金属ポルフィリン錯体触媒による超高エネルギー効率での水分解/酸素発生

使用金属卟啉配合物催化剂的超高能效水分解/制氧

• 批准号: 10F00037
• 负责人: 成田 吉徳
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10F00037/
• 关键词: 水分解; 過電圧; 電解触媒; 水素生成; エネルギー効率; 水の酸化; 卑金属イオン; 水の分解触媒; 電解

水の4電子酸化反応は、植物等の光合成における当該反応の研究から水素エネルギー社会におけるグリーン水素の効率的生産に至るまで、環境に負荷を与えず、かつ理論的に高効率で物理エネルギー(光、電力など)を化学エネルギー(燃焼等によりへと変換する反応として重要であり、世界中で急速に研究展開されている領域である。現在、世界中で競って研究がされている「人工光合成」反応の成否は如何に水を低エネルギーで完全分解できるかにかかっている。この目的を実現するため本年度は次の目標で研究を進め、以下の成果を得た。1.開発した水分解触媒の人工光合成系への適用本研究で開発したマンガンポルフィリン二量体は極めて低過電圧で水分解を触媒的に行える。この電気化学的特性は、色素増感型太陽電池における増感色素の酸化体の還元電位と水の酸化電位の中間に位置する。そこで色素増感太陽電池の原理を適用し、ルテニウム錯体とマンガンポルフィリン二量体を二酸化チタンナノ粒子表面に共修飾した電極を用いて水溶液中において可視光照射による水分解反応を行った。その結果、バイアス電位を電極間に適用すること無く、光照射により色素吸収長波長末端670nmまで光応答電流が観測され、475nmにおける量子収率は約3%に達した。また、光照射による酸素/水素発生が観測され、その定量により90%以上の電流効率で水分解が可能となった。2.コバルト錯体による水分解反応各種金属錯体を検討することにより、新たに含窒素配位子を持つコバルト錯体が水分解に適した性能を有することを見いだした。水溶性錯体として均一水溶液中での電解を行うと中性溶液付近で過電圧が最小となった。また、この電極を用いて連続水分解反応を行うと24時間後においても電解電流の低下は見られず高い耐久性を有していることが明らかとなった。

Photosynthesis of water by acidizing 4 electrons, plants, etc. This is an important step in the study of water consumption, such as water consumption, environmental pollution, environmental pollution and environmental pollution. The "rapid" research in the world has opened up a wide range of research fields. At present, in the world, the study of artificial photosynthesis is very important in the study of artificial photosynthesis. The purpose of this study is to ensure that the progress of this year's annual study has been completed and the following "results" have been obtained. 1. The application of water hydrolytic catalyst artificial photosynthesis system in this study has been carried out in order to improve the performance of water hydrolytic catalyst by electricity. The characteristics of electrochemistry, the sensitivity of pigments in the cell, the concentration of pigments in the acidified body, the position in the potential of water acidizing, and the position of pigments in the potential. The pigment is too sensitive to the principle of electrophoresis. the principle is that the two-body dicarboxylic acid is used. The surface of the particles is co-modified. The temperature in the aqueous solution can be used to illuminate the temperature in the aqueous solution. The result of the experiment shows that the room temperature of the room temperature is free, and the long-wavelength end of the long-wavelength 670nm emission photometer responds to the current temperature and the 475nm temperature. The quantum rate is about 3%. It is possible that the electricity current rate is more than 90% and the water solubility may be affected by light irradiation and light irradiation. two。 The water dissociation of all kinds of metals, the ligand containing asphyxiation and the performance of water dissociation are different. The solution of water-soluble wrong body is homogeneous in aqueous solution, and the neutral solution is close to the minimum temperature. After 24 hours, the battery has a low temperature, a low temperature, and a high durability.

项目成果

Efficient water oxidation with cobalt and manganese porphyrin dimers assembled on metal oxide surface

利用金属氧化物表面组装的钴和锰卟啉二聚体进行高效水氧化

• 发表时间: 2011
• 作者: Z.N.Zahran;T.Ohta;Y.Naruta
• 通讯作者: Y.Naruta

Efficient water oxidation with a robust hexa-phosphonate-manganese porphyrin dimer catalyst anchored to ITO surface

使用固定在 ITO 表面的强大的六膦酸锰卟啉二聚体催化剂进行有效的水氧化

• 发表时间: 2011
• 作者: Eman A. Mohamed; Zaki N. Zahran;Takehiro Ohta;Yoshinori Naruta
• 通讯作者: Yoshinori Naruta

Studying the mechanism of molecular catalyst fixation on the nanoporous Ti02 thin film developed by chemical and thermal treatments of titanium metal for water splitting and fuel cell applications

研究通过钛金属化学和热处理开发的纳米多孔 TiO2 薄膜上的分子催化剂固定机制，用于水分解和燃料电池应用

• 发表时间: 2013
• 作者: R. Khanna;S. Yamaguch;T. Matsushita;T. Kokubo;Y. Naruta;T. Ohta;and H. Takadama
• 通讯作者: and H. Takadama

色素―触媒共修飾電極を用いた効率的な水の光分解反応

使用染料-催化剂共修饰电极进行水的高效光解反应

• 发表时间: 2013
• 作者: 劉 博、ZAHRAN;Zaki;N.、太田 雄大、成田 吉徳
• 通讯作者: N.、太田 雄大、成田 吉徳

Development of Water-Oxidation Molecular Catalysts toward Artificial Photosynthesis

人工光合作用水氧化分子催化剂的开发

• 发表时间: 2011
• 作者: E.A.Mohamed;Z.N.Zahran;T.Ohta;Y.Naruta;Hideki MATSUOKA;Y.Naruta
• 通讯作者: Y.Naruta