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2021 年度 実績報告書

光化学的刺激/電気化学的刺激による金属錯体触媒のオンデマンド活性化

計画研究

研究領域分子合成オンデマンドを実現するハイブリッド触媒系の創製
研究課題/領域番号 17H06444
研究機関大阪大学

研究代表者

正岡 重行  大阪大学, 工学研究科, 教授 (20404048)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2022-03-31
キーワード錯体化学 / 小分子変換 / 光化学 / 電気化学
研究実績の概要

本研究は、「課題①:光/電気化学的刺激により活性種を自在に作り出す手法の開拓」ならびに「課題②:光/電気化学的刺激をトリガーとするハイブリッド触媒系の構築と最適化」から構成される。2021年度は特に「課題②:光/電気化学的刺激をトリガーとするハイブリッド触媒系の構築と最適化」の遂行に注力した。具体的な研究成果の1つとして、コバルトイオンと有機配位子からなる金属5核錯体と光増感剤であるイリジウム単核錯体を用いたハイブリッド触媒系を構築した。得られたハイブリッド触媒系においては、常温・常圧条件で光化学的刺激を駆動力としたギ酸の脱水素化反応が進行した。そして、この反応系の触媒回転頻度は既存の関連する触媒系と比較して世界最高値であることが判明した。もう一つの代表的な研究成果として、1分子中に光捕集能と反応活性サイトとを併せ持つ機能統合型ルテニウム錯体触媒の開発を行った。当グループではこれまでに同様の概念に基づく触媒分子を開発してきたが、その活性には依然として改善の余地がある。そこで本研究では、既存触媒の電子状態を精緻にチューニングし、光捕集能ならびに反応活性サイトの反応性の両者を改善させることに成功した。より具体的には、配位子としてN-ヘテロサイクリックカルベンを導入することで、金属中心であるルテニウムイオンの電子密度を増大させた。得られた錯体は、これまでに報告された可視光駆動型二酸化炭素還元反応を触媒可能な機能統合型触媒分子の中で、CO生成に対して最も大きな触媒回転頻度を示すことが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Synthesis and Electrocatalytic CO2 Reduction Activity of an Iron Porphyrin Complex Bearing a Hydroquinone Moiety2022

    • 著者名/発表者名
      Kosugi Kento、Imai Maho、Kondo Mio、Masaoka Shigeyuki
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 51 ページ: 224~226

    • DOI

      10.1246/cl.210734

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bridging coordination of acenaphthylene to a Pd3 chain or a Pd4 sheet cluster2022

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Koji、Sugawa Tsuyoshi、Kondo Mio、Masaoka Shigeyuki、Murahashi Tetsuro
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 51 ページ: 1901~1906

    • DOI

      10.1039/D1DT04071E

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Copper(II) tetrakis(pentafluorophenyl)porphyrin: highly active copper-based molecular catalysts for electrochemical CO2 reduction2022

    • 著者名/発表者名
      Kosugi Kento、Kashima Hina、Kondo Mio、Masaoka Shigeyuki
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 58 ページ: 2975~2978

    • DOI

      10.1039/D1CC05880K

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photochemical hydrogen production based on the HCOOH/CO2 cycle promoted by a pentanuclear cobalt complex2022

    • 著者名/発表者名
      Akai Takuya、Kondo Mio、Saga Yutaka、Masaoka Shigeyuki
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 58 ページ: 3755~3758

    • DOI

      10.1039/D1CC06445B

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical Polymerization of a Carbazole‐Tethered Cobalt Phthalocyanine for Electrocatalytic Water Oxidation2022

    • 著者名/発表者名
      Li Shangxing、Iwami Hikaru、Kondo Mio、Masaoka Shigeyuki
    • 雑誌名

      ChemNanoMat

      巻: - ページ: in press.

    • DOI

      10.1002/cnma.202200028

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visible light-driven CO2 reduction with a Ru polypyridyl complex bearing an N-heterocyclic carbene moiety2022

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Taito、Saga Yutaka、Kosugi Kento、Iwami Hikaru、Kondo Mio、Masaoka Shigeyuki
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 58 ページ: 5229~5232

    • DOI

      10.1039/D2CC00657J

    • 査読あり
  • [学会発表] Development of molecular catalysts for artificial photosynthesis, Shigeyuki Masaoka2021

    • 著者名/発表者名
      Shigeyuki Masaoka
    • 学会等名
      SJTU and OU Joint Workshop on Organic Chemistry
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 人工光合成への挑戦~空気や水から価値ある分子を~2021

    • 著者名/発表者名
      正岡重行
    • 学会等名
      第130回 分子科学フォーラム
    • 招待講演
  • [学会発表] 金属錯体で創造する光合成反応触媒2021

    • 著者名/発表者名
      正岡重行
    • 学会等名
      カーボンニュートラル社会の実現に向けた触媒科学の挑戦, 大阪大学ICS-OTRI触媒科学シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 金属錯体の電子移動制御に立脚した触媒開発2021

    • 著者名/発表者名
      正岡重行
    • 学会等名
      早稲田大学講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular Catalysts for Artificial Photosynthesis2021

    • 著者名/発表者名
      Shigeyuki Masaoka
    • 学会等名
      Chemical Approaches for Sustainable Development Goals (SDGs), Osaka University Anniversary Lecture Series1
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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