水中における低濃度二酸化炭素還元反応を促進する革新的分子性触媒カソードの創製

创建创新的分子催化剂阴极，促进水中低浓度二氧化碳还原反应

基本信息

批准号：
22K14762
负责人：
坪ノ内優太
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Niigata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

初年度は、以下の三つの研究を実施した。①鉄単核錯体の二酸化炭素還元触媒機構の解析：均一有機溶媒系におけるFe(bpc)錯体（H2bpc = 4,5-dichloro-1,2-bis- (pyridine-2-carboximido)benzene）の二酸化炭素還元触媒反応機構を電気化学および分光電気化学的測定と量子化学計算により解析した。Fe(bpc)錯体は1%の低二酸化炭素濃度でも効率的に二酸化炭素を還元し、一酸化炭素を生成することを見出した。これは、本錯体が効果的に二酸化炭素を金属反応中心に取り込む能力を有することを示す、興味深い結果である。②新規鉄単核錯体群の合成と二酸化炭素還元触媒活性の評価：Fe(bpc)錯体の二つのピリジン部位に電子供与性の異なる置換基を導入することにより、新規鉄錯体群を合成した。二酸化炭素飽和の有機溶媒中におけるサイクリックボルタンメトリー測定から、置換基効果によって過電圧と触媒活性が大きく変化することを見出した。③水中で二酸化炭素還元を促進するニッケル単核錯体修飾カソードの開発：Ni(bpc)錯体を合成し、炭素電極表面に物理修飾することにより分子性の二酸化炭素還元カソードを作製に成功した。本カソード電極が水中において効果的に二酸化炭素を一酸化炭素へと変換できることを明らかにした。

第一年，我们进行了以下三项研究。 ①铁单核配合物二氧化碳还原催化机理分析：Fe(bpc)配合物(H2bpc=4,5-二氯-1,2-双-(吡啶-2-甲酰亚胺)苯)在均相有机溶剂体系中的二氧化反应利用电化学和光谱电化学测量以及量子化学计算分析了碳还原催化反应机理。我们发现，即使在 1% 的低二氧化碳浓度下，Fe(bpc) 络合物也能有效还原二氧化碳并产生一氧化碳。这是一个有趣的结果，表明本发明的配合物具有有效地将二氧化碳掺入金属反应中心的能力。 ②新型铁单核配合物的合成及二氧化碳还原催化活性评价：通过在Fe(bpc)配合物的两个吡啶位引入不同给电子性质的取代基，合成了新型铁配合物。通过在二氧化碳饱和有机溶剂中的循环伏安测量，我们发现由于取代基效应，超电势和催化活性发生了很大的变化。 ③开发促进水中二氧化碳还原的镍单核络合物修饰阴极：我们通过合成Ni(bpc)络合物并在碳电极表面对其进行物理修饰，成功地制造了分子二氧化碳还原阴极。据透露，这种阴极电极可以有效地将二氧化碳转化为水中的一氧化碳。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Distinctive Aspects in Aquation, Proton-Coupled Redox, and Photoisomerization Reactions between Geometric Isomers of Mononuclear Ruthenium Complexes with a Large-π-Conjugated Tetradentate Ligand

单核钌配合物与大π-共轭四齿配体的几何异构体之间的水合、质子耦合氧化还原和光异构化反应的独特之处

DOI：
10.1021/acs.inorgchem.2c01937
发表时间：
2022
期刊：
Inorganic Chemistry
影响因子：
4.6
作者：
Tsubonouchi Yuta;Watanabe Takeumi;Yoshida Kazuha;Watabe Shunsuke;Inaba Keisuke;Hirahara Masanari;Hatanaka Tsubasa;Funahashi Yasuhiro;Chandra Debraj;Hoshino Norihisa;Zahran Zaki N.;Yagi Masayuki
通讯作者：
Yagi Masayuki

Multi-potential-step chronocoulospectrometry for electrocatalytic proton reduction by mononuclear ruthenium complexes

单核钌配合物电催化质子还原的多电位步计时库仑光谱法