研究課題
環境・資源問題の観点から，再生可能エネルギーをつかって，二酸化炭素を炭素資源として利用し，他の有用な有機化合物に変換する技術の開発が望まれている．そこで太陽エネルギーと光触媒技術を利用することを試みた．本研究では，アミン化合物と二酸化炭素からアルデヒド類化合物を生成させる光触媒系の高効率化と，反応機構の解明を目指した．始めに，アセトニトリルを溶媒として，ジフェニルアミン（DPA）と二酸化炭素を反応させてジフェニルホルムアルデヒド（DPF）を得る光触媒反応の条件の最適化を行った結果，少量の水を添加し，反応時間を短くした場合にDPF生成の選択率が向上した．次に，様々な溶媒について検討したところ，アセトニトリルを用いた場合のみDPFが得られることが判明した．また，パラジウムを添加した酸化チタン光触媒が比較的高活性を与え，さらにはアルミナ担持パラジウム触媒を共存させるとDPFの選択性と収率が向上した．同位体化合物を用いて反応機構を検討したところ，溶媒と考えていたアセトニトリルが反応に関与していることが分かった．二酸化炭素が存在しないとこの反応は進行せず．二酸化炭素の代わりに一酸化炭素を系内に導入しても生成物は得られないので，反応は一酸化炭素の生成を経由しないといえる．以上のことから，アセトニトリルが酸化されて生成したシアノメチルラジカルが，アミンと酸塩基相互作用により活性化された二酸化炭素に反応することによって， DPFが生成したと提案することができた．さらに，他の芳香環を含むアミン類においても同様な光触媒反応が進行することも確認できた．今後は推定された反応機構をもとに，本系を発展させる予定である．
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Catalysis Science & Technology
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