アザナフタレンのアニオン性およびジアニオン状態におけるアニオン性CO2活性化

窒素を含む多環式芳香族炭化水素（PAH）は、Nドープグラフェンの単一の塩基性部分であり、酸素還元反応をうまく生成するためにこれまで報告されている唯一の金属を含まない触媒です。Nドープグラフェンは、酸素還元の効率を高めるための材料として非常に有望です。さらに、二酸化炭素がアザ・ベンゼンに添加されると、アザ・ベンゼンのアニオン性窒素原子と二酸化炭素の炭素原子の間に電子付着時に連想化学反応があることが知られています。しかし、以前には、小さなAZAベンゼン部分に窒素原子が多くある場合、連想反応が常に発生するとは限らないことが報告されています。この研究では、理論シミュレーションを実施して、より多くの電子が窒素を含む多環式芳香族炭化水素のモデルシステムとしてのAZAナフタレンのCO2還元反応性を増加させるかどうかを判断しました。N-PAHの窒素原子と二酸化炭素中の炭素原子の間の関連化学反応は、アザナフタレンのアニオン性複合体と二酸化炭素では発生しなかったにもかかわらず、これらの複合体のすべての窒素原子で化学反応が発生したことがわかりました。余分な過剰電子を追加しました。したがって、より多くの電子を加えて陰イオン性特性を増加させると、窒素原子でCO2還元の効率が増加すると結論付けます。

Nitrogen-containing polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) is the single basic moiety in N-doped graphene, the only metal-free catalyst reported to date to successfully produce the oxygen reduction reaction. N-doped graphene is quite promising as a material to increase the efficiency of oxygen reduction. In addition, it is known that when carbon dioxide is added to aza-benzene, there will be an associative chemical reaction upon electron attachment between the anionic nitrogen atoms in the aza-benzene and the carbon atom in the carbon dioxide; however, it has previously been reported that when there are more nitrogen atoms in the small aza-benzene moiety, the associative reaction does not always occur. In this study, we carried out a theoretical simulation to determine whether more electrons increase the CO2 reductive reactivity of the aza-naphthalene as a model system of a nitrogen-containing polycyclic aromatic hydrocarbon. We found that even though an associative chemical reaction between nitrogen atoms in the N-PAH and carbon atoms in carbon dioxide did not occur in anionic complexes of aza-naphthalene and carbon dioxide, chemical reactions did occur in all the nitrogen atoms of these complexes when we added an extra excess electron. Therefore, we conclude that the efficiency of CO2 reduction will be increased in nitrogen atoms when more electrons are added to increase their anionic properties.