2022 Fiscal Year Research-status Report
電気化学的手法による遷移金属触媒のオンデマンド電子状態制御
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22K19022
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
岩井 智弘 東京大学, 大学院総合文化研究科, 講師 (30610729)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Keywords | 電極触媒 / 遷移金属錯体 / 電子状態 / シクロデキストリン / 被覆共役分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、電気化学的手法を用いて、金属錯体の電子状態をオンデマンドに制御可能な電極固定化触媒の創製を目的としてている。本年度は主に、遷移金属錯体・リンカー・担体（電極）の3成分から構成される電極触媒の合成に取り組んだ。
金属錯体と電極を繋ぐリンカーは、優れた電子伝導特性をもつπ共役分子の利用が望ましいが、π－π相互作用による凝集に起因した電子伝達系の擾乱が懸念される。そこで、所属研究グループが最近報告した、環状分子であるメチル化シクロデキストリンでジフェニルアセチレン骨格を包接した被覆共役分子をリンカーに採用した。ホスホン酸基を分子接合アンカーとする被覆共役分子を透明導電膜（酸化インジウムスズ・ITO膜）ガラス基板上に導入し、続く分子頭部アジド基へのクリック反応によって、化学的に安定な共有結合（トリアゾール環）を介して様々な機能性分子・金属錯体の導入が可能である。この方法を用いて、可視光レドックス触媒として知られるルテニウムポリピリジル錯体や、電気化学的酸素還元触媒として知られるコバルトクロリン錯体を連結した被覆型π共役金属錯体修飾ITO基板を調製した。この修飾基板のサイクリックボルタンメトリー測定では、それぞれの金属錯体中心の酸化数変化に帰属される可逆な酸化還元波が観測された。原子間力顕微鏡観察からは、顕著な凝集体は見られなかった。このコバルトクロリン錯体修飾ITO基板は、酸素還元反応用電極触媒として利用可能なことを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
被覆共役分子を利用して、電極基板上に単分子性をもって金属錯体を導入することに成功した。共有結合を介して導入した
コバルトクロリン錯体修飾ITO基板が、酸素還元反応用電極触媒として機能することを確認できた。しかし、当初計画で予定していたカルボニル金属錯体を用いた赤外吸収スペクトルによる中心金属の電子状態評価が未実施であるため、進捗状況は当初計画よりやや遅れていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
電圧印可に伴う金属中心の電子状態変化を、赤外分光法を駆使して、カルボニル金属錯体のCO伸縮振動から評価する。また、電気抵抗率の小さい金電極上へ展開を念頭に、チオール系および含窒素複素環カルベン系アンカーをもつ遷移金属錯体を合成し、それらの自己組織化単分子膜を調製する。これら修飾電極触媒の性能をクロスカップリング反応などで評価する。
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| Causes of Carryover |
当初計画よりも若干の遅れがあったため、今年度に予定していた電解合成装置「ElectraSyn 2.0 Package」（備品）の購入を見送った。また、本年度の研究に必要な有機合成試薬（消耗品）は、その多くを所属研究室の保有のものでまかなえたため、その経費は次年度に購入する試薬類に使用する。
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