2016 Fiscal Year Annual Research Report
二酸化炭素捕捉機能を付与した光触媒による二酸化炭素還元反応の高効率化
Publicly Offered Research
| Project Area | Chemical conversion of solar energy by artificial photosynthesis: a breakthrough by fusion of related fields toward realization of practical processes |
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| Project/Area Number |
15H00885
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| Research Institution | Tokyo University of Technology |
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Principal Investigator |
森本 樹 東京工科大学, 工学部, 講師 (40452015)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 二酸化炭素還元 / 二酸化炭素捕捉 / 光触媒 / 鉄錯体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
二酸化炭素(CO2)の捕捉能をさらに向上させたCO2還元光触媒を開発するために、レニウム錯体の金属中心にヒドロキシ基を複数有する錯体を合成し、そのCO2捕捉能およびCO2還元能を検討した。昨年度に得ていたヒドロキシ基１個を持つレニウム錯体にはアトロプ異性体が存在するために、４割程度の錯体しかCO2捕捉に関与できなかったが、新規に合成した錯体ではアトロプ異性体は生成せず、期待通りにCO2捕捉能を示すことを明らかにした。しかし同時に、錯体の自己二量化によって一部の錯体がCO2捕捉に関与できなくなることもわかり、これがCO2還元能の低下につながることも見出した。
このレニウム錯体によるCO2捕捉を他の金属錯体にも適用し、CO2捕捉能を付与した新たな金属錯体光触媒の構築を目指した。具体的には、構造が剛直で、可視光領域に強い吸収帯をもち、化学修飾も容易なポルフィリンの鉄錯体を骨格とした。ポルフィリン鉄錯体の5位と15位のメソ位に1-ナフチル基をそれぞれ導入し、その２位にヒドロキシ基を導入することで、金属中心とその近傍に位置するヒドロキシ基によってCO2の捕捉が可能となる錯体を合成した。ポルフィリンの片方の面に２つのヒドロキシ基が位置するアトロプ異性体について、CO2を通気した塩基性溶液中でサイクリックボルタンメトリーを行ったところ、大きな触媒電流が観測された。一方で、ヒドロキシ基を持たない参照となるポルフィリン鉄錯体を測定したところ、わずかな触媒電流しか見られなかった。これは、鉄中心近傍のヒドロキシ基の有無、すなわち、CO2捕捉能の有無が、その電気化学的CO2還元能に影響を与えることを示唆している。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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