ビピリジン分子による電解水素発生の促進--有機分子による反応活性サイトの創成

摘要

AgやCu電極に4，4，ビビリジン（BPY）を吸着させると，アルカリ性·中性電解液における水電解水素発生の効率が20倍以上増加することを見いだした．この水素発生促進効果のメカニズムを調べるために，水素発生中のBPYの構造変化を赤外分光法を用いて調べた．その結果，BPYのN原子のlonepairに水素原子が付加してから水素が発生することが分かった．N原子のlonepairはAgやCuよりもプロトン親和力が高いので，水分解の律速過程である水分子からのプロトン引き抜きを容易にするため水素発生を促進したと考えられる．興味深いことに，BpYの場合，lonepairがプロトンを配位し電極から電子移動を受けると，N原子の電子配置がsp~2からsp~3へシフトし，もう一つlonepairが出現する．その結果，合計2つの水素原子を配位でき，H_2を直接発生させる反応活性サイトになることができる．