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計算化学が主導する窒素の光還元反応を駆動力とした新規アンモニア燃料電池の開発

计算化学驱动的氮光还原反应驱动的新型氨燃料电池的开发

基本信息

批准号：
21J12850
负责人：
池田京
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J12850/
关键词：
DFT計算 IBO解析低原子価錯体水素分子還元反応

项目摘要

均一系触媒において、窒素分子を還元しアンモニアを合成するには低原子価の金属錯体が必須である。「新規アンモニア燃料電池」の開発にあたり、低原子価金属錯体の生成についての研究を行った。近年、小江らは水溶液中において水素分子を還元剤とした低原子価ロジウム錯体の生成を報告した。彼らの研究では、ロジウム錯体は水素分子と反応することで二つのプロトンを放出し、自身は二電子還元される。水素分子を用いた金属錯体の還元反応の例は、これまでにヒドロゲナーゼのモデル錯体だけにとどまっており、モンサント法など産業利用されている金属錯体においての例はない。そこで、我々は密度汎関数理論(DFT)に基づいた量子化学計算を実行することで、低原子価ロジウム錯体の詳細な反応機構解析を行った。その結果、ロジウム錯体は水素分子と反応し、ロジウム-ヒドリド錯体を経由することで二電子還元された低原子価ロジウム錯体を生成することが明らかとなった。この反応では活性化エネルギーが10kcal/mol未満であり、非常に素早く反応していることを示唆する結果となった。さらに、固有結合軌道(IBO)解析を実行し、ロジウム原子がブレンステッド酸として働くことでロジウム-ヒドリド錯体がヒドリドをプロトンとして放出していることを明らかにした。その際のpKaは3.0であり、酢酸よりも強い酸であることを示した。以上の結果は、水素分子を用いることでアンモニア合成に必要な低原子価金属錯体を容易に生成できる可能性を示しており、窒素分子還元によるアンモニア合成並びにそれを利用した新規燃料電池開発において非常に有用な知見をもたらした。

The homogenized catalyst, asphyxiant molecule and asphyxiant molecule have to be used in the synthesis of low-atom metal compounds. The "new regulation fuel cell" is used to conduct research on the generation of low-atom metal fuel cells and low-atom metal fuel cells. In recent years, reports have been generated from water molecules, water molecules, low-atom molecules, low-atom atoms and wrong bodies in Xiaojiang water solution. In the other part of the study, the wrong water molecules are used to reduce the emission of electricity, and the two electrons of their own are used to generate electricity. Water molecules make use of the metal error data, the water molecule uses the metal error system, the water molecule uses the metal error body, the water molecule, the water molecule. The theory of mathematical theory of density (DFT) is based on the calculation of quantum chemistry, the calculation of quantum chemistry, the analysis of the wrong body, the analysis of the anti-mechanism. The result of the experiment shows that the error of the water molecule is not correct, and that the error is generated by the two-electron generator and the low-atom electron generator. In response to the problem, the 10kcal/mol has not been affected, and it is very early to indicate that the results are not correct. In this paper, the inherent combination channel (IBO) is used to analyze the data, and the atom is used to analyze the data, so that the data is not available. PKa 3. 0, acid, acid and acid. The above results show that it is necessary for water molecules to be synthesized by conventional fuel cell synthesis. Low-atomic metal misbodies are easy to generate metal compounds. Asphyxiant molecules are not easy to synthesize. Asphyxiant molecules are not easy to synthesize. It is very useful to use the new conventional fuel cell to open the fuel cell.