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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。
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