| 研究課題/領域番号 |
20J14019
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分34010:無機・錯体化学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
戸田 広樹 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2021年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2020年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
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| キーワード | エネルギーキャリア / アンモニア / 酸化反応 / マンガン / サレン配位子 / 電気化学的酸化反応 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
アンモニアは高いエネルギー密度を有する物質であるため、化合物としてエネルギーを貯蔵・運搬するエネルギーキャリアとしての利用が注目を集めている。その中、触媒的なアンモニアの酸化反応は、アンモニアを窒素へと変換する過程で電子をエネルギーとして取り出せるため、燃料電池への応用が可能である。申請者は、中間体であるイミド錯体が比較的安定に存在するマンガンや鉄錯体を用いた触媒的なアンモニア酸化反応の開発を行い、更なる触媒活性の向上を目指す。同時に、アンモニア分子の変換反応として、触媒的なアジリジン合成反応や求電子置換反応による芳香族アミノ化反応の開発を行う。
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| 研究実績の概要 |
アンモニアは高いエネルギー密度を有する物質であるため、化合物としてエネルギーを貯蔵・運搬するエネルギーキャリアとしての利用が注目を集めている。触媒的なアンモニアの酸化反応は、アンモニアを窒素へと変換する過程で電子をエネルギーとして取り出せるため、燃料電池への応用が可能である。
今年度は、マンガン錯体を用いた触媒的なアンモニア酸化反応の開発に向けて、種々のサレン配位子を有する錯体の合成と、触媒反応の検討を行った。その結果、錯体あたり最大で14等量の窒素の発生を確認し、触媒反応の進行を確認した。加えて、電気化学的酸化条件下でのアンモニア酸化反応の検討を行い、96%という高いファラデー効率で触媒反応が進行することを見出した。本反応の詳細な反応機構についても検討を行っており、アンモニアの求核攻撃によって窒素間結合が生成する反応機構で触媒反応が進行していることを見出した。
その他、本年度はルテニウム錯体を用いた触媒的アンモニア酸化反応における置換基効果についての検討も行った。その結果、アキシアル配位子であるピリジンの3,4位にブロモ基を導入した錯体において、触媒活性が大幅に向上することを見出した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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