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2021 年度 実績報告書

強いS-T吸収を有するレドックス光触媒の創製

研究課題

研究課題/領域番号 20K20367
研究機関東京工業大学

研究代表者

石谷 治  東京工業大学, 理学院, 教授 (50272282)

研究分担者 玉置 悠祐  東京工業大学, 理学院, 助教 (10752389)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワード光反応化学 / レドックス光増感錯体 / S-T吸収 / 光触媒反応
研究実績の概要

強いS-T吸収を有する新たなレドックス光増感剤の開発を目指し、異なる二種類の三座配位子を有するルテニウム(II)錯体、オスミウム(II)錯体およびイリジウム(III)錯体を合成し、それらの分光学的性質とレドックス光増感能を精査した。
4'-methyl-2,2′:6′,2′′-terpyridineを有するオスミウム(II)錯体は、顕著なS-T吸収帯により可視光の全波長領域で吸収を示した。ルテニウム(II)錯体触媒と共存させると、λex > 770 nmの近赤外光のみを照射してもCO2を光触媒的にHCOOHへと還元した。
シクロメタレート配位を導入したN^C^NおよびN^N^C型の三座配位子を有するイリジウム(III)錯体は、弱いながらもS-T吸収を示し550 nmまでの可視光を吸収した。この光増感剤は、上述のルテニウム(II)錯体やオスミウム(II)錯体より強い還元力を有するため、より多様な触媒と組み合わせることができる。計算化学による検討から、この錯体のS-T吸収が弱い要因は、フロンティア軌道へのイリジウムの寄与が、ルテニウムやオスミウムと比較して小さいことであることが明らかになった。
また、2,2′:6′,2′′-terpyridineの誘導体とbis(N-methylbenzimidazolyl)pyridineを配位したルテニウム(II)錯体を、触媒と連結した超分子光触媒を開発した。この複核錯体はλabs < 750 nmまでの可視光を吸収し、CO2をCOあるいはHCOOHへと光触媒的に還元した。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Photocatalytic Systems for CO<sub>2</sub> Reduction: Metal-Complex Photocatalysts and Their Hybrids with Photofunctional Solid Materials2022

    • 著者名/発表者名
      Kumagai Hiromu、Tamaki Yusuke、Ishitani Osamu
    • 雑誌名

      Accounts of Chemical Research

      巻: 55 ページ: 978~990

    • DOI

      10.1021/acs.accounts.1c00705

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a panchromatic photosensitizer and its application to photocatalytic CO<sub>2</sub> reduction2021

    • 著者名/発表者名
      Irikura Mari、Tamaki Yusuke、Ishitani Osamu
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 12 ページ: 13888~13896

    • DOI

      10.1039/D1SC04045F

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] TADF有機分子を光増感剤として用いたCO2還元光触媒反応2022

    • 著者名/発表者名
      井上 麗、玉置 悠祐、石谷 治
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
  • [学会発表] 銅錯体光増感部を有するCO2還元超分子光触媒の開発2022

    • 著者名/発表者名
      石森 俊哉、玉置 悠祐、石谷 治
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
  • [学会発表] New Achievements of Photocatalytic CO2 Reduction2021

    • 著者名/発表者名
      石谷治
    • 学会等名
      APC 2021( the 11th Asian Photochemistry Conference)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ruthenium(II) heteroleptic bis-tridentate complexes as a photosensitizer with wide-band absorption2021

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Tamaki, Osamu Ishitani
    • 学会等名
      Pacifichem2021
    • 国際学会
  • [備考] 東京工業大学 理学院 化学系 石谷研究室

    • URL

      http://www.chemistry.titech.ac.jp/~ishitani/index.html

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公開日: 2022-12-28  

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