Devlopment of Molecular Catalysts Promoting Consecutive Reductions of Carbon Dioxide with High Selectivity

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近年、持続可能な脱炭素社会の実現を目指し、地球温暖化の主要因であるCO2の有用化合物への変換反応に関する研究が盛んに行われている。金属錯体などの分子性触媒については、分子レベルの反応制御に基づき高選択的なCO2還元が可能である。その一方で、その研究例のほとんどがCOやギ酸などの２電子還元生成物を与え、メタノール、メタン（６、８電子還元生成物）を生成する分子性触媒系はほとんど報告されていない。そこで、本研究ではCO2雰囲気下でCo(I)種形成に伴い安定なカルボニル（CO）中間種を形成し後続の逐次的な還元反応が期待される錯体触媒のCO2還元反応に対する機能評価を行った。まず、光化学的なCO2還元反応に対する触媒特性の評価を行ったところ、CO2還元反応に対する触媒活性を示した。続いて、サイクリックボルタンメトリー（CV）を行ったところ、Ar雰囲気下において４段階の可逆的な酸化還元波を示した。次に、CO2雰囲気下で同様の測定を行ったところ、配位子還元に伴ったCO2還元に起因する電流値の増大が観測された。次に、CO2雰囲気下で定電位電解を行い還元生成物の分析を行った。その結果、CO以外の多電子還元に伴うガス／液相生成物は確認されなかった。その理由として、配位子還元に伴いCOを放散することが各種反応解析から明らかとなった。一方で、錯体触媒反応場にCOが強固に捕捉され続けるかについては、多種の錯体触媒に対し量子化学計算を行うことである程度予測できることを見出した。