金属クロリン二量体を用いた高効率触媒システムの構築

利用金属二氢卟酚二聚体构建高效催化剂体系

基本信息

批准号：
13J00727
负责人：
間瀬謙太朗
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J00727/
关键词：
人工光合成過酸化水素光電気化学太陽光エネルギー変換燃料電池電極触媒金属有機構造体酸素還元水の酸化均一系酸素還元触媒不均一系半導体光触媒太陽光エネルギー変換効率コバルトクロリン過酸水素酸素還元有機触媒クロム5価コロール錯体可視光応答性光触媒 1ステップ

项目摘要

金属クロリン錯体を用いた酸素還元反応の触媒反応機構解明および高効率化に関する研究が大きく進展した。酸素還元電極触媒を光触媒を用いた水の酸化系と組み合わせることで、水と酸素のみを原料とする光触媒的過酸化水素生成へと研究を展開した。酸素の２電子還元で得られる過酸化水素は常温常圧で液体であるため体積当たりのエネルギー密度が高く、水素と比べて貯蔵・運搬が容易である。また生成した過酸化水素は過酸化水素を用いた燃料電池の場合、理論上では水素燃料電池とほぼ同等の開放電圧（1.09 V）を得ることができ、必要なときに効率よく電気エネルギーへと変換することが出来る。本研究では、２室型光電気化学セルを用いたシステムで世界最高活性の太陽光エネルギー変換効率を達成するなど世界トップレベルの研究成果をあげた。この成果を取りまとめてNature Communicationsに投稿し、採択された。本論文を作成するにあたり、国内、国際学会に積極的に参加して国内外の関連研究者の意見を聞いて参考にした。その後、２室型光電気化学セルで用いるカソード電極触媒のさらなる活性向上を目指して、その基礎知識と電極触媒作製のノウハウを得るために米国留学し、金属有機構造体(MOF)を用いた電極触媒の合成に成功した。

在阐明金属二氢卟酚络合物催化反应机理和提高氧还原反应效率方面的研究取得了重大进展。通过将氧还原电催化剂与光催化水氧化系统相结合，我们开展了仅使用水和氧气作为原料的光催化过氧化氢生产的研究。氧双电子还原得到的过氧化氢在常温常压下为液体，因此单位体积能量密度高，比氢气更容易储存和运输。另外，在使用过氧化氢的燃料电池的情况下，所产生的过氧化氢理论上可以具有与氢燃料电池几乎相同的开路电压(1.09V)，并且可以在需要时有效地转化为电能。被转换。在这项研究中，我们取得了世界一流的研究成果，例如通过使用两室光电化学电池的系统实现了世界上最高的主动太阳能转换效率。结果被总结并提交给《自然通讯》，并被接受。在准备这篇论文的过程中，我积极参加了国内外的学术会议，听取了国内外相关研究人员的意见，并向他们请教。之后，我又到美国留学，学习了制作电极催化剂的基础知识和技巧，旨在进一步提高两室光电化学电池中使用的阴极电极催化剂的活性，并成功合成了催化剂。