再生可能な天然由来水素源と水素の常温常圧水中での相互変換

• 研究課題/領域番号: 24550077
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 末延 知義 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90271030)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2012年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 触媒・化学プロセス / 水素 / 二酸化炭素排出削減 / 再生可能エネルギー / 金属錯体 / 分散型電力供給網 / 光エネルギー変換 / 反応機構 / 光物性 / 天然由来 / 過酸化水素 / 再生可能

研究成果の概要

化石燃料代替の方策として、再生可能な持続性資源を用いた小規模分散型電力供給網が期待されている。その燃料電池の燃料に用いられる高純度水素の貯蔵・供給源として、１つの触媒で可逆的に水素の貯蔵と発生を行うことが可能な有機金属錯体触媒系の開発を行った。水素貯蔵媒体としては、再生可能な天然由来の水素源を用い、その酸化体と還元体との可逆的変換に伴う水素化・脱水素化反応により、常温常圧水中で水素の貯蔵と発生を可能にした。触媒系は、水素化・脱水素化を担う遷移金属錯体と、光エネルギーにより電子伝達を促進する光増感剤、水素発生を担う金属錯体やナノ微粒子などで構成し、水素の活性化や脱水素化分子機構の解明を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Catalytic hydrogen production from paraformaldehyde and water using an organoiridium complex (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomoyoshi Suenobu, Yusuke Isaka, Satoshi Shibata and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 51 号: 9 ページ: 1670-1672
  • DOI: 10.1039/c4cc06581f
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Influence of pH on the decay of β-carotene radical cation in aqueous Triton X-100: A laser flash photolysis study (2015)
  • 著者名/発表者名: Ali El-Agamey, Maha A. El-Hagrasy, Tomoyoshi Suenobu and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: J. Photochem. Photobiol. B 巻: 146 ページ: 68-73
  • DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2015.02.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bottom-up and top-down methods to improve catalytic reactivity for photocatalytic production of hydrogen peroxide from water and dioxygen with a ruthenium complex and water oxidation catalysts (2015)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Isaka, Satoshi Kato, Dachao Hong, Tomoyoshi Suenobu, Yusuke Yamada, Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. A 巻: 3 号: 23 ページ: 12404-12412
  • DOI: 10.1039/c5ta02446c
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Size-selective incorporation of donor-acceptor linked dyad cations into zeolite Y and long-lived charge separation (2015)
  • 著者名/発表者名: Shunichi Fukuzumi, Akinori Itoh, Kei Ohkubo and Tomoyoshi Suenobu
  • 雑誌名: RSC Adv. 巻: 5 号: 56 ページ: 45582-45585
  • DOI: 10.1039/c5ra06165b
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Long-Lived Charge Separation and Applications in Artificial Photosynthesis (2014)
  • 著者名/発表者名: Shunichi Fukuzumi, Kei Ohkubo and Tomoyoshi Suenobu
  • 雑誌名: Acc. Chem. Res. 巻: 47 号: 5 ページ: 1455-1464
  • DOI: 10.1021/ar400200u
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Formation of the Long-Lived Charge-Separated State of the 9-Mesityl-10-methylacridinium Cation Incorporated into Mesoporous Aluminosilicate at High Temperatures (2014)
  • 著者名/発表者名: Shunichi Fukuzumi, Akinori Itoh, Tomoyoshi Suenobu and Kei Ohkubo,
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C. 巻: 118 号: 41 ページ: 24188-24196
  • DOI: 10.1021/jp508155u
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Catalytic oxidation of formic acid by dioxygen with an organoiridium complex (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Shibata, Tomoyoshi Suenobu and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: Catal. Sci. Technol. 巻: 4 号: 10 ページ: 3636-3639
  • DOI: 10.1039/c4cy00957f
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Long-lived Electron Transfer State of 2-Phenyl-4-(1-naphthyl)quinolinium Ion Incorporated into Nanosized Mesoporous Silica-alumina Acting as a Robust Photocatalyst in Water (2013)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Yamada
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 49 号: 45 ページ: 5132-5134
  • DOI: 10.1039/c3cc41575a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assembly and Stepwise Oxidation of Interpenetrated Coordination Cages Based on Phenothiazine (2013)
  • 著者名/発表者名: Marina Frank, Jakob Hey, Ilker Balcioglu, Yu-Sheng Chen, Dietmar Stalke, Tomoyoshi Suenobu, Shunichi Fukuzumi, Holm Frauendorf and Guido H. Clever
  • 雑誌名: Angew. Chem., Int. Ed. 巻: 52 号: 38 ページ: 10102-10106
  • DOI: 10.1002/anie.201302536
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Synthesis of Hydrogen Peroxide from Hydrogen and Oxygen by Using a Water-Soluble Iridium Complex and Flavin Mononucleotide (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Shibata, Tomoyoshi Suenobu and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: Angew. Chem., Int. Ed. 巻: 52 号: 47 ページ: 12327-12331
  • DOI: 10.1002/anie.201307273
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of Hydrogen Peroxide as a Sustainable Solar Fuel from Water and Dioxygen (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kato, Jieun Jung, Tomoyoshi Suenobu and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: Energy Environ. Sci. 巻: 6 号: 12 ページ: 3756-3764
  • DOI: 10.1039/c3ee42815j
• [雑誌論文] Hydrogen Storage and Evolution Catalysed by Metal Hydride Complexes (2013)
  • 著者名/発表者名: Shunichi Fukuzumi and Tomoyoshi Suenobu
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 42 号: 1 ページ: 18-28
  • DOI: 10.1039/c2dt31823g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of a long-lived electron-transfer state in mesoporous silica-alumina composites enhances photocatalytic oxygenation reactivity (2012)
  • 著者名/発表者名: Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 巻: 109 号: 39 ページ: 15572-15577
  • DOI: 10.1073/pnas.1119994109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catalytic interconversion between hydrogen and formic acid at ambient temperature and pressure (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuta Maenaka, Tomoyoshi Suenobu, Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: Energy & Environmental Science 巻: 5 号: 6 ページ: 7360-7367
  • DOI: 10.1039/c2ee03315a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Water-soluble mononuclear cobalt complexes with organic ligands acting as precatalysts for efficient photocatalytic water oxidation (2012)
  • 著者名/発表者名: Dachao Hong, Jieun Jung, Jiyun Park, Yusuke Yamada, Tomoyoshi Suenobu, Yong-Min Lee, Wonwoo Nam and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: Energy Environ. Sci. 巻: 5 号: 6 ページ: 7606-7616
  • DOI: 10.1039/c2ee21185h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanistic Borderline of One-Step Hydrogen Atom Transfer Versus Stepwise Sc^<3+>-Coupled Electron Transfer from Benzyl Alcohol Derivatives to a Non-Heme Iron(IV)-Oxo Complex (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuma Morimoto; Jiyun Park; Tomoyoshi Suenobu; Yong-min Lee; Wonwoo Nam; Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 51 号: 18 ページ: 10025-10036
  • DOI: 10.1021/ic3016723
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen Evolution from Aliphatic Alcohols and 1,4-Selective Hydrogenation of NAD+ Catalyzed by a [C,N] and a [C,C] Cyclometalated Organoiridium Complex at Room Temperature in Water (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuta Maenaka, Tomoyoshi Suenobu, and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 134 号: 22 ページ: 9417-9427
  • DOI: 10.1021/ja302788c
  • 査読あり
• [学会発表] シアノ架橋遷移金属多核錯体を水の酸化触媒として用いる水と酸素からの過酸化水素の光触媒生成反応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 井坂 祐輔・末延 知義・山田 裕介・福住 俊一
  • 学会等名: 日本化学会第95回春季年会
  • 発表場所: 千葉／日本大学
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] サイズ制御したナノ粒子触媒を用いた水と酸素からの過酸化水素生成光触媒反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井坂祐輔・末延知義・山田裕介・福住俊一
  • 学会等名: 第26回 配位化合物の光化学討論会
  • 発表場所: 東京／首都大学
  • 年月日: 2014-08-06 – 2014-08-08
• [学会発表] 高い太陽光エネルギー変換効率を有する水と酸素からの過酸化水素生成光触媒反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井坂祐輔、末延知義、福住俊一
  • 学会等名: 日本化学会第94回春季年会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] 有機イリジウム錯体を触媒として用いる常温水中における補酵素NADHによるユビキノン補酵素類縁体の還元反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柴田悟志、末延知義、福住俊一
  • 学会等名: 日本化学会第94回春季年会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] 有機イリジウム錯体を触媒とする含水溶媒中におけるギ酸による酸素の２電子および４電子還元反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柴田悟志、末延知義、福住俊一
  • 学会等名: 日本化学会第94回春季年会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] 有機イリジウム錯体およびフラビン補酵素類縁体を触媒として用いる常圧水素と酸素からの過酸化水素生成反応機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柴田悟志、末延知義、福住俊一
  • 学会等名: 錯体化学討論会
  • 発表場所: 沖縄
• [学会発表] Toward Catalytic Interconversion between Hydrogen and Chemical Fuels with Metal Complexes at Ambient Temperature
  • 著者名/発表者名: Tomoyoshi SUENOBU
  • 学会等名: 錯体化学会 第６２回討論会 シンポジウム
  • 発表場所: 富山大学 五福キャンパス（富山）
  • 招待講演
• [学会発表] 水を電子源とする酸素の光触媒還元による選択的過酸化水素生成反応における酸の加速効果
  • 著者名/発表者名: 加藤 慧、末延知義、福住俊一
  • 学会等名: 2012年光化学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス（東京都）
• [学会発表] 常温水中における有機イリジウム錯体およびフラビン補酵素類縁体を触媒として用いる水素と酸素からの選択的過酸化水素生成反応
  • 著者名/発表者名: 柴田悟志、末延知義、福住俊一
  • 学会等名: 第４５回 酸化反応討論会
  • 発表場所: 名古屋市立大学病院（愛知県）
• [学会発表] Acceleration effect of rare-earth metal ions on selective formation of hydrogen peroxide in photocatalytic reduction of dioxygen by water as an electron source
  • 著者名/発表者名: KATO, Satoshi, SUENOBU, Tomoyoshi, FUKUZUMI, Shunichi
  • 学会等名: International Symposium on Rare Earths in 2012
  • 発表場所: 沖縄ハーバービュークラウンプラザ（沖縄県）
• [学会発表] 有機イリジウム錯体を触媒として用いる常温常圧水中におけるフラビン補酵素類縁体の水素による還元と選択的過酸化水素生成
  • 著者名/発表者名: 柴田悟志、末延知義、福住俊一
  • 学会等名: 日本化学会 第９３春季年会
  • 発表場所: 立命館大学 草津キャンパス（滋賀県）
• [学会発表] 有機イリジウム錯体または水酸化イリジウム共存下での水を電子源とする酸素の光還元反応による選択的過酸化水素生成
  • 著者名/発表者名: 加藤慧、末延知義、福住俊一
  • 学会等名: 日本化学会 第９３春季年会
  • 発表場所: 立命館大学 草津キャンパス（滋賀県）
• [図書] 人工光合成 -システム構築に向けての最新技術動向と展望- (2013)
  • 著者名/発表者名: 末延知義、福住俊一
  • 総ページ数: 264
  • 出版者: シーエムシー出版株式会社
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://www-etchem.mls.eng.osaka-u.ac.jp/
• [備考] 研究室HP
  • URL: http://www-etchem.mls.eng.osaka-u.ac.jp/
• [備考] 研究室HP
  • URL: http://www-etchem.mls.eng.osaka-u.ac.jp/
• [産業財産権] 過酸化水素製造方法、過酸化水素製造用キットおよび燃料電池 (2012)
  • 発明者名: 福住 俊一、末延 知義、加藤 慧、洪 達超
  • 権利者名: 福住 俊一、末延 知義、加藤 慧、洪 達超
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2012-06-25
  • 取得年月日: 2015-02-27