2022 年度研究成果報告書

第２配位圏にルイス酸点を有する錯体触媒の開発と光触媒的CO2還元への応用

研究課題

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研究課題/領域番号	21K18973
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
審査区分	中区分34:無機・錯体化学、分析化学およびその関連分野
研究機関	筑波大学
研究代表者	小島隆彦筑波大学, 数理物質系, 教授 (20264012)
研究期間 (年度)	2021-07-09 – 2023-03-31
キーワード	光触媒的CO2還元 / 金属錯体 / ルイス酸 / 第2配位圏 / 自己光増感作用
研究成果の概要	第2配位圏にルイス酸を導入するため、２つのピリジンペンダントを導入した第一周期遷移金属(MnII, FeII, CoII, NiII)錯体を合成した。それらの錯体は、溶液中で酢酸亜鉛(II)をルイス酸として受容し、1:1錯体を形成した。それらの2核錯体を触媒として用いて、電子源及び光増感剤としての[Ru(bpy)3]2+存在下、CO2の光触媒的還元による高選択的CO生成を達成した。また、2,2’-ビピリジンをベンゼン環の1,3,5位に導入した配位子を有するルテニウム錯体を合成し、その錯体を自己光増感型光触媒とする高効率・高選択的CO2還元によるCO 生成反応を開発した。
自由記述の分野	錯体化学
研究成果の学術的意義や社会的意義	同じ配位子を有する汎用性の高い第一周期遷移金属錯体について、光触媒的CO2還元反応に関する系統的検討を行った例はなく、それぞれの金属イオンの反応特性に関する知見が得られた。また、耐久性の高い自己光増感型CO2還元触媒を開発し、これまでにない高効率かつ高選択的なCO生成を達成した。これらの成果は、今後の光触媒的CO2還元反応の開発に関する有用な指針を提供する点で学術的意義があると考えている。一方、本研究の成果は、SDGsに関連して環境・エネルギー問題の解決が求められる中で、光エネルギーを用いたCO2削減及びその資源化は、今後の持続可能社会構築にむけた取り組みとして社会的意義があると考えている。