Development of Artificial Photosynthetic Systems towards Fabricating Renewable Energy Cycles

开发人工光合系统以制造可再生能源循环

• 批准号: 22KK0074
• 负责人: 酒井 健
• 金额: $ 12.9万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-10-07 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KK0074/
• 关键词: 人工光合成; 機能性金属錯体; 金属錯体; 超高速時間分解測定

2022年度は、光増感剤(Ru-qpy)と酸素生成触媒(Ru(bda)-py)を化学修飾したメソポーラスTiO2電極(酸素生成フォトアノード)、およびCO2還元触媒(CoP-py)を化学修飾したメソポーラスTiO2電極(CO2還元カソード)に関して詳細な研究を行った。酸素生成フォトアノードと白金電極からなる分子性光電気化学セルは、疑似太陽光照射下において僅かな外部電圧(0.4 V vs. cathode)を印加すると、水の完全分解を促進できることが明らかとなった。その効率(AB-STH conversion efficiency)は、これまでに報告された先行研究と比べて2番目に高い値であったことから、本分子性光電気化学セルは太陽光による水の完全分解を極めて効率良く駆動できることが判明した。また、この触媒機能は3時間にわたって持続することから、既存の分子性光電気化学セルと比べて非常に高い耐久性を示すことも明らかとなった。一方、CO2還元カソードを用いた水溶液中におけるCO2還元反応においては、-1.25 V vs. SCEの印加電圧下において非常に効率良く合成ガスを生成できることが明らかとなった。この時、CoP-pyはCO2還元反応を駆動してCOを生成し、TiO2は水の還元反応を駆動してH2を生成していることも判明した。また、印加電圧を変化させることによって合成ガス中のCOとH2の生成比を1：1～1：20に制御できることも明らかとなった。触媒機能は2時間後もほとんど失活が見られなかったことから、本CO2還元カソードは非常に高い耐久性を示すことも明らかとなった。

In 2022, the chemical modification of Ru-qpy and Ru(bda)-py on TiO2 electrode and CoP-py on TiO2 electrode was studied in detail. Acid formation is promoted by molecular photoelectrochemistry under the condition of platinum electrode irradiation and external voltage (0.4 V vs. cathode). Complete decomposition of water is promoted. AB-STH conversion efficiency is reported in advance. It is reported that AB-STH conversion efficiency is higher than that in the case of molecular photochemistry. The function of catalyst is to maintain the stability of existing molecular photochemistry and improve its durability. A square, CO2 reduction in water solution, CO2 reduction in water solution,-1.25 V vs. SCE in the voltage, very good rate of synthesis, production, production, etc. CoP-Py-CO2-CO2-H2-CO2-H2-H2-CO2-H2-H The ratio of CO and H2 generation in the synthesis process is 1:1 ~1:20, and the ratio of CO and H2 generation in the synthesis process is 1:1~1:1. The catalyst function is to deactivate the catalyst after 2 hours, and the catalyst is to restore the catalyst to high durability.

项目成果

Controlling the Photofunctionality of a Polyanionic Heteroleptic Copper(I) Photosensitizer for CO2 Reduction Using Its Ion‐pair Formation with Polycationic Ammonium in Aqueous Media

利用聚阴离子杂配铜 (I) 光敏剂在水介质中与聚阳离子铵形成的离子对来控制 CO2 还原的光功能

• DOI: 10.1002/anie.202217807
• 发表时间: 2023
• 期刊: Angewandte Chemie International Edition
• 作者: Sueyoshi Fumika;Zhang Xian;Yamauchi Kosei;Sakai Ken
• 通讯作者: Sakai Ken

Co-NHC錯体を触媒とする水からの水素生成に対する 均一系電気化学反応解析

使用 Co-NHC 络合物作为催化剂从水中制氢的均相电化学反应分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 河村佳央理;山内幸正;酒井 健;中島 直人・酒井 健・小澤 弘宜;諏訪 靖拓・管昌権・山内 幸正・酒井健;Xin Yan・Ken Sakai・Hironobu Ozawa;管 昌権・山内 幸正・酒井 健
• 通讯作者: 管 昌権・山内 幸正・酒井 健

Functional-molecule-modified mesoporous TiO2 electrodes for water splitting and CO2 reduction

用于水分解和 CO2 还原的功能分子修饰介孔 TiO2 电极

• 发表时间: 2022
• 作者: 國久保透真・酒井健;合屋祐輝・菊永竜馬・酒井 健・小澤弘宜;諏訪靖拓・管 昌権・山内幸正・酒井 健;河村佳央理・山内幸正・酒井健;中島直人・酒井 健・小澤弘宜;Hironobu Ozawa;Ken Sakai;Ken Sakai;Hironobu Ozawa
• 通讯作者: Hironobu Ozawa

オタワ大学(カナダ)

渥太华大学（加拿大）

ピリジン誘導体の添加に基づくCo-NHC錯体の水素生成触媒特性制御

基于吡啶衍生物加成控制Co-NHC配合物产氢催化性能

• 发表时间: 2023
• 作者: 植村一広;長谷川遥;高森敦志;諏訪靖拓・管 昌権・山内幸正・酒井 健
• 通讯作者: 諏訪靖拓・管 昌権・山内幸正・酒井 健