| 研究課題/領域番号 |
22KF0224
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| 補助金の研究課題番号 |
22F22403 (2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2022) |
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| 応募区分 | 外国 |
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| 審査区分 |
小区分64030:環境材料およびリサイクル技術関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
北川 進 (2023) 京都大学, 高等研究院, 特別教授 (20140303)
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| 研究分担者 |
DUTTA BASUDEB 京都大学, 高等研究院, 外国人特別研究員
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| 受入研究者 |
北川 進 (2022) 京都大学, 高等研究院, 特別教授 (20140303)
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| 外国人特別研究員 |
DUTTA BASUDEB 京都大学, 高等研究院, 外国人特別研究員
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2024年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2023年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2022年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
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| キーワード | 多孔性配位高分子 / 触媒 / 光触媒 / 二酸化炭素 / 複合材料 / 結晶工学 / ナノ空間化学 / 錯体化学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
石燃料の消費量の増加により,CO2排出量は増加の一途をたどっており、気候変動に深刻な影響を与えている。この影響を最小限に抑えるため,CO2の回収・ 貯留(CCS)のさまざまな方法が提案されてきた。しかし、CO2回収には大量のエネルギーを投入する必要であった。Dutta氏と行う本共同研究では、多孔性配位高分子(PCP)を光触媒として利用した効率的なCO2変換システムの創出を目指す。特に反応性と細孔特性の両方を発現しうる二次元性PCPを基盤とした変換材料を開発することにより、CO2吸着と光触媒反応による高付加価値分子へのCO2変換を目指す。
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| 研究実績の概要 |
化石燃料の消費量の増加により,CO2排出量は増加の一途をたどっており、気候変動に深刻な影響を与えている。この影響を最小限に抑えるため,CO2の回収・ 貯留(CCS)のさまざまな方法が提案されてきたが、未だに有効な手法の開発が待ち望まれている。Dutta氏と行う本共同研究では、多孔性配位高分子(PCP)を光触媒として利用した効率的なCO2変換システムの創出を目指している。特に、自然界に見られる光触媒を模倣して、PCPの骨格に光活性部位とRedox活性部位を組み込むデザインにより、複数の新規のPCPの開発に取り組んできた。
本年度は、前年度に引き続きPCPの開発を行うと共に、前年度において開発を行った各種PCPの二酸化炭素親和性と光学特性を調べると共に、そのCO2光還元触媒反応特性について評価を行った。（4-(イミダゾール-1-イル)フェニル）エテンを光活性ユニット、1,4-ジヒドロ-4-オキソピリジンをRedox活性ユニットとして設計・合成したPCPにおいて、光照射により約90％の選択性でCO2からギ酸を生成することがわかった。現在、本研究の論文化に取り組んでいる。また、触媒内で電子と正孔の再結合を防ぐ構造設計から、異なる電子的性質を持つPCPドメインを複合した階層的な構造を持つ一連のPCP@PCP複合体の合成にも研究を展開した。ポルフィリンユニットを骨格に有するPCPを基盤とした複合体を構築することによって、CO2からCOを選択的に生成する光触媒の生成ができた。今後は、こうした光触媒の反応機構の解明に取り組むとともに、反応活性の向上を目指すための構造ー光触媒特性相関について検討をする予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本共同研究では、多孔性配位高分子(PCP)を光触媒として利用した効率的なCO2変換システムの創出を目指している。特に、自然界に見られる光触媒を模倣して、PCPの骨格に光活性部位とRedox活性部位を組み込むデザインにより、複数の新規のPCPの開発に取り組んできた。こうした構造デザインから、PCPを基盤としたCO2還元光触媒を実現しており、選択的なCO生成反応やギ酸の生成反応を観測している。これまでに得られた成果については論文化に取り組んでおり、本研究課題はおおむね順調に進展していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
触媒反応を行う本共同研究において、構造物性相関の解明及び触媒の詳細な機構検討が重要である。そのため、残りの研究期間では、(a)詳細な物性評価の完了、(b)既報告材料との光触媒活性の比較、(c)高効率材料に向けた構造物性相関の検討、(d)メカニズム解明のためのin situ実験 に取り組む。今後の研究では、既に合成した材料に集中し、本研究課題の期間内に全ての実験を完了させる予定である。
本共同研究で得られた成果については、全て原著論文として報告し、国際的に著名な学術誌に投稿を行う予定である。
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