二酸化炭素のメタノールへの高効率変換

二氧化碳高效转化为甲醇

• 批准号: 05225221
• 负责人: 米山 宏
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05225221/
• 关键词: ギ酸脱水素酵素; メタノール脱水素酵素; 二酸化炭素; メタノール; 硫化亜鉛; 半導体超微粒子; メチルビオローゲン; ピロロキノリンキノン

1.ギ酸脱水素酵素およびメタノール脱水素酵素を電極触媒に用いた二酸化炭素の電解還元反応メチルビオローゲン(MV^<2+>)ならびにピロロキノリンキノン(PQQ)を電子メディエータに用いることによって,ギ酸脱水素酵素(FDH)による二酸化炭素のギ酸への電解還元およびメタノール脱水素酵素(MDH)によるギ酸の電解還元反応を行えることを見出した。前者の反応は,電解セルを遮光することにより連続的に進行し,90%以上の高い電流効率が得られた。いっぽうMDHを用いたギ酸の電解還元場合,MV^<2+>を用いるとホルムアルデヒドが主生成物となり,それが蓄積するとメタノールが生成したのに対し,PQQを用いると,メタノールのみが選択的に生成した。その反応機構をPQQの電極への吸着挙動から明らかにした。以上の知見を基にして,FDHとMDHの両酵素および電子メディエータの存在する電解液を用いることにより,二酸化炭素のメタノールへの電解還元反応を行うことに成功した。PQQを用いた場合には生成物はメタノールのみであり,89%という極めて高い電流効率が得られた。2.ZnS半導体超微粒子とMDHを用いた二酸化炭素のメタノールへの光還元反応 二酸化炭素を飽和したZnS超微粒子コロイドに,MDH,PQQ,および正孔捕捉剤として2-プロパノールを溶解し,高圧水銀-ランプ光により照射することによって,ZnS超微粒子による二酸化炭素のギ酸への還元と,MDHによるギ酸からメタノールへの還元反応が連続的に進行することによる,二酸化炭素のメタノールへの光還元反応を行うことに成功した。この場合,ZnS超微粒子内に生成する励起電子は,二酸化炭素の還元とPQQの還元に競争的に用いられるため,PQQの濃度が反応に大きく影響を及ぼす。二酸化炭素からメタノールへの変換の量子効率は5.9%であり,これまでに報告されている半導体粒子を用いた二酸化炭素のメタノールへの光還元反応の中で最も高いものであった。

1. ギ acid dehydration vegetable enzyme お よ び メ タ ノ ー ル dehydrated vegetable enzyme を electrode catalyst に with い た acidification carbon の electrolytic also two yuan against 応 メ チ ル ビ オ ロ ー ゲ ン (MV ^ 2 + > <) な ら び に ピ ロ ロ キ ノ リ ン キ ノ ン (PQQ) を electronic メ デ ィ エ ー タ に with い る こ と に よ っ て, ギ acid dehydration vegetable enzyme (FDH) に よ る acidification carbon 2 の ギ acid へ の electrolytic also yuan お よ び メ タ ノ ー ル dehydrated vegetable enzyme (MDH) に よ る の ギ acid electrolytic also yuan against 応 を line え る こ と を shows し た. The former の anti 応 は, electrolytic セ ル を shading す る こ と に よ り even 続 し に, more than 90% の high い current working rate が ら れ た. い っ ぽ う MDH を with い た の ギ acid electrolytic also yuan, MV ^ 2 + > < を with い る と ホ ル ム ア ル デ ヒ ド が main products と な り, そ れ が accumulation す る と メ タ ノ ー ル が generated し た の に し seaborne, PQQ を with い る と, メ タ ノ ー ル の み が sentaku に generate し た. そ の を 応 authorities PQQ の electrode へ の sorption 挙 dynamic か ら Ming ら か に し た. Above の knowledge を base に し て, FDH と MDH の struck enzyme お よ び electronic メ デ ィ エ ー タ の is す る を electrolyte with い る こ と に よ り, two acidification carbon の メ タ ノ ー ル へ の electrolytic also yuan against 応 を line う こ と に successful し た. PQQ を with い た occasions に は products は メ タ ノ ー ル の み で あ り, 89% と い う extremely め て high い current working rate が ら れ た. 2.ZnS semiconductor ultrafine particles とMDHを are photoreducible 応 with <s:1> た diacidified carbon <s:1> メタノ メタノ へ へ へ へ Two acidification carbon saturated し を た ZnS utrasmall particle コ administered ロ イ ド に, MDH, PQQ, お よ び is hole capture tonic と し て 2 - プ ロ パ ノ ー ル を し dissolving, high 圧 mercury - ラ ン プ light に よ り irradiation す る こ と に よ っ て, ZnS utrasmall particle に administered よ る two acidification carbon の ギ acid へ の is yuan と, MDH に よ る ギ acid か ら メ タ ノ ー ル へ の also Yuan against 応 が even 続 に for す る こ と に よ る, two acidification carbon の メ タ ノ ー ル へ の light also yuan against 応 を line う こ と に success し た. こ の occasions, ZnS utrasmall particle formation す に administered る wound up electronic は, two acidification carbon の also yuan と PQQ の に yuan に competition also use い ら れ る た め, PQQ の concentration が anti 応 に big き く influence を and ぼ す. Two acidification carbon か ら メ タ ノ ー ル へ の variations in の quantum unseen は 5.9% で あ り, こ れ ま で に report さ れ て い る を semiconductor particles with い た two acidification carbon の メ タ ノ ー ル へ の light also yuan against 応 の で in most high も い も の で あ っ た.

项目成果

Susumu Kuwabata: "Photochemical Reduction of Carbon Dioxde to Methanol using ZnS Microcrystallite as a Photocatalyst in the Presence of Methanol Dehydrogenase." J.Electrochem.Soc.(印刷中).

Susumu Kuwabata：“在存在甲醇脱氢酶的情况下，使用 ZnS 微晶作为光催化剂将二氧化碳光化学还原为甲醇。”J.Electrochem.Soc.（正在出版）。

Susumu Kuwabata: "Electrochemical Conversion of Carbon Dioxide to Methanol with Use of Enzymes as Biocatalysts." Chem.Lett.1631-1634 (1993)

Susumu Kuwabata：“使用酶作为生物催化剂将二氧化碳电化学转化为甲醇。”