機能高分子を用いた人工光合成システムの構築

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08651044
• 研究機関: 茨城大学
• 研究代表者: 金子 正夫 茨城大学, 理学部, 教授 (90109794)
• キーワード: 人工光合成 / 水の酸化 / 二酸化炭素の還元 / プロトンの還元 / トリス(ビピリジン)ルテニウム / コバルトフタロシアニン / 亜鉛テトラフェニルポルフィリン

研究概要

新しいエネルギー資源の開発を目的として,太陽光と水から燃料を生産する人工光合成系を構築するための基礎研究を行った.電極に被覆した機能分子を分散した高分子膜を用いて,水の酸化触媒,二酸化炭素の還元触媒,プロトンの還元触媒に関する電気触媒化学的研究を行った.
水の酸化触媒に関しては,アンミン配位子型の三核ルテニウム錯体が白金黒に分散することにより高い電気化学的触媒活性を示すことを見いだし,その活性を分散した分子間距離をパラメーターとして解析することに成功した.またこれをトリス(2,2'-ビピリジン)ルテニウム錯体分散ナフィオン膜と組み合わせて二層構造とすることにより,光電気触媒化学的に水を可視光で酸化して酸素を発生する系を創ることができた.
二酸化炭素の還元触媒に関しては,コバルトフタロシアニン(CoPc)が水系で高い電気化学的触媒活性を示すことを見いだし,その誘導体の触媒活性を調べて,触媒に対する3電子目の注入が行われる新しい機構を提唱した.
プロトンの還元触媒に関しては,亜鉛テトラフェニルポルフィリンを高分子に分散すると高い触媒活性を示すことを見いだし,特性を明らかにした.

研究成果

• [文献書誌] M.Kaneko et al.: "Electrocatalytic CO2 reduction by cobalt octabutoxyphthalocyanine coated on graphite electrode" J.Mol.Cat.,A:Chem.112. 55-61 (1996)
• [文献書誌] I.Ogino, K.Nagoshi., M.Yagi: "Activity analysis of a water oxidation catalyst adsorbed on an inorganic particle matrixes" J.Chem.Soc.,Faraday Tr.92. 3431-3434 (1996)
• [文献書誌] M.Kaneko et al.: "Photoelectrochemical proton reduction with coated zinc tetraphenyl-porphyrin dispersed into poly(4-vinylpyridine)" J.Porphyrins and Phthalooyanines. 1. 215-220 (1997)
• [文献書誌] M.Yagi, Y.Takahashi, I.Ogino, M.Kaneko: "Dioxygen evolution induced by visible light at layered sensitizer/water oxidation catalyst" J.Chem.Soc.,Faraday Tr.93. 3125-3127 (1997)
• [文献書誌] K.Kaneko et al.: "Electrochemical CO2 reduction catalyzed by cobalt octacyano-phthalocyanine and its mechanism" J.Porphyrins and Phthalooyanines. 1. 315-321 (1997)
• [文献書誌] T.Abe, F.Taguchi, S.Tokita, M.Kaneko: "Prussian White as a highly active moleucular catalyst for proton reduction" J.Mol.Cat.,A:Chem.126. L89-L92 (1997)
• [文献書誌] 金子正夫(共著): "自然融合材料,pp.103-118“光合成器官とと炭酸ガス"" 化学工業日報社, 195 (1997)
• [文献書誌] 金子正夫: "フタロシアニン-化学と機能-pp.301-309" アイピーシー, 338 (1997)