JPH02172535A - 新規な水の光分解触媒 - Google Patents
新規な水の光分解触媒Info
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- JPH02172535A JPH02172535A JP63328516A JP32851688A JPH02172535A JP H02172535 A JPH02172535 A JP H02172535A JP 63328516 A JP63328516 A JP 63328516A JP 32851688 A JP32851688 A JP 32851688A JP H02172535 A JPH02172535 A JP H02172535A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
- C01B3/042—Decomposition of water
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
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- Inorganic Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、水を光分解して水素を製造する際に使用する
新規な不均一系触媒に関するものである。
新規な不均一系触媒に関するものである。
石油危機以降、石油や石炭などの化石エネルギーの枯渇
が真剣に討議され、化石エネルギーの代替エネルギー源
として、また空気を汚さないクリーンなエネルギー源と
して、水素の使用が提案されている。
が真剣に討議され、化石エネルギーの代替エネルギー源
として、また空気を汚さないクリーンなエネルギー源と
して、水素の使用が提案されている。
そして、水素の製造方法として、水を太陽光で分解(光
分解)して製造する方法が有力視されている。この方法
は、極端に言えば水に太陽光を照射するだけのもので、
ほかに電気、熱などのエネルギーを必要としない。分解
の化学式は次のとおりである。
分解)して製造する方法が有力視されている。この方法
は、極端に言えば水に太陽光を照射するだけのもので、
ほかに電気、熱などのエネルギーを必要としない。分解
の化学式は次のとおりである。
1(20−一→11□+1/2 o2↑ただし、酸化さ
れ易いもの例えばアルコールその他の有機物が共存して
いるときは、酸素は生成しない。
れ易いもの例えばアルコールその他の有機物が共存して
いるときは、酸素は生成しない。
しかし、水の光分解には適当な触媒(光触媒)が必要で
あり、これまで例えば Ti01や5rTiO1粒子が
提案されている。
あり、これまで例えば Ti01や5rTiO1粒子が
提案されている。
しかしながら、Ti(h粒子は、還元力、酸化力ともに
強いが、活性点を作るためにptやRu5t等の貴金属
を担持させなければ水素、酸素の生成はほとんど認めら
れない、従って、PtやRung等の貴金属を担持させ
るために触媒の製造プロセスが2段階になることと貴金
属という高価な原料を使用することから製造コストが高
いという欠点を有していた。また、5rTiOs粒子も
NiOやRhを担持させなければ、水素、酸素を生成
させることができず、製造コストが高い、水素生成活性
も余り高くない、という欠点を有していた。
強いが、活性点を作るためにptやRu5t等の貴金属
を担持させなければ水素、酸素の生成はほとんど認めら
れない、従って、PtやRung等の貴金属を担持させ
るために触媒の製造プロセスが2段階になることと貴金
属という高価な原料を使用することから製造コストが高
いという欠点を有していた。また、5rTiOs粒子も
NiOやRhを担持させなければ、水素、酸素を生成
させることができず、製造コストが高い、水素生成活性
も余り高くない、という欠点を有していた。
従って、本発明の目的は、貴金属その他の担持成分を担
持させるプロセスが必要でなく、かつ貴金属を使用しな
いので製造コストが安価で、そして活性の高い[水を光
分解して水素を生成するための不均一系触媒」を提供す
ることにある。
持させるプロセスが必要でなく、かつ貴金属を使用しな
いので製造コストが安価で、そして活性の高い[水を光
分解して水素を生成するための不均一系触媒」を提供す
ることにある。
本発明者らは、鋭意研究の結果、下記に説明する化合物
が目的とする触媒として極めて有用であることを見い出
し、本発明を成すに至った。
が目的とする触媒として極めて有用であることを見い出
し、本発明を成すに至った。
従って、本発明は、
「−最大■:
CA−−+B−Offllや、〕
(式中、Aはアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素
、希土類金属元素及び遷移 金属元素からなる群から選択された 1種又は2種以上の原子であり、 BはTi、 Nb又はTaから選択された1種又は2種
以上の原子であり、 nは1〜7の整数であり、 Uは原子団の価数である。) で表される層状のアニオン原子団と、 眉間に存在する水素、アルカリ金属元素、アルカリ土類
金属元素及び3B族元素からなる群から選択された1種
又は2f4以上のカチオンMとからなり、全体として、 分子式: M、(A、、、+B、Os、、−+)で表さ
れる積層構造の化合物からなることを特徴とする水の光
分解触媒」 を提供する。
、希土類金属元素及び遷移 金属元素からなる群から選択された 1種又は2種以上の原子であり、 BはTi、 Nb又はTaから選択された1種又は2種
以上の原子であり、 nは1〜7の整数であり、 Uは原子団の価数である。) で表される層状のアニオン原子団と、 眉間に存在する水素、アルカリ金属元素、アルカリ土類
金属元素及び3B族元素からなる群から選択された1種
又は2f4以上のカチオンMとからなり、全体として、 分子式: M、(A、、、+B、Os、、−+)で表さ
れる積層構造の化合物からなることを特徴とする水の光
分解触媒」 を提供する。
但し、mはl又は2であり、カチオンMの価数にmを掛
けた積は、Uに等しい。
けた積は、Uに等しい。
−a式Iに於いてAで表したアルカリ金属元素、アルカ
リ土類金属元素、希土類金属元素及び遷移金属元素から
なる群から選択された元素としては、具体的には例えば
、Nas Ca5Srs I−as Nd、、 Ers
Cr5Fe、 Co又はNiが含まれる。
リ土類金属元素、希土類金属元素及び遷移金属元素から
なる群から選択された元素としては、具体的には例えば
、Nas Ca5Srs I−as Nd、、 Ers
Cr5Fe、 Co又はNiが含まれる。
また、カチオンMなる元素には、具体的には例えば8%
LtSNa、 K% Rb5C1lXSr、T1等が
含まれる。
LtSNa、 K% Rb5C1lXSr、T1等が
含まれる。
分子式: M −(A −+ B −03、、や、〕で
表される本発明の触媒のうち、特にMが水素であるもの
は活性が高いので好ましい。
表される本発明の触媒のうち、特にMが水素であるもの
は活性が高いので好ましい。
分子式: M、 (An−+l3103@や、〕なる化
合物は、それ自体公知のものであるが、その製造例の一
例を説明すると以下の通りである。
合物は、それ自体公知のものであるが、その製造例の一
例を説明すると以下の通りである。
各元素の酸化物、炭酸塩又は硝酸塩等を目的化合物の原
子比通りに秤量し、アルミナ乳鉢で混合する。この混合
物を白金ルツボ中で1000−1300℃で5〜30時
間空気中で焼成する。この焼成物をアルミナ乳鉢で粉砕
混合する。これを更に上記条件で再焼成すると、目的物
が得られる。
子比通りに秤量し、アルミナ乳鉢で混合する。この混合
物を白金ルツボ中で1000−1300℃で5〜30時
間空気中で焼成する。この焼成物をアルミナ乳鉢で粉砕
混合する。これを更に上記条件で再焼成すると、目的物
が得られる。
こうして得られた目的物は、粉末X線回折により層状化
合物であることが確認された。
合物であることが確認された。
また、上記のように固相反応で合成された化合物を、酸
又は硝酸塩水溶液等でイオン交換を行なうことにより、
層状構造を保ったまま別の化合物に変換(合成)するこ
とができる。イオン交換の方法には、例えば、元の化合
物を交換したいイオンを含む適当な濃度の水溶液に加え
、室温又は加温下に10時間〜10日間撹拌する方法が
ある。
又は硝酸塩水溶液等でイオン交換を行なうことにより、
層状構造を保ったまま別の化合物に変換(合成)するこ
とができる。イオン交換の方法には、例えば、元の化合
物を交換したいイオンを含む適当な濃度の水溶液に加え
、室温又は加温下に10時間〜10日間撹拌する方法が
ある。
本発明で使用される化合物の形状は、光を有効に利用す
るために表面積の大きい粒子であるべきであり、その粒
径は出来るだけ小さいほうが好ましいが、現在の技術で
は、0.1μ以下にすることは難しい。従って、一般に
は0.1〜lOμ好ましくは0.1〜1μが適当である
。
るために表面積の大きい粒子であるべきであり、その粒
径は出来るだけ小さいほうが好ましいが、現在の技術で
は、0.1μ以下にすることは難しい。従って、一般に
は0.1〜lOμ好ましくは0.1〜1μが適当である
。
粒子に粉砕するには、慣用的な粉砕手段例えばボールミ
ルを用いれば容易である。
ルを用いれば容易である。
また、製造コストの上昇が差支えなければ、本発明の触
媒粒子に前述のptやRh等の貴金属などを担持させて
もよい、その場合には、光触媒活性が一層高まるものも
ある。
媒粒子に前述のptやRh等の貴金属などを担持させて
もよい、その場合には、光触媒活性が一層高まるものも
ある。
本発明の触媒は、水を光分解するために使用されるが、
その場合の水は、水の他に糞尿、有m廃棄物、有機汚泥
等の有機物あるいは無機物が含まれていてもよい。
その場合の水は、水の他に糞尿、有m廃棄物、有機汚泥
等の有機物あるいは無機物が含まれていてもよい。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。
明はこれに限定されるものではない。
C実施例!〕
Ki CChを7.08g −Lag Ozを16.7
0g、NbzOaを27.25g それぞれ秤量し、
これらを乳鉢で混合した後、白金ルツボに入れて、空気
中で1100℃で20時間焼成した。
0g、NbzOaを27.25g それぞれ秤量し、
これらを乳鉢で混合した後、白金ルツボに入れて、空気
中で1100℃で20時間焼成した。
この焼成物を、アルミナ乳鉢で粉砕混合した後、再度上
記条件で焼成した。
記条件で焼成した。
得られた焼成物を乳鉢で粒径10μ#以下に粉砕した。
こうして得られた粉末は、粉末X線回折によりK (L
aNbt off )であることが同定された。
aNbt off )であることが同定された。
〔実施例2〕
KxCOxを6.19g 、 CaC01を17.94
g。
g。
Nb、 0%を35.72g それぞれ秤量し、これ
らを乳鉢で混合した後、白金ルツボに入れて、空気中で
1200℃で10時間焼成した。
らを乳鉢で混合した後、白金ルツボに入れて、空気中で
1200℃で10時間焼成した。
この焼成物を、アルミナ乳鉢で粉砕混合した後、再度上
記条件で焼成した。
記条件で焼成した。
得られた焼成物を乳鉢で粒径lOμ−以下に粉砕した。
こうして得られた粉末は、粉末Xv1.回折によりK
(CagNbsO+。〕であることが同定された。
(CagNbsO+。〕であることが同定された。
〔実施例3〕
実施例2のK (CaJb、O,、)粉末を11.16
g、NaNbO5を3.28gそれぞれ秤量し、これ
らを乳鉢で混合した後、白金ルツボに入れて、空気中で
1300℃で10時間焼成した。
g、NaNbO5を3.28gそれぞれ秤量し、これ
らを乳鉢で混合した後、白金ルツボに入れて、空気中で
1300℃で10時間焼成した。
この焼成物を、アルミナ乳鉢で粉砕混合した後、再度上
記条件で焼成した。
記条件で焼成した。
得られた焼成物を乳鉢で粒径10μ−以下に粉砕した。
こうして得られた粉末は、粉末X線回折によりK CN
aCaJbaOrs〕であることが同定された。
aCaJbaOrs〕であることが同定された。
〔実施例4〕
実施例2のK (CaJbsOto)粉末を5g取り、
これを100m1の5N硝酸水溶液に加えて、室温にて
20時間撹拌し、イオン交換を行なった。
これを100m1の5N硝酸水溶液に加えて、室温にて
20時間撹拌し、イオン交換を行なった。
イオン交換した生成物をろ過し乾燥した。
こうして得られた粉末は、層状構造が保持されたH (
CazNbxOl+1)であることが粉末XvA回折に
より同定された。
CazNbxOl+1)であることが粉末XvA回折に
より同定された。
そのほか同様にして下記第1表記載の触媒を調製した。
5001 のフラスコにメタノール50m1と水300
m lと触媒1gを仕込み、マグ不チノクスクーラーで
撹拌しながら、500Wの高圧水根ランプで光を照射し
た。
m lと触媒1gを仕込み、マグ不チノクスクーラーで
撹拌しながら、500Wの高圧水根ランプで光を照射し
た。
照射後、1時間毎に水素の生成量をガスクロマトグラフ
ィーで測定し、定常活性を求めた。この結果を下記第1
表に示す。
ィーで測定し、定常活性を求めた。この結果を下記第1
表に示す。
なお、ここでは、水にメタノールを添加しているが、こ
れは触媒の活性を評価し易いからである。
れは触媒の活性を評価し易いからである。
以上のとおり、本発明によれば、ptやRuO□等の貴
金属その他を担持させることなく、活性の高い触媒が得
られ、そのため触媒の製造コストが安価で済み、従って
水から安価に水素を製造することが可能になる。
金属その他を担持させることなく、活性の高い触媒が得
られ、そのため触媒の製造コストが安価で済み、従って
水から安価に水素を製造することが可能になる。
株式会社 ニコン
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 一般式 I : 〔A_n_−_1B_nO_3_n_+_1〕^−^u
(式中、Aはアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素
、希土類金属元素及び 遷移金属元素からなる群から選択 された1種又は2種以上の原子で あり、 BはTi、Nb又はTaから選択された1 種又は2種以上の原子であり、 nは1〜7の整数であり、 uは原子団の価数である。) で表される層状のアニオン原子団と、 層間に存在する水素、アルカリ金属元素、アルカリ土類
金属元素及び3B族元素からなる群から選択された1種
又は2種以上のカチオンMとからなり、全体として、 分子式:M_m〔A_n_−_1B_nO_3_n_+
_1〕で表される積層構造の化合物からなることを特徴
とする水の光分解触媒。 但し、mは1又は2であり、カチオンMの価数にmを掛
けた積は、uに等しい。 2 前記Mが水素であることを特徴とする請求項第1項
記載の水の光分解触媒。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63328516A JP2730111B2 (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | 新規な水の光分解触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63328516A JP2730111B2 (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | 新規な水の光分解触媒 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02172535A true JPH02172535A (ja) | 1990-07-04 |
JP2730111B2 JP2730111B2 (ja) | 1998-03-25 |
Family
ID=18211151
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63328516A Expired - Fee Related JP2730111B2 (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | 新規な水の光分解触媒 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2730111B2 (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08198601A (ja) * | 1994-03-29 | 1996-08-06 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | 層状構造を有するチタン酸化物及びその誘導体を光触媒とする水の分解方法 |
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