金属錯体触媒を用いた水の完全分解反応と二酸化炭素還元反応に関する研究
キーワード:水素生成触媒、酸素生成触媒、水の可視光分解、水素エネルギー、金属錯体
2012.04~2024.03.
山内 幸正(やまうち こうせい) | データ更新日:2023.11.27 |
主な研究テーマ
従事しているプロジェクト研究
JSTさきがけ「アルカリ水光分解を促進する分子性触媒の創製と制御」
2022.10~2026.03, 代表者:山内幸正, 九州大学.
2022.10~2026.03, 代表者:山内幸正, 九州大学.
研究業績
主要著書
主要原著論文
1. | Natsuki Taira, Kosei Yamauchi, Ken Sakai, Intracluster O–O Coupling Pathway Evidenced for an Anderson-Type Single-Cobalt Polymolybdate Water Oxidation Catalyst, ACS Catalysis, 10.1021/acscatal.2c05925, 3211-3223, 2023.02. |
2. | Fumika Sueyoshi, Xian Zhang, Kosei Yamauchi, Ken Sakai, Controlling the Photofunctionality of a Polyanionic Heteroleptic Copper(I) Photosensitizer Using Its Ion‐pair Formation with Polycationic Ammonium in Aqueous Media, Angewandte Chemie International Edition, 10.1002/anie.202217807, 2023.01, 水溶性銅(I)光増感剤がアルキルアンモニウムとイオン会合体を形成することで、励起状態の無輻射失活を促進する水との相互作用を軽減し、発光寿命並びに量子収率が劇的に向上することを見出した。さらに、そのようなイオン会合体形成に基づく励起状態の長寿命化を利用し光化学的二酸化炭素還元反応の活性を大幅に向上できることを実証した。. |
3. | Keita Kuge, Kosei Yamauchi and Ken Sakai, Theoretical study on the mechanism of the hydrogen evolution reaction catalyzed by platinum subnanoclusters, Dalton Transactions, 10.1039/D2DT02645G, 52, 583-597, 2022.11. |
4. | Arnau Call, Mihaela Cibian, Kosei Yamauchi, Ken Sakai, Visible-light-driven reduction of CO2 to CO in fully aqueous media using a water-soluble cobalt porphyrin, Sustainable Energy and Fuels, 10.1039/d2se00291d, 6, 9, 2160-2164, 2022.04, Herein we report a water-soluble cobalt porphyrin that efficiently catalyzes the photoreduction of CO2 in fully aqueous media. Under visible light irradiation CO is produced as a main product (TONCO = 2500, TOFCO = 1200 h−1) with a good selectivity over H2 production (SelCO2 = 74%).. |
5. | Yuto Sakaguchi, Arnau Call, Kosei Yamauchi, Ken Sakai, Catalysis of CO2 reduction by diazapyridinophane complexes of Fe, Co, and Ni: CO2 binding triggered by combined frontier MO associations involving a SOMO, Dalton Transactions, 10.1039/d1dt01877a, 2021.08, The Fe- and Co-based molecular catalysts are found to utilize multiple sets of frontier MO associations at the CO2 binding by including one of the SOMOs in a high-spin Fe( |
6. | Xian Zhang, Kosei Yamauchi, Ken Sakai, Earth-Abundant Photocatalytic CO2 Reduction by Multielectron Chargeable Cobalt Porphyrin Catalysts: High CO/H2 Selectivity in Water Based on Phase Mismatch in Frontier MO Association, ACS Catalysis, 10.1021/acscatal.1c02475, 11, 16, 10436-10449, 2021.08. |
7. | Koichi Yatsuzuka, Kosei Yamauchi, Ken Sakai, Redox tuning in Pt(bpy)-viologen catalyst-acceptor dyads enabling photocatalytic hydrogen evolution from water, Chemical Communications, 10.1039/D1CC00903F, 57, 42, 5183-5186, 2021.05. |
8. | Koichi Yatsuzuka, Kosei Yamauchi, Ken Kawano, Hironobu Ozawa, Ken Sakai, Improving the overall performance of photochemical H |
9. | Keita Koshiba, Kosei Yamauchi, Ken Sakai, A Nickel Dithiolate Water Reduction Catalyst Providing Ligand-Based Proton-Coupled Electron-Transfer Pathways, Angewandte Chemie - International Edition, 10.1002/anie.201700927, 56, 15, 4247-4251, 2017.03, [URL], A nickel pyrazinedithiolate ([Ni(dcpdt)2]2−; dcpdt=5,6-dicyanopyrazine-2,3-dithiolate), bearing a NiS4 core similar to the active center of [NiFe] hydrogenase, is shown to serve as an efficient molecular catalyst for the hydrogen evolution reaction (HER). This catalyst shows effectively low overpotentials for HER (330–400 mV at pH 4–6). Moreover, the turnover number of catalysis reaches 20000 over the 24 h electrolysis with a high Faradaic efficiency, 92–100 %. The electrochemical and DFT studies reveal that diprotonated one-electron-reduced species forms at pH |
主要学会発表等
1. | Kosei Yamauchi, Ken Sakai, PHOTOCHEMICAL HYDROGEN PRODUCTION FROM WATER CATALYZED BY ROBUST MOLECULAR CATALYSTS, 41st International Conference on Coordination Chemistry (ICCC41), 2014.07. |
2. | Kosei Yamauchi, Ken Sakai, Photochemical Hydrogen Production from Water Promoted by Robust Platinum(II) Molecular Catalysts, 1st International Symposium on Chemical Energy Conversion Processes (ISCECP-1), 2013.07. |
3. | Kosei Yamauchi, Thermal H2 Production and Activation Catalyzed by Pt(II)-based Molecular Catalysts, Invited Lecture at Department of Chemistry, Simon Fraser University, 2012.06, [URL]. |
学会活動
学協会役員等への就任
2020.04~2021.03, 配位化合物の光機能研究会, 庶務.
2018.03~2020.03, 錯体化学若手の会, 運営委員.
2017.04~2018.03, 錯体化学若手の会, 運営委員.
2014.09~2021.03, 配位化合物の光機能研究会 将来構想委員会, 委員.
学会大会・会議・シンポジウム等における役割
2012.11, 第1回錯体化学若手の会 九州・沖縄支部勉強会 世話人, 企画立案・運営等.
2016.08, 錯体化学若手研究会 錯体化学若手の会夏の学校2016 世話人代表(総参加者129名), 企画立案・運営等.
2017.09, 錯体化学会第67回討論会シンポジウムS04「New Aspects of Photofunctional Interfaces Based on Coordination Chemistry」 世話人, 企画立案・運営等.
2018.03~2018.09, 第43回錯体化学国際会議(ICCC2018) 事務局(総参加者2,500名), 企画立案・運営等.
2019.09, 錯体化学会第69回討論会シンポジウムS04「Coordination Chemistry Unveiled in Homogeneous Solutions」 開催責任者(来場者約90名), 企画立案・運営等.
2015.03.26~2015.03.29, 日本化学会第95春季年会(2015), 座長(Chairmanship).
2014.09.18~2014.09.20, 錯体化学会第64回討論会, 座長(Chairmanship).
2014.03.27~2014.03.30, 日本化学会第94春季年会(2014), 座長(Chairmanship).
2013.11.02~2013.11.04, 錯体化学会第63回討論会, 座長(Chairmanship).
2012.09.24~2012.09.24, 太陽光エネルギーによる物質変換に関するシンポジウム, 座長(Chairmanship).
受賞
The 2nd Yonsei University BK21/Kyushu University Global-COE Joint Symposium on‘Frontier Molecular Systems’, Poster Award Winner, 2009.09.
錯体化学若手の会夏の学校2010、学生講演賞, 2010.08.
日本学生支援機構 特に優れた業績による大学院第一種奨学生返還免除の認定(全額免除), 2010.03.
The 5th International Symposium on Solar Fuels and Solar Cells, Excellent Poster Award, 2016.10.
第34回井上研究奨励賞, 井上科学振興財団, 2018.02.
第29回配位化合物の光化学討論会、Journal of Materials Chemistry A Prize, The Royal Society of Chemistry, 2017.08.
第29回配位化合物の光化学討論会、優秀講演賞, 複合系の光機能研究会, 2017.08.
研究資金
科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)
2010年度~2012年度, 特別研究員奨励費, 白金錯体を触媒とする水からの水素生成反応の速度論的研究.
2012年度~2012年度, 研究活動スタート支援, 代表, 水からの水素生成を駆動する高活性ニッケル錯体触媒の創出.
2013年度~2015年度, 若手研究(B), 代表, 高い触媒活性と耐久性を併せ持つ水素生成触媒の創出と触媒反応機構の解明.
2018年度~2020年度, 基盤研究(C), 代表, 金属錯体への特異的なプロトン共役電子移動により促進される多電子還元反応系の構築.
2021年度~2023年度, 基盤研究(C), 二酸化炭素の高選択的逐次多電子還元を駆動する金属錯体反応場の構築と制御.
2021年度~2023年度, 基盤研究(B), 分担, カーボンナイトライド集積体を基盤とした分子性光燃料生成デバイスの開発.
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