複素環式化合物とその遷移金属錯体による光触媒系の炭酸ガス還元反応機構の解明と検証

杂环化合物及其过渡金属配合物光催化体系二氧化碳还原反应机理的阐明和验证

• 批准号: 21K04782
• 负责人: 押切 光丈
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04782/
• 关键词: 二酸化炭素還元; 不均一光触媒システム; 多環式炭化水素; 遷移金属; 複素環式化合物; 第一原理; 量子分子動力学; 電子構造; 錯体; 光触媒; 二酸化炭素; 還元

局所密度汎関数法(DFT-LDA)に基礎をおく量子分子動力学(QMD）を用いて、実験環境温度（室温）に平衡な、光触媒物質（ここでは暫定的に、環数の異なった2種類の環式炭化水素が1次元的に連なったもの）、助触媒（同、遷移金属や複素環式化合物等）、反応液（同、アセトニトリル、アミン類、水、二酸化炭素分子等が主成分）、からなる、実験系をほぼ忠実に再現したいくつかの不均一系計算モデルを構築し、それぞれの系全体の電子構造の詳細をまずはLDAレベルで明らかにしつつある。前年度は、構成要素の特別な集合状態を想定しない室温平衡状態で、各構成要素分子の電子構造が、全システムの大雑把な電子構造においてどのように位置づけられるかマッピングし、単純に溶存する二酸化炭素分子に光励起電子を注入することは難しいこと等を明らかにした。本年度はそれら基礎的知見をもとに、溶存する二酸化炭素分子の周辺環境を変えることで当該二酸化炭素分子の電子構造がどのように変化するかについて検討した。より具体的には、遷移金属イオン、複素環式化合物、光触媒物質、二酸化炭素分子等で構成されるいくつかの配位構造体が溶液中で形成されることを想定してその室温平衡状態における電子構造を調べるというものである。直線的な二酸化炭素分子構造が、周辺環境により室温程度でも構造が変化し、少なからずその電子構造に影響を与えることが分かり、現在その様々な制御因子について検討を重ねている状況である。

DFT-LDA (local density correlation method) is a fundamental method of quantum molecular dynamics (QMD). It is used in the equilibrium state at ambient temperature. Photocatalyst substances.((Homo-and migration-metal complex cyclic compounds, etc.), reaction solutions (homo-and migration-metal complex cyclic compounds, etc.), reaction solutions (homo-and migration-metal complex cyclic compounds, etc.) In the past year, the special aggregate state of the constituent elements was determined, and the room temperature equilibrium state, the electronic structure of the constituent elements, the total structure of the constituent elements, the position of the electron structure, the pure solution, the photoexcited electron injection of the diacidified carbon molecules, etc. were clearly determined. This year, the basic knowledge of the existence of diacidified carbon molecules and the environmental changes in the electronic structure of the diacidified carbon molecules were studied. Specific coordination structures such as mobile metal compounds, heterocyclic compounds, photocatalyst substances, diacidified carbon molecules, etc. are formed in solution, and electronic structures are adjusted in equilibrium at room temperature. The linear structure of the diacidified carbon molecules, the temperature of the surrounding environment, the structure of the surrounding environment, the influence of the electronic structure, and the current situation of the control factors are all discussed and discussed.