金属クロリン二量体を用いた高効率触媒システムの構築

利用金属二氢卟酚二聚体构建高效催化剂体系

• 批准号: 13J00727
• 负责人: 間瀬 謙太朗
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J00727/
• 关键词: 人工光合成; 過酸化水素; 光電気化学; 太陽光エネルギー変換; 燃料電池; 電極触媒; 金属有機構造体; 酸素還元; 水の酸化; 均一系酸素還元触媒; 不均一系半導体光触媒; 太陽光エネルギー変換効率; コバルトクロリン; 過酸水素; 酸素還元有機触媒; クロム5価コロール錯体; 可視光応答性光触媒; 1ステップ

金属クロリン錯体を用いた酸素還元反応の触媒反応機構解明および高効率化に関する研究が大きく進展した。酸素還元電極触媒を光触媒を用いた水の酸化系と組み合わせることで、水と酸素のみを原料とする光触媒的過酸化水素生成へと研究を展開した。酸素の２電子還元で得られる過酸化水素は常温常圧で液体であるため体積当たりのエネルギー密度が高く、水素と比べて貯蔵・運搬が容易である。また生成した過酸化水素は過酸化水素を用いた燃料電池の場合、理論上では水素燃料電池とほぼ同等の開放電圧（1.09 V）を得ることができ、必要なときに効率よく電気エネルギーへと変換することが出来る。本研究では、２室型光電気化学セルを用いたシステムで世界最高活性の太陽光エネルギー変換効率を達成するなど世界トップレベルの研究成果をあげた。この成果を取りまとめてNature Communicationsに投稿し、採択された。本論文を作成するにあたり、国内、国際学会に積極的に参加して国内外の関連研究者の意見を聞いて参考にした。その後、２室型光電気化学セルで用いるカソード電極触媒のさらなる活性向上を目指して、その基礎知識と電極触媒作製のノウハウを得るために米国留学し、金属有機構造体(MOF)を用いた電極触媒の合成に成功した。

已经对使用金属氯蛋白复合物和提高效率的研究对氧还原反应的催化反应机制进行了研究。通过将氧还原电催化剂与光催化水氧化系统相结合，已经对光催化氢的产生进行了研究，该氧化氢的产生仅使用水和氧作为原料。通过氧气的两电子还原获得的过氧化氢在室温和正常压力下是液体，因此每体积的能量密度更高，使其比氢更容易存储和运输。此外，在使用过氧化氢的燃料电池的情况下，产生的过氧化氢可以获得与氢燃料电池相当的开路电压（1.09 V），并可以在必要时有效地转化为电能。在这项研究中，我们实现了世界一流的研究结果，例如使用两腔光电化学细胞使用系统实现世界上最活跃的太阳能转化效率。结果已编译并提交给自然通讯并被接受。在创建本文时，我积极参加了国内和国际学术会议，并听取了日本和国外相关研究人员的观点，并将其作为参考。之后，为了进一步改善在两腔光电化学细胞中使用的阴极电催化剂的活性，他在美国研究了以在制备电催化剂时获得基本知识和知识，并成功地使用金属有机结构（MOFS）成功合成电催化剂。

项目成果

コバルトクロリン錯体を酸素還元触媒に用いた水を電子源とする光駆動過酸化水素生成

使用水作为电子源，使用钴氯络合物作为氧还原催化剂，光驱动过氧化氢的产生

• 发表时间: 2014
• 作者: 間瀬謙太朗;洪達超;山田裕介;福住俊一
• 通讯作者: 福住俊一

コバルトクロリン錯体を触媒とする酸素還元反応

钴二氢卟酚络合物催化的氧还原反应

• 发表时间: 2013
• 作者: Kondo N;Ohno Y;Yamagata M;Obara T;Seki N;Kitamura T;Naganuma T;Kihara A;間瀬 謙太朗
• 通讯作者: 間瀬 謙太朗

ノースウエスタン大学(米国)

西北大学（美国）

可視光応答型光触媒とコバルトクロリン錯体を用いた光電気化学セルによる海水中での過酸化水素生成

使用可见光响应光催化剂和钴氯络合物的光电化学电池在海水中生产过氧化氢

• 发表时间: 2015
• 作者: 間瀬謙太朗;洪達超;山田裕介;福住俊一
• 通讯作者: 福住俊一

Photocatalytic reduction of CO2 and H2O to CO and H2 with a cobalt chlorin complex adsorbed on multi-walled carbon nanotubes

• DOI: 10.1039/c6cy00376a
• 发表时间: 2016-01-01
• 期刊: CATALYSIS SCIENCE & TECHNOLOGY
• 影响因子: 5
• 作者: Aoi, Shoko;Mase, Kentaro;Fukuzumi, Shunichi
• 通讯作者: Fukuzumi, Shunichi