ＤＮＡ－金属錯体複合触媒を用いた電気化学的な二酸化炭素還元反応の開発

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本研究はDNAと金属錯体からなるハイブリッド触媒系を新規に開発するものである。従来の触媒系では金属錯体周辺の配位環境を厳密に制御することは困難であったのに対し、本触媒系はDNAの周期的構造を利用することによって、金属錯体の固定位置、周囲の第二配位圏の環境を厳密に制御することを狙っている。従来系は金属錯体と固体半導体の組み合わせが多いが、この系では金属錯体周辺における分子レベルの制御が困難である。一方、本研究はDNAと金属錯体からなるハイブリッド触媒系の創出を目指している。DNAを用いることで導電性を確保しつつ、金属錯体の第二配位圏の環境を制御することが可能となる。この仮説のもと、本ハイブリッド触媒系はDNAの導電性を利用した電気化学的な触媒反応に供することを想定している。申請者の研究室では電気化学的な二酸化炭素還元反応の開発を行っている。申請者はここで培った知見をもとに、本ハイブリッド触媒系を用いた二酸化炭素等の小分子変換反応開発に取り組んでいる。本年度はイリジウム、ルテニウム、鉄をそれぞれ含む金属錯体を新たに開発し、可視光照射下においてこれらが二酸化炭素還元反応に対して優れた触媒活性を示すことを見出した。類似の配位子を用いているのにも関わらず、中心金属の種類によって生成物選択性や触媒の性能・耐久性が大きく変化することは特筆すべき点である。本研究結果はすべて査読を経て国際論文誌に既に掲載済みである。今後は本金属錯体を用いてハイブリッド触媒系を創出し、狙いの電気化学的な二酸化炭素還元反応に応用することを想定している。