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2013 年度 実施状況報告書

光エネルギー変換機能をもつベシクル反応系への流動システムの導入

研究課題

研究課題/領域番号 25620147
研究種目

挑戦的萌芽研究

研究機関東京大学

研究代表者

村田 滋  東京大学, 総合文化研究科, 教授 (40192447)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード光エネルギー変換 / ベシクル / 二酸化炭素光還元
研究概要

本研究は、光エネルギー変換機能をもつベシクル反応系に流動システムを導入することによって、その反応効率と拡張性を高めようとするものである。当初は、初年度に流動システムを設計・製作する計画であったが、製作の参考にする既存の流動システムがそのままでは本研究には適用できないことが判明し設計を変更する必要が生じたこと、および本反応系を評価するために必要となる光エネルギー変換機能をもつベシクル反応系を確立させることが急務であると判断したことから、本年度はおもにベシクルを反応場とする光反応に重点をおいて研究を進め、その結果、以下に示すような顕著な実績を挙げることができた。
当初計画していたアスコルビン酸を電子供与体、ピレン誘導体を増感剤、白金錯体を触媒に用いたベシクルを反応場とする光水素発生系については、新規錯体の合成など様々な反応条件を検討したが、反応効率を高めることができなかった。そこで、同じ電子供与体を用いて、ルテニウム触媒を増感剤、レニウム錯体を触媒とする二酸化炭素光還元系に注目し、その反応系の構築に鋭意取り組んだ。長鎖アルキル基をもつ新規増感剤と触媒の合成、電子供与体や触媒濃度の反応効率に及ぼす影響の検討などにより、最適な反応条件を求めた結果、可視光を用いて高い触媒回転数で二酸化炭素を一酸化炭素に還元するベシクル反応系の構築に成功した。この結果は、英国の光化学専門誌に投稿し、論文査読者から高い評価を得た。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本研究は、申請者が従来から研究対象としているベシクルを反応場とする光エネルギー変換系の構築に対して、流動システムを導入することを着想し、その製作に挑戦しようとするものである。申請者は流動システムに関しては全く経験がなく着想のみから研究を開始したこと、また当初の設計に変更を加える必要が生じたこともあり、目的とする反応系の作製に至っていない点で、研究はやや遅れていると評価せざるを得ない。しかし、ベシクルを反応場とする光エネルギー変換系の構築という観点からは研究は大きく進展しており、本研究で挑戦しているシステムが製作できれば、それを評価する態勢は整ったということができる。

今後の研究の推進方策

本研究の目的である流動システムを導入するための反応容器の試作を進め、同時に、ベシクルを反応場とする光エネルギー変換系の高効率化と高機能化を推進する。流動システムの試作については、類縁の流動システムを製作した経験をもつ研究者の協力を積極的に仰ぐ計画である。既存の流動システムではベシクルの形態を維持できることは知られているが、それに光照射と気相部分を回収する機構を組み込むことが課題であり、これについては試行錯誤により対応していく。特に、当初は光照射に石英ファイバーを使用する計画であったが購入が困難となったため、他の照射方式を検討する必要が生じている。ベシクルを反応場とする光反応系については、光水素発生系の高効率化に重点をおき、流動システムに使用できる反応系の開発をめざす。

次年度の研究費の使用計画

交付された助成金額の範囲で、研究の遂行に必要な小額備品、合成用試薬、およびガラス器具を購入した結果、若干の余剰が生じたため。
本研究の遂行には、物質合成やスペクトル測定のための試薬や溶媒、およびガラス器具、さらに反応容器の作製のための部品など、消耗品に十分な経費が必要となる。次年度の助成金もおもに、小額備品と消耗品を購入する予定であり、今年度生じた次年度使用額と併せて有効に使用する計画である。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Photochemical reduction of CO2 with ascorbate in aqueous solution using vesicles acting as photocatalysts2014

    • 著者名/発表者名
      N. Ikuta, S. Takizawa, S. Murata
    • 雑誌名

      Photochem. Photobiol. Sci.

      巻: 13 ページ: 691-702

    • DOI

      10.1039/C3PP50429H

    • 査読あり
  • [学会発表] コバルト錯体を触媒とするベシクル中の光水素発生反応の効率向上2014

    • 著者名/発表者名
      松島聡子、滝沢進也、村田 滋
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] ベシクルを反応場とする新規コバルト錯体を触媒とした光水素発生反応2013

    • 著者名/発表者名
      松島聡子、生田直也、滝沢進也、村田 滋
    • 学会等名
      2013年光化学討論会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県松山市)
    • 年月日
      20130911-20130913
  • [学会発表] ベシクルを反応場とした二酸化炭素の光還元反応と反応効率に及ぼす増感剤の置換基効果2013

    • 著者名/発表者名
      生田直也、滝沢進也、村田 滋
    • 学会等名
      2013年光化学討論会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県松山市)
    • 年月日
      20130911-20130913

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公開日: 2015-05-28  

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