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Hetero-dinuclear metal complexes for the catalysis of CO2 hydrogenation to methanol at ambient conditions

常温条件下催化二氧化碳加氢制甲醇的异双核金属配合物

基本信息

批准号：
21K05104
负责人：
洪達超
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
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 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、酵素活性中心のような緻密な反応場を構築し、異なる金属反応サイトを近傍に配置したヘテロ金属二核錯体を設計、合成し、常温常圧で高効率に二酸化炭素からメタノールに直接変換することを目指す。本年度は、昨年度合成したヘテロ二核Ir-Ruの錯体をもとに、その骨格配位子であるHbpp(3,5-bis(2-pyridyl)pyrazolate)のピリジンの4位に異なる置換基（メトキシ基及びクロロ基）を導入し、合成に成功した。合成したヘテロ二核Ir-Ru錯体を触媒に用いて、水素を原料に二酸化炭素の還元反応を評価した結果、2電子還元生成物であるギ酸を得た。6電子還元生成物であるメタノールの生成は観測できなかったが、クロロ基を導入したヘテロ二核Ir-Ru錯体が最も高いギ酸生成の活性を示した。それぞれの単核Ir錯体及びRu錯体と比較して、ヘテロ二核Ir-Ru錯体の方が高い二酸化炭素還元活性を示したことから、ヘテロ二核金属錯体による協奏効果を見出した。一方、ホルムアルデヒドを原料に用いた場合、ヘテロ二核Ir-Ru錯体触媒は、ホルムアルデヒドを還元し、メタノールの生成を確認できた。そのため、ヘテロ二核Ir-Ru錯体触媒を用いた二酸化炭素からメタノールの6電子還元反応では、ギ酸からホルムアルデヒドの還元が進行しなかったことを示唆した。また、水素、二酸化炭素の圧力や反応温度などの反応条件を最適化することで、ギ酸生成のターンオーバー数が２０００回を超え、ヘテロ二核Ir-Ru錯体触媒による高い二酸化炭素の還元活性が得られた。

In this study, we designed, synthesized, and directed the construction of dense reaction fields for enzyme activity centers, and the configuration of metal reaction centers near them. This year, we successfully synthesized the Hbpp(3,5-bis(2-pyridyl)pyrazolate) by introducing the 4-position substituent group (s) of the dinuclear Ir-Ru complex. Synthesis of two nuclear Ir-Ru complex catalyst, water, raw materials, diacidified carbon, reaction results, 2 electron reduction products, acid 6. The activity of electron reduction product formation was measured and the highest activity of acid formation was demonstrated by the introduction of dinuclear Ir-Ru complex. A comparison between single nuclear Ir complex and Ru complex shows that high diacid carbon reduction activity occurs in double nuclear Ir complex. For example, if the raw material is used, the catalyst of the two-core Ir-Ru complex can be confirmed. The reaction of 6-electron reduction element with diacid in the presence of 2-nuclear Ir-Ru complex catalyst was carried out. The pressure, reaction temperature and reaction conditions of H2O, H2O and H2O were optimized. The number of H2O and H2O produced was 2000 cycles. The catalytic activity of H2O and H2O was obtained.