研究課題/領域番号 |
21K05082
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研究種目 |
基盤研究(C)
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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
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研究機関 | 群馬大学 |
研究代表者 |
竹田 浩之 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (70647065)
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研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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キーワード | CO2還元 / 光触媒 / Fe錯体 / 第一遷移金属元素 / ビピリジン配位子 / トリエタノールアミン / プロトン共役電子移動 / 第一遷移金属錯体 / 配位平衡 |
研究開始時の研究の概要 |
光エネルギーを用いたCO2の資源化は、エネルギー問題および炭素資源の観点から重要である。金属錯体は高効率なCO2還元光触媒として働くが、第一遷移金属錯体を用いた光触媒開拓は途上である。本研究では、「配位子の弱い配位能と脱着」を利用し、中酸化状態の第一遷移金属錯体による特異な高効率CO2還元光触媒系を構築する。中酸化状態の金属種と、配位能が抑制された芳香族ジイミン配位子(電子プール)を混合することで触媒とし、還元状態反応活性錯体の配位座確保によるCO2還元能の向上を目指す。
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研究実績の概要 |
本研究では、「第一遷移金属錯体の弱い配位能による配位子の脱着」を積極的に利用する新たな戦略に基づき、第一遷移金属イオンにとって安定な中酸化状態を基盤とした高効率CO2還元光触媒系を構築することを目的とした。中酸化状態の第一遷移金属イオン(M)と、芳香族ジイミン配位子(L)、金属イオンの安定化剤(P)を混合するだけで動作するCO2還元触媒を確立し、第一遷移金属イオンを触媒とした高効率なCO2還元光触媒反応を開拓することを目的とした。 最終年度は、これまで見出してきたビピリジン配位子を用いた混合触媒系での反応を詳細に調べた。 1. ビピリジン配位子をLとして用いると、保護剤Pとしてトリエタノールアミン(TEOA)共存下において、配位能抑制のための置換基導入をしなくてもFeイオンとは錯体形成しないことがわかった。これは、立体的効果を発現する置換基導入を要する、これまでのフェナントロリン配位子とは異なり、配位子内の2つのピリジン環の間の結合のねじれにが配位能の低減に効果的に働くことがわかった。このことから、ビピリジン配位子をLとして用いることにより、置換基導入による誘導化せずとも混合触媒の配位子として動作することがわかった。 2. キレート型二座配位子の必要性を検証するため、ピリジン配位子をLとした混合触媒を検討したが、有意な触媒反応は進行しなかった。この結果は、触媒活性状態において配位子LとFeイオンとの相互作用が、単座配位子であるピリジンでは得られないことを強く示唆している。 以上の結果を併せ本研究では、第一遷移金属錯体に特異的なCO2還元触媒反応を構築することができた。
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