| 研究課題/領域番号 |
22K19045
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分34:無機・錯体化学、分析化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
山田 泰之 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 准教授 (10385552)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 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 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022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 | メタン / 酸化触媒 / 超分子 / ポルフィリン / フタロシアニン / ポルフィセン / 鉄 / 二核錯体 / cPCET / 鉄オキソ種 / 超分子触媒 / ロタキサン / オキソ種 / cPCET活性種 / ポルフィリノイド |
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| 研究開始時の研究の概要 |
応募者らは最近、４重ロタキサン結合により連結されたポルフィリンとフタロシアニンのface-to-face会合体内に構築した窒素架橋鉄二核錯体とテトラアニオン性ポルフィリンとのイオン性会合体 T が過剰量のH2O2を含む100°C以下の酸性水溶液中、メタンを触媒的にメタノール、ホルムアルデヒド、ギ酸へと変換可能であり、数あるメタン酸化分子触媒の中でも最高クラスの触媒活性を示すことを見出した。
本研究ではTの超分子骨格を利用しつつ、Tの中心金属および架橋配位子を変化させた新奇な構造を持つ超分子型cPCET活性種を構築して、高活性なメタン資源化反応活性種を探索する。
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| 研究成果の概要 |
高いメタン酸化触媒活性を持つ触媒の開発を目的として、窒素架橋鉄ポルフィリンー鉄フタロシアニンヘテロ二量体を新たに合成し、窒素架橋鉄フタロシアニンホモ二量体、および窒素架橋鉄ポルフィリンホモ二量体とのメタン酸化触媒活性の比較を行った結果、フタロシアニンホモ二量体が最も触媒活性が高く、ポルフィリン環の数が増えるほど、触媒活性は低下することが分かった。また、フタロシアニンの類縁体の一つであるポルフィセンを導入した窒素架橋鉄ポルフィリノイド二量体では、反応活性種が不安定化して、触媒が分解することが分かった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
メタンは天然ガスやメタンハイドレートとして世界中に豊富に存在する。一方でメタンは二酸化炭素の２０倍以上の温室効果を示す環境汚染物質である。このため、メタンを低エネルギーで効率良く有用化学物質へと変換する触媒が開発できれば、資源問題・環境問題解決に資する。窒素架橋鉄ポルフィリノイド二量体は、数ある分子触媒の中でも高いメタン酸化触媒活性を持つ物質群であるが、合成された種類が極めて限られており、構造と反応性の相関の解明も十分に進んではいなかった。本研究は、窒素架橋鉄ポルフィリノイド型メタン酸化触媒開発の新たな指針を提供したという学術的な意義がある。
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