Tomoko Yoshida, Wataru Kurashige, Nobuyuki Shimizu, Yuichi Negishi, Kenji Iida, Katsuyuki Nobusada
    • 雑誌名

      Journal of Nanophotonics

      巻: 14 号: 04 ページ: 046011-046011

    • DOI

      10.1117/1.jnp.14.046011

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Realization of red shift of absorption spectra using optical near-field effect2019

    • 著者名/発表者名
      Yatsui Takashi、Nakahira Yusuke、Nakamura Yuki、Morimoto Tatsuki、Kato Yuma、Yamamoto Muneaki、Yoshida Tomoko、Iida Kenji、Nobusada Katsuyuki
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 30 号: 34 ページ: 34LT02-34LT02

    • DOI

      10.1088/1361-6528/ab2092

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Photocatalytic CO2 reduction by multinuclear rhenium complexes having metal centers separated by various distances2022

    • 著者名/発表者名
      飯嶋理恵・森本樹
    • 学会等名
      日本化学会 第102春季年会(2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Photocatalytic CO2 Reduction by Multinuclear Rhenium Complexes with Various Conformers2021

    • 著者名/発表者名
      Rie Iijima, Tatsuki Morimoto
    • 学会等名
      16th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] レニウム多核錯体を用いた光触媒的CO2還元2021

    • 著者名/発表者名
      飯嶋理恵・森本樹
    • 学会等名
      第13回大学コンソーシアム八王子学生発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 立体配座を規制したレニウム三核錯体による光触媒的二酸化炭素還元2020

    • 著者名/発表者名
      飯嶋 理恵, 森本 樹
    • 学会等名
      錯体化学会 第70回討論会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Photocatalytic CO2 reduction by trinuclear rhenium complexes2020

    • 著者名/発表者名
      IIJIMA, Rie; MORIMOTO, Tatsuki
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [図書] 錯体化合物事典2019

    • 著者名/発表者名
      錯体化学会
    • 総ページ数
      1000
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254141054
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 東京工科大学・工学部応用化学科・光機能性錯体化学研究室

    • URL

      http://www.cloud.teu.ac.jp/public/ENF/morimotottk/index.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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