ヘテロ二核金属錯体を触媒とする二酸化炭素の還元反応と応用

异双核金属配合物催化二氧化碳还原反应及其应用

基本信息

批准号：
15J04635
负责人：
洪達超
金额：
$ 1.91万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

光エネルギーを化学エネルギーに変換する人工光合成システムの構築は、持続可能な社会を実現する上で重要な戦略である。本研究は、人工光合成を構築する反応の一つである二酸化炭素の還元についての触媒開発に取り組んだ。異なる役割を担った金属錯体の反応サイトを近傍に配置したヘテロ二核金属錯体を設計し、その合成、キャラクタリゼーション及び反応活性の評価を行なった。初年度に合成したジピリジンピラゾール配位子を骨格とするヘテロ二核金属錯体の二酸化炭素還元に対する活性を改善するために、配位子を酸化還元されにくいものに変更したヘテロ二核錯体を検討している。一方、二酸化炭素の光触媒的還元反応では、硫黄を配位原子として含むキレート配位子を有するニッケル錯体を触媒に用いたところ、選択的に光触媒的に二酸化炭素を還元することに成功した。合成したニッケル錯体を触媒とし、還元剤及び光増感剤注存在下、波長が450 nmの可視光を照射した際の触媒的二酸化炭素還元反応に対する触媒活性の評価を行なった。その結果、二酸化炭素より還元され易いプロトンの還元による水素発生をほとんど伴わず、99%以上の選択性で二酸化炭素を還元し、化学原料として有用なCOが生成することを見出した。その触媒回転数は、50時間で700回を超え、450 nmにおける量子収率は1.42%と決定した。すなわち、開発したニッケル錯体は、これまでに報告されたニッケル錯体よりもはるかに高い光触媒的二酸化炭素還元活性を示すことがわかった。また、ニッケル錯体は、世界で初めてのCODH活性中心の機能モデルと位置づけられる。

构建将光能转化为化学能的人工光合作用系统是实现可持续社会的重要策略。这项研究的重点是开发一种用于还原二氧化碳的催化剂，二氧化碳是构建人工光合作用的反应之一。我们设计了一种异双核金属配合物，其中发挥不同作用的金属配合物的反应位点位于附近，并进行了其合成、表征和反应活性评价。为了提高第一年合成的以二吡啶吡唑配体为骨架的杂双核金属配合物的二氧化碳还原活性，我们研究了一种将配体改为不易受环境影响的杂双核配合物。我正在做。另一方面，在二氧化碳的光催化还原反应中，当使用具有含有硫作为配位原子的螯合配体的镍络合物作为催化剂时，可以选择性地光催化还原二氧化碳。使用合成的镍络合物作为催化剂，我们评估了在还原剂和光敏剂存在下照射波长450 nm的可见光时催化二氧化碳还原反应的催化活性。结果，他们发现二氧化碳被还原的选择性超过99%，生成可用作化学原料的CO，并且由于质子的还原而几乎不产生氢气，而质子比质子更容易被还原。二氧化碳。 50小时内催化剂转数超过700次，测得450 nm处的量子产率为1.42%。换句话说，发现所开发的镍络合物比迄今为止报道的镍络合物表现出更高的光催化二氧化碳还原活性。此外，镍配合物被认为是世界上第一个 CODH 活性中心的功能模型。