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2016 年度 実施状況報告書

金属ヒドリド錯体の1光子2電子過程を経る金属多核化と一酸化炭素の還元固定

研究課題

研究課題/領域番号 16K05721
研究機関大阪大学

研究代表者

末延 知義  大阪大学, 工学研究科, 助教 (90271030)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード金属ヒドリド錯体 / 光化学 / 水素 / 一酸化炭素 / 温室効果 / 触媒 / 過渡吸収
研究実績の概要

有機金属錯体の光化学反応研究において、金属-配位子間結合の活性化は、これまで主に金属カルボニル錯体の光CO解離(電子遷移)や金属-金属、金属-炭素結合の光均一化開裂(1光子1電子移動過程)に関する基礎研究があるものの、金属ヒドリド錯体の光化学研究は未開拓と言える。生じる配位不飽和錯体は、多くの触媒反応活性種としての利用も期待できる。有機金属ヒドリド錯体(1)は、光脱プロトン化して低原子価イリジウム錯体 (2)が生成する。2はIr錯体 (3, L: 溶媒)と反応して2核錯体を生じる。同様にして各種金属ルイス酸(LA)、平面配位型金属錯体(ML)とは、Ir-LA-IrやIr-ML-Ir結合を有する多核金属錯体を生成させる。これら新規多核金属錯体の金属の組み合わせを最適化して水素放出を抑制し、複数金属の協同触媒作用を利用して、気体である一酸化炭素、二酸化炭素の高効率1光子多電子還元を実現することを目的としている。ギ酸、ホルムアルデヒド、メタノール等のC1化合物として選択的に液化固定できれば、温室効果ガスを削減して地球温暖化の抑制に寄与できる。初年度は、二酸化炭素の触媒的還元によって一酸化炭素の選択的生成を可能とする人工光合成型光電気化学触媒系の構築に成功した。1光子多電子還元の進行は、レーザー時間分解分光計測が不可欠であり、サブナノ秒の時間分解能を有する最新の分光計測技術も取り入れて研究を行った。

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

初年度にちょうど所属研究室の主管教授の交代があったため、当初、一部の装置機器類の移動、一時的な運転停止などに遭遇したが、現在は新教授とタイアップして研究室所属学生の協力を仰ぎながら研究を進めることが可能となっている。

今後の研究の推進方策

当初の研究実施計画に沿って研究を進め、効率的な1光子多電子還元によって可能となる炭素資源の有効活用に関する研究を進める。今後も主管教授や研究室学生との協力体制を維持しながら研究を推進する所存である。

次年度使用額が生じた理由

前年度までの準備段階で、触媒前駆体合成や、その同定分析手段の準備を周到に進めていたことが功を奏し、計画当初は購入予定だった試薬やガラス器具の経費、また、機器分析のためにかかる消耗品のコストを予想外に抑えることができた。さらに、研究室主幹教授の交代が有ったため、使用可能な装置機器類が大幅に増え、その協力を得ることで装置機器使用料についても予想外に経費がかからなかった。研究情報収集のために旅費も計上していたが、招待講演などの機会をうまく利用することで旅費経費無しに済ませることもできた。このように、準備段階から周到な計画を行うことで初年度の研究推進に支障を来すこと無く研究経費の節約を行い、次年度のチャレンジ自由度を大きく広げることができた。

次年度使用額の使用計画

研究室主幹教授に協力を頂き、今年度からは研究推進のために大学院学生の協力も仰ぎ、マンパワーも導入して研究を加速させるつもりなので、当初予定以上のペースでの経費使用が必要になると予想している。また、共同研究なども積極的に推進し、成果とりまとめに向けて研究をこれまで以上に進めたい。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] シドニー大学(オーストラリア)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      シドニー大学
  • [雑誌論文] Selective CO production in photoelectrochemical reduction of CO2 with a cobalt chlorin complex adsorbed on multiwalled carbon nanotubes in water2017

    • 著者名/発表者名
      Aoi, S.; Mase, K.; Ohkubo, K.; Suenobu, T.; Fukuzumi, S.
    • 雑誌名

      ACS Energy Lett.

      巻: 2 ページ: 532-536

    • DOI

      10.1021/acsenergylett.6b00630

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dual function photocatalysis of cyano-bridged heteronuclear metal complexes for water oxidation and two-electron reduction of dioxygen to produce hydrogen peroxide as a solar fuel2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Aratani, Tomoyoshi Suenobu, Kei Ohkubo, Yusuke Yamada, and Shunichi Fukuzumi
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 53 ページ: 3473-3476

    • DOI

      DOI: 10.1039/C7CC00621G

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photocatalytic water oxidation by persulphate with a Ca2+ ion-incorporated polymeric cobalt cyanide complex affording O2 with 200% quantum efficiency2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Yamada, Kohei Oyama, Tomoyoshi Suenobu and Shunichi Fukuzumi
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 53 ページ: 3418-3421

    • DOI

      10.1039/C7CC00199A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heterogeneous catalase-like activity of gold(I)-cobalt(III) metallosupramolecular ionic crystals2017

    • 著者名/発表者名
      Yamada, Mihoko; Yoshinari, Nobuto; Kuwamura, Naoto; Saito, Toru; Okada, Satoshi; Maddala, Sai Prakash; Harano, Koji; Nakamura, Eiichi; Yamagami, Kohei; Yamanaka, Keisuke; Sekiyama, Akira; Suenobu, Tomoyoshi; Yamada, Yusuke; Konno, Takumi
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 8 ページ: 2671-2676

    • DOI

      10.1039/C6SC04993A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Smart Network Polymers with Bis(piperidyl)naphthalene Crosslinkers: Selective Fluorescence Quenching and Photodegradation in the Presence of Trichloromethyl-Containing Chloroalkanes2017

    • 著者名/発表者名
      Sasaki, Shunsuke; Sugita, Yoshiyuki; Tokita, Masatoshi; Suenobu, Tomoyoshi; Ishitani, Osamu; Konishi, Gen-ichi
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 50 ページ: in press

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Catalytic formation of hydrogen peroxide from coenzyme NADH and dioxygen with a water-soluble iridium complex and a ubiquinone coenzyme analogue2016

    • 著者名/発表者名
      Suenobu, T.; Shibata, S.; Fukuzumi, S.
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 55 ページ: 7747-7754

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.6b01220

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Photocatalytic hydroxylation of benzene by dioxygen to phenol with a cyano-bridged complex containing FeII and RuII incorporated in mesoporous silica-alumina2016

    • 著者名/発表者名
      Aratani, Y.; Oyama, K.; Suenobu, T.; Yamada, Y.; Fukuzumi, S.
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 55 ページ: 5780-5786

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.5b02909

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanofabrication of a solid-state, mesoporous nanoparticle composite for efficient photocatalytic hydrogen generation2016

    • 著者名/発表者名
      Yamada, Y.; Tadokoro, H.; Naqshbandi, M.; Canning, J.; Crossley, M. J.; Suenobu, T.; Fukuzumi, S.
    • 雑誌名

      ChemPlusChem

      巻: 81 ページ: 521-525

    • DOI

      10.1002/cplu.201600148

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Production of hydrogen peroxide by combination of semiconductor-photocatalysed oxidation of water and photocatalytic two-electron reduction of dioxygen2016

    • 著者名/発表者名
      Isaka, Y.; Yamada, Y.; Suenobu, T.; Nakagawa, T.; Fukuzumi, S.
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 6 ページ: 42041-42044

    • DOI

      10.1039/C6RA06814F

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photocatalytic production of hydrogen peroxide from water and dioxygen using cyano-bridged polynuclear transition metal complexes as water oxidation catalysts2016

    • 著者名/発表者名
      Isaka, Y.; Oyama, K.; Yamada, Y.; Suenobu, T.; Fukuzumi, S.
    • 雑誌名

      Catal. Sci. Technol.

      巻: 6 ページ: 681-684

    • DOI

      10.1039/C5CY01845E

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 新規な過渡吸収測定法 RIPT 法による強発光性有機分子の過渡吸収・発光同時測定2017

    • 著者名/発表者名
      中川 達央・末延 知義・鈴木 利明・岡本 基土・花田 啓明・小山 久美子・加藤 隆二
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学 日吉キャンパス
    • 年月日
      2017-03-16
  • [学会発表] Kinetics and dynamics of aqueous catalytic reactions for solar fuel production inspired by coenzyme redox systems2017

    • 著者名/発表者名
      Suenobu, T.
    • 学会等名
      I2CNER International Workshop 2017 -Natural and Chemical Catalysts for Technology -
    • 発表場所
      九州大学 伊都キャンパス
    • 年月日
      2017-02-03
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The Randomly-Interleaved-Pulse-Train (RIPT) Method for Nanosecond Transient Absorption Measurement of Luminescent Metal Complexes and Their Reactions2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Suenobu, Toshiaki Suzuki, Tatsuo Nakagawa, Ryuzi Katoh
    • 学会等名
      The 9th Asian Photochemistry Conference (APC 2016)
    • 発表場所
      Nanyang Technological University (NTU)
    • 年月日
      2016-12-06
    • 国際学会
  • [学会発表] RIPT法による強発光性ナノ粒子の時間分解過渡吸収分光 (P25)2016

    • 著者名/発表者名
      末延知義、鈴木利明、中川達央、中山健一、加藤隆二
    • 学会等名
      第35回固体・表面光化学討論会
    • 発表場所
      室蘭工業大学
    • 年月日
      2016-11-21
  • [学会発表] 酸化還元不活性な金属イオンを含む プルシアンブルー類似体を触媒とする水の高効率光触媒酸化反応 (1PF-05)2016

    • 著者名/発表者名
      Kohei OYAMA, Tomoyoshi SUENOBU, Shunichi FUKUZUMI, Yusuke YAMADA
    • 学会等名
      錯体化学会 第66回討論会
    • 発表場所
      福岡大学 七隈キャンパス
    • 年月日
      2016-09-10
  • [学会発表] コバルトクロリン修飾電極によるCO2の還元と水の酸化を組み合わせた光電気化学触媒系の構築 (3A11)2016

    • 著者名/発表者名
      青井 祥子 ・ 大久保 敬 ・ 末延 知義 ・ 福住 俊一
    • 学会等名
      2016年光化学討論会
    • 発表場所
      東京大学駒場第一キャンパス
    • 年月日
      2016-09-08
  • [学会発表] RIPT法を用いる発光性金属錯体の過渡吸収分光2016

    • 著者名/発表者名
      末延知義、鈴木利明、加藤隆二、中川達央
    • 学会等名
      2016年光化学討論会
    • 発表場所
      東京大学駒場第一キャンパス
    • 年月日
      2016-09-07
  • [学会発表] Composite Photocatalytic Systems Containing Metallic Nanoparticles, Metal Complexes, and Rare Earth Metal Ions for Production of Hydrogen Peroxide from Water and Dioxygen (I04-09)2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Suenobu
    • 学会等名
      Rare Earths 2016 in Sapporo
    • 発表場所
      Hokkaido University
    • 年月日
      2016-06-10
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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