複核有機金属ヒドリド錯体を用いる水中常圧水素による常圧二酸化炭素固定

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21550061
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 末延 知義 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (90271030)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• キーワード: 触媒・化学プロセス / 水素 / 光物性 / 地球温暖化 / 燃料電池 / 化学燃料 / 有機金属 / 水

研究概要

複核有機金属錯体を触媒とする常温、水中におけるギ酸分解による選択的で高効率な水素発生反応系を見い出し、高価な水素同位体を選択的に得る手法も開発した。この錯体を用いて、水中の微量溶存酸素を除去する方法も開発した。さらに、光増感剤を水素発生触媒と組み合わせた天然由来ビタミン C からの光水素発生系を構築し、その反応機構を明らかにした。常圧水素によって常圧二酸化炭素をギ酸として還元的に固定できる新規な二酸化炭素固定触媒系も構築した。

研究成果

• [雑誌論文] Hydrogen storage and evolution catalysed by metal hydride complexes (2013)
  • 著者名/発表者名: Shunichi Fukuzumi and Tomoyoshi Suenobu
  • 雑誌名: Dalton Trans 巻: 42 ページ: 18-28
• [雑誌論文] Redox-induced reversible metal assembly through translocation and reversible ligand coupling in tetranuclear metal sandwich frameworks (2012)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Murahashi, Katsunori Shirato, Azusa Fukushima, Kohei Takase, Tomoyoshi Suenobu, Shunichi Fukuzumi, Sensuke Ogoshi, and Hideo Kurosawa
  • 雑誌名: Nat. Chem 巻: 4 ページ: 52-58
• [雑誌論文] Catalytic interconversion between hydrogen and formic acid at ambient temperature and pressure (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuta Maenaka, Tomoyoshi Suenobu, and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: Energy Environ. Sci 巻: 5 ページ: 7360-7367
• [雑誌論文] Water-soluble mononuclear cobalt complexes with organic ligands acting as precatalysts for efficient photocatalytic water oxidation (2012)
  • 著者名/発表者名: Dachao Hong, Jieun Jung, Jiyun Park, Yusuke Yamada, Tomoyoshi Suenobu, Yong-Min Lee, Wonwoo Nam, and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: Energy Environ. Sci 巻: 5 ページ: 7606-7616
• [雑誌論文] Mechanistic Borderline of One-Step Hydrogen Atom Transfer versus Stepwise Sc3+-Coupled Electron Transfer from Benzyl Alcohol Derivatives to a Non-Heme Iron(IV)-Oxo Complex, Yuma Morimoto, Jiyun Park (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomoyoshi Suenobu, Yong-Min Lee, Wonwoo Nam, and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: Inorg. Chem 巻: 51 ページ: 10025-10036
• [雑誌論文] Efficient catalytic interconversion between NADH and NAD+accompanied by generation and consumption of hydrogen with a water-soluble iridium complex at ambient pressure and temperature (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuta Maenaka, Tomoyoshi Suenobu, and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 134 ページ: 367-374
• [雑誌論文] Hydrogen Evolution from Aliphatic Alcohols and 1,4-Selective Hydrogenation of NAD+Catalyzed by a [C,N] and a [C,C] Cyclometalated Organoiridium Complex at Room Temperature in Water (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuta Maenaka, Tomoyoshi Suenobu, and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 134 ページ: 9417-9427
• [雑誌論文] Formation of a long-lived electron-transfer state in mesoporous silica-alumina composites enhances photocatalytic oxygenation reactivity (2012)
  • 著者名/発表者名: Shunichi Fukuzumi, Kaoru Doi, Akinori Itoh, Tomoyoshi Suenobu, Kei Ohkubo, Yusuke Yamada, and Kenneth D. Karlin
  • 雑誌名: Proc. Natl Acad. Sci. U. S. A 巻: 109 ページ: 15572-15577
• [雑誌論文] Photocatalytic Production of Hydrogen by Disproportionation of One-Electron-Reduced Rhodium and Iridium-Ruthenium Complexes in Water (2011)
  • 著者名/発表者名: Shunichi Fukuzumi, Takeshi Kobayashi, and Tomoyoshi Suenobu
  • 雑誌名: Angew. Chem., Int. Ed 巻: 50 ページ: 728-731
• [雑誌論文] A Vanadium Porphyrin with Temperature-Dependent Phase Transformation: Synthesis, Crystal Structures, Supramolecular Motifs and Properties (2011)
  • 著者名/発表者名: Wentong Chen, Tomoyoshi Suenobu, and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: Chem.-Asian J 巻: 6 ページ: 1416-1422
• [雑誌論文] Catalytic mechanisms of hydrogen evolution with homogeneous and heterogeneous catalysts (2011)
  • 著者名/発表者名: Shunichi Fukuzumi, Yusuke Yamada, Tomoyoshi Suenobu, Kei Ohkubo, and Hiroaki Kotani
  • 雑誌名: Energy Environ. Sci 巻: 4 ページ: 2754-2766
• [雑誌論文] Cupric Superoxo-Mediated Intermolecular C-H Activation Chemistry (2011)
  • 著者名/発表者名: Ryan L. Peterson, Richard A. Himes, Hiroaki Kotani, Tomoyoshi Suenobu, Li Tian, Maxime A. Siegler, Edward I. Solomon, Shunichi Fukuzumi, and Kenneth D. Karlin
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 133 ページ: 1702-1705
• [雑誌論文] Photocatalytic Generation of a Non-Heme Oxoiron(IV) Complex with Water as an Oxygen Source (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kotani, Tomoyoshi Suenobu, Yong-Min Lee, Wonwoo Nam, and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 133 ページ: 3249-3251
• [雑誌論文] Catalytic Mechanism of Water Oxidation with Single-Site Ruthenium-Heteropolytungstate Complexes (2011)
  • 著者名/発表者名: Masato Murakami, Dachao Hong, Tomoyoshi Suenobu, Satoru Yamaguchi, Takashi Ogura, and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 133 ページ: 11605-11613
• [雑誌論文] Combination of visible-light responsive heterogeneous and homogeneous photocatalysts for water oxidation (2011)
  • 著者名/発表者名: Shunichi Fukuzumi, Satoshi Kato, and Tomoyoshi Suenobu
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys 巻: 13 ページ: 17960-17963
• [雑誌論文] Contrasting Effects of Axial Ligands on Electron-Transfer Versus Proton-Coupled Electron-Transfer Reactions of Nonheme Oxoiron(IV) Complexes (2010)
  • 著者名/発表者名: Shunichi Fukuzumi, Hiroaki Kotani, Tomoyoshi Suenobu, Seungwoo Hong, Yong-Min Lee, and Wonwoo Nam
  • 雑誌名: Chem.-Eur. J 巻: 16 ページ: 354-361, S354/351-S354/356
• [雑誌論文] Unusually Large Tunneling Effect on Highly Efficient Generation of Hydrogen and Hydrogen Isotopes in pH-Selective Decomposition of Formic Acid Catalyzed by a Heterodinuclear Iridium-Ruthenium Complex in Water (2010)
  • 著者名/発表者名: Shunichi Fukuzumi, Takeshi Kobayashi, and Tomoyoshi Suenobu
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 132 ページ: 1496-1497
• [雑誌論文] Mononuclear Copper Complex-Catalyzed Four-Electron Reduction of Oxygen (2010)
  • 著者名/発表者名: Shunichi Fukuzumi, Hiroaki Kotani, Heather R. Lucas, Kaoru Doi, Tomoyoshi Suenobu, Ryan L. Peterson, and Kenneth D. Karlin
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 132 ページ: 6874-6875
• [雑誌論文] Formic Acid Acting as an Efficient Oxygen Scavenger in Four-Electron Reduction of Oxygen Catalyzed by a Heterodinuclear Iridium-Ruthenium Complex in Water (2010)
  • 著者名/発表者名: Shunichi Fukuzumi, Takeshi Kobayashi, and Tomoyoshi Suenobu
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 132 ページ: 11866-11867
• [雑誌論文] Metallocene bis(perfluoroalkanesulfonate)s as air-stable cationic Lewis acids (2009)
  • 著者名/発表者名: Renhua Qiu, Guoping Zhang, Xinhua Xu, Kangbin Zou, Lingling Shao, Dawei Fang, Yinhui Li, Akihiro Orita, Ryosuke Saijo, Hidetaka Mineyama, Tomoyoshi Suenobu, Shunichi Fukuzumi, Delie An, and Junzo Otera
  • 雑誌名: J. Organomet. Chem 巻: 694 ページ: 1524-1528
• [学会発表] 有機イリジウム錯体を触媒とする常温水中における脂肪族アルコールによるNAD+の4位選択的還元反応によるNADH の生成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 前中 佑太・末延 知義・福住 俊一
  • 学会等名: 日本化学会第92 春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2012-03-28
• [学会発表] 光照射による[C,N]シクロメタル化有機イリジウム錯体の[C,C] シクロメタル化有機イリジウム錯体への変換と脂肪族アルコールからの触媒的水素発生 (2012)
  • 著者名/発表者名: 前中 佑太・末延 知義・福住 俊一
  • 学会等名: 日本化学会第92 春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2012-03-28
• [学会発表] 水を電子源とする酸素の光触媒的還元による選択的過酸化水素生成反応におけるルイス酸の加速効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 加藤 慧・末延 知義・福住 俊一
  • 学会等名: 日本化学会第92 春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] 有機配位子を有する単核コバルト錯体を触媒前駆体とする水の光酸化反応 (2012)
  • 著者名/発表者名: 達超・鄭 知恩・PARK, Jiyun・山田 裕介・ 末延 知義 ・ LEE, Yong-Min・NAM, Wonwoo・福住 俊一
  • 学会等名: 日本化学会第92 春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 有機コバルト錯体触媒を用いた水を電子源とする酸素の光触媒還元反応による過酸化水素の選択的生成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鄭 知恩・加藤 慧・末延 知義・福住俊一
  • 学会等名: 日本化学会第92 春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 脂肪族アルコールを還元剤とする常温水中での有機イリジウムヒドリド錯体の生成と pH 制御による水素発生 (2011)
  • 著者名/発表者名: 前中 佑太・末延 知義・福住 俊一
  • 学会等名: 錯体化学会 第61回討論会
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] 可視光照射下における水を電子源とする酸素の光触媒的還元による選択的過酸化水素生成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤 慧・末延 知義・福住 俊一
  • 学会等名: 2011 年 光化学討論会
  • 発表場所: 宮崎市民プラザ
  • 年月日: 2011-09-06
• [学会発表] 単核コバルト錯体を触媒に用いた水の光酸化反応 (2011)
  • 著者名/発表者名: 洪 達超・PARK Jiyun・鄭 知恩・末延 知義 ・ LEE Yong-Min ・ CHO Jaeheung ・ NAM Wonwoo ・福住 俊一
  • 学会等名: 2011 年 光化学討論会
  • 発表場所: 宮崎市民プラザ
  • 年月日: 2011-09-06
• [学会発表] 半導体光触媒とルテニウム錯体の可視光励起を用いた水の触媒的光酸化反応 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤 慧・末延 知義・福住 俊一
  • 学会等名: 第23回 配位化合物の光化学討論会
  • 発表場所: 信州大学繊維学部
  • 年月日: 2011-08-05
• [学会発表] 脂肪族アルコールを還元剤とする C^Nシクロメタル化有機イリジウムヒドリド錯体の生成と光水素発生 (2011)
  • 著者名/発表者名: 前中 佑太・末延 知義・福住 俊一
  • 学会等名: 第23回 配位化合物の光化学討論会
  • 発表場所: 信州大学繊維学部
  • 年月日: 2011-08-05
• [学会発表] 常温水中における脂肪族アルコールによる有機イリジウム錯体の還元反応と pH制御による水素発生 (2011)
  • 著者名/発表者名: 前中 佑太・末延 知義・福住 俊一
  • 学会等名: 日本化学会第91 春季年会
  • 発表場所: 神奈川大学横浜キャンパス
  • 年月日: 2011-03-27
• [学会発表] 有機イリジウム錯体を触媒とする常温常圧水中における pH 選択的なNADH からの水素発生と NAD+の水素化反応 (2011)
  • 著者名/発表者名: 前中 佑太・鄭 知恩・末延 知義・福住 俊一
  • 学会等名: 日本化学会第91 春季年会
  • 発表場所: 神奈川大学横浜キャンパス
  • 年月日: 2011-03-27
• [学会発表] バナジン酸ビスマスとルテニウム錯体を光触媒とする可視光照射による水の触媒的酸化反応 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤 慧・末延 知義・福住 俊一
  • 学会等名: 日本化学会第91 春季年会
  • 発表場所: 神奈川大学横浜キャンパス
  • 年月日: 2011-03-27
• [学会発表] 単核ルテニウムヘテロポリタングステン酸錯体を触媒とする水の酸化反応機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 村上 将人・洪 達超・末延 知義・山口 悟・小倉 尚志・福住 俊一
  • 学会等名: 日本化学会第91 春季年会
  • 発表場所: 神奈川大学横浜キャンパス
  • 年月日: 2011-03-27
• [学会発表] pH-Controlled Catalytic Interconversion between Hydrogen and Formic Acid with Organanoiridium Complexes in Water under an Atmospheric Pressure at Room Temperature (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Maenaka, T. Suenobu, and S. Fukuzumi
  • 学会等名: 第60回記念錯体化学OSAKA 国際会議
  • 発表場所: (財)大阪国際交流センター
  • 年月日: 2010-09-27
• [学会発表] Four-Electron Reduction of Oxygen Catalyzed by a Mononuclear Copper Complex (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kotani, H. R. Lucas, K. Doi, T. Suenobu, R. L. Peterson, K. D. Karlin, and S. Fukuzumi
  • 学会等名: 第60回記念錯体化学 OSAKA 国際会議
  • 発表場所: (財)大阪国際交流センター
  • 年月日: 2010-09-27
• [学会発表] 金属イオン共役電子移動 ‐電子と原子は果たして同時に動くのか? (2010)
  • 著者名/発表者名: 末延 知義
  • 学会等名: 第17回希土類サマースクール
  • 発表場所: ガーデンホテル金沢
  • 年月日: 2010-07-29
• [学会発表] 常温水中におけるイリジウム-ルテニウム複核金属錯体触媒を用いたギ酸による酸素の高効率4電子還元反応 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林岳志、末延 知義、福住俊一
  • 学会等名: 日本化学会第90 春季年会
  • 発表場所: 近畿大学(東大阪市)
  • 年月日: 2010-03-29
• [学会発表] 有機イリジウム錯体触媒を用いた常温常圧水中での水素による高効率炭酸固定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 前中 佑太・HACK, Daniel・末延 知義・福住 俊一
  • 学会等名: 日本化学会第90 春季年会
  • 発表場所: 近畿大学(東大阪市)
  • 年月日: 2010-03-29
• [学会発表] 有機金属イリジウムおよびロジウム錯体による水中光増感水素発生反応機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林 岳史・前中 佑太・末延 知義・福住 俊一
  • 学会等名: 日本化学会第90 春季年会
  • 発表場所: 近畿大学(東大阪市)
  • 年月日: 2010-03-29
• [学会発表] 非ヘム鉄(II)錯体の電子移動酸化による高原子価鉄オキソ種の生成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小谷 弘明・末延 知義・リー ヨンミン・ナム ワンウー・福住 俊一
  • 学会等名: 日本化学会第90 春季年会
  • 発表場所: 近畿大学(東大阪市)
  • 年月日: 2010-03-26
• [学会発表] ナノサイズ状メソポーラスシリカアルミナに挿入したドナーアクセプター連結カチオン分子の長寿命光電子移動状態の生成と光触媒作用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 土井 馨・末延知義・福住俊一
  • 学会等名: 日本化学会第90 春季年会
  • 発表場所: 近畿大学(東大阪市)
  • 年月日: 2010-03-26
• [学会発表] メソポーラスシリカナノチューブに挿入されたドナー・アクセプター連結分子の長寿命光電荷分離状態の生成とアルキルベンゼン類の選択的酸素酸化反応 (2009)
  • 著者名/発表者名: 土井 馨・末延 知義・福住 俊一
  • 学会等名: 第42回酸化反応討論会
  • 発表場所: 東北大学(仙台市)
  • 年月日: 2009-11-15
• [学会発表] 有機金属複核錯体を触媒とする常温水中でのギ酸分解水素同位体発生反応におけるトンネル効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林岳志・末延知義・福住 俊一
  • 学会等名: 第59回錯体化学討論会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎市)
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] ナノサイズメソポーラスシリカ細孔内に挿入したドナーアクセプター連結分子の長寿命光電荷分離 (2009)
  • 著者名/発表者名: 土井 馨・末延 知義・福住 俊一
  • 学会等名: 2009 年光化学討論会
  • 発表場所: 桐生市民文化会館(桐生市)
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] Efficient Catalytic Decomposition of Formic Acid for the Selective Generation of H2 and H/D Exchange with Water-Soluble Metal Complexes in an Aqueous Solution (Invited) (2009)
  • 著者名/発表者名: Tomoyoshi Suenobu, Takeshi Kobayashi, and Shunich Fukuzumi
  • 学会等名: International Conference on Green & Sustainable Chemistry (ICGSC 2009)
  • 発表場所: Singapore(Singapore)
  • 年月日: 2009-08-04
• [学会発表] Photocatalytic Hydrogen Evolution from Ascorbic Acid Using Organorhodium and Ruthenium Complexes in Water at Room Temperature (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kobayashi, Tomoyoshi Suenobu, and Shunichi Fukuzumi
  • 学会等名: 18th ISPPCC (配位化合物の光化学討論会)
  • 発表場所: シャトレーゼガトーキングダムサッポロ(札幌市)
  • 年月日: 2009-07-06
• [図書] 水素をギ酸として貯蔵・運搬するシステム、燃料電池(燃料電池開発情報センター), Vol. 8 (2009)
  • 著者名/発表者名: 福住俊一、末延知義
  • 総ページ数: 152-157
• [備考]
  • URL: http://www-etchem.mls.eng.osaka-u.ac.jp/
• [産業財産権] 過酸化水素製造方法、過酸化水素製造用キットおよび燃料電池 (2011)
  • 発明者名: 福住俊一、 末延知義、加藤 慧、洪 達超
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権番号: 国内出願番号:特願 2011-141280 、海外 出 願 番 号 :PCT/JP2012/066191
  • 出願年月日: 2011-06-25
  • 外国
• [産業財産権] 単核金属錯体、二酸化炭素固定用触媒、ギ酸分解用触媒、ギ酸の製造方法および水素(H2)の製造方法 (2010)
  • 発明者名: 福住俊一、 末延知義、前中佑太
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権番号: 国内出願番号:特願 2010-048477 、海外 出 願 番 号 :PCT/JP2011/055148
  • 出願年月日: 2010-03-04
  • 外国
• [産業財産権] 重水素(D2)および重水素化水素(HD)の特願 2009-060187少なくとも一方を製造する方法、並びにこれに使用するギ酸分解用触媒 (2009)
  • 発明者名: 福住俊一、末延知義、小林岳史
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権番号: 特願 2009-060187
  • 出願年月日: 2009-03-12
• [産業財産権] ギ酸分解用触媒、ギ酸の分解方法、水素製造方法、ギ酸製造および分解用装置、水素貯蔵および発生方法 (2006)
  • 発明者名: 福住俊一、 末延知義、小江誠司
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権番号: 特許登録番号:4572393号、海外出願番号:PCT/JP2007/060115
  • 出願年月日: 2006-08-27