| 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 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 群馬大学 |
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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 / 第一遷移金属元素 / Feイオン / ビピリジン / フェナントロリン / トリエタノールアミン / プロトン共役電子移動 / Fe錯体 / ビピリジン配位子 / 第一遷移金属錯体 / 配位平衡 |
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| 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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| 研究成果の概要 |
本研究では、地殻中豊富に存在する金属源を用いた金属錯体による高効率なCO2還元光触媒反応の構築を目的とし、第一遷移金属錯体の弱い錯体生成能を積極的に利用した新奇な触媒反応を開拓した。中酸化状態のFeイオンと芳香族ジイミン配位子、および金属イオン安定化剤とを溶液中で混合した「混合触媒」が、Cu錯体光増感剤、還元剤共存下での可視光照射により、Feイオンと配位子とが解離した状態を維持したまま光触媒的にCO2還元反応を進行することを見出した。すなわち、金属錯体の構造を維持しなくても効率的なCO2還元光触媒反応を進行する、第一遷移金属イオン特有の反応系を構築することができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまで、Feイオンといった金属錯体を触媒として用いようとした場合、金属錯体としての構造を維持することがCO2還元光触媒反応の向上に大きく寄与していた。これに対し本研究では、金属錯体の構成成分（金属イオンと配位子）が反応溶液中で安定な分解状態のままCO2還元を進行できる新奇な光触媒反応系を構築した。この原理を用いた光触媒系を設計することにより、地殻中豊富に存在する金属種を有効利用した高効率なCO2還元光触媒を作り出すことができる。
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