JPH0810625A - 二酸化炭素固定化用触媒及び二酸化炭素の固定化方法 - Google Patents
二酸化炭素固定化用触媒及び二酸化炭素の固定化方法Info
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-
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- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 二酸化炭素固定化用触媒及び該触媒を用いる
二酸化炭素の光学的固定化方法に関する。 【構成】 可視光励起型半導体を分子厚さで光透過
性基材に担持してなる二酸化炭素固定化用触媒及び
上記の触媒に二酸化炭素及び水を太陽光照射下で接触
させて二酸化炭素より含酸素炭化水素を合成する方法。
二酸化炭素の光学的固定化方法に関する。 【構成】 可視光励起型半導体を分子厚さで光透過
性基材に担持してなる二酸化炭素固定化用触媒及び
上記の触媒に二酸化炭素及び水を太陽光照射下で接触
させて二酸化炭素より含酸素炭化水素を合成する方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は二酸化炭素（ＣＯ2 ）固
定化用触媒及び二酸化炭素の光学的固定化方法に関す
る。
定化用触媒及び二酸化炭素の光学的固定化方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）粉末を用
いてＣＯ2 をメタノール及びメタンに転換する固定化方
法が知られている。この方法は通常、光触媒微粒子を懸
濁させた水溶液にＣＯ2 を吹き込みながら、紫外光を照
射するもので次のような問題点があった。反応後の触
媒の分離が困難、ＴｉＯ2 はそれ自身のバンドギャッ
プの特性から太陽光を用いることができない。
いてＣＯ2 をメタノール及びメタンに転換する固定化方
法が知られている。この方法は通常、光触媒微粒子を懸
濁させた水溶液にＣＯ2 を吹き込みながら、紫外光を照
射するもので次のような問題点があった。反応後の触
媒の分離が困難、ＴｉＯ2 はそれ自身のバンドギャッ
プの特性から太陽光を用いることができない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来法では、ＴｉＯ2
粉末にＣＯ2 ガスを接触させて同時に紫外光を照射し、
主にメタノールに転換する固定化方法である。ここで、
太陽光を用いてＣＯ2 の高い固定化率を達成するには、
太陽光のエネルギで励起しうる光触媒の開発及び生成物
質に対する高選択性が不可欠であるが、従来法には以下
の欠点がある。 （１）光触媒として酸化チタンを用いているために、太
陽光は利用できず、エネルギの高い紫外光によってのみ
光固定化反応が進行する。 （２）紫外光を利用する光触媒反応では生成物の分解反
応が進行し、固定化反応の見掛けの反応速度が小さい。
粉末にＣＯ2 ガスを接触させて同時に紫外光を照射し、
主にメタノールに転換する固定化方法である。ここで、
太陽光を用いてＣＯ2 の高い固定化率を達成するには、
太陽光のエネルギで励起しうる光触媒の開発及び生成物
質に対する高選択性が不可欠であるが、従来法には以下
の欠点がある。 （１）光触媒として酸化チタンを用いているために、太
陽光は利用できず、エネルギの高い紫外光によってのみ
光固定化反応が進行する。 （２）紫外光を利用する光触媒反応では生成物の分解反
応が進行し、固定化反応の見掛けの反応速度が小さい。
【０００４】本発明は上記技術水準に鑑み、太陽光のよ
うな可視光によって二酸化炭素を固定化し得る触媒及び
該触媒を用いての二酸化炭素の固定化方法を提供しよう
とするものである。
うな可視光によって二酸化炭素を固定化し得る触媒及び
該触媒を用いての二酸化炭素の固定化方法を提供しよう
とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は （１）可視光励起型半導体を分子厚さで光透過性基材に
担持してなることを特徴とする二酸化炭素固定化用触
媒。 （２）上記（１）記載の二酸化炭素固定化用触媒に二酸
化炭素及び水を太陽光照射下で接触させることを特徴と
する二酸化炭素より含酸素炭化水素の合成方法。 である。
担持してなることを特徴とする二酸化炭素固定化用触
媒。 （２）上記（１）記載の二酸化炭素固定化用触媒に二酸
化炭素及び水を太陽光照射下で接触させることを特徴と
する二酸化炭素より含酸素炭化水素の合成方法。 である。
【０００６】
【作用】本発明において使用される可視光励起型半導体
としてはＳｉＣ，ＣｄＳ，ＧａＰなどの紫外光域よりも
低エネルギの光で励起されるものがあげられる。また、
光透過性基材としては一般に石英ガラスが用いられ、そ
の形状は板状、ビーズ状、ファイバー状などいずれの形
状のものでもよい。光透過性基材に担持される可視光励
起型半導体の厚さは薄いほど触媒活性が高い。（量子サ
イズ効果）そのため、その担持厚さは単分子〜数分子厚
さの分子厚さにすべきである。光触媒（可視光励起型半
導体）の活性を向上させるには上述したように微粒子化
あるいは薄膜化が必要であるが、半導体を微粒子化ある
いは薄膜化するには限度があり、かつハンドリングも困
難になる。しかし光透過性基材の表面に半導体を薄膜で
形成させることは比較的容易であり、ハンドリングも良
好になる。（微粒子の散乱などが避けられる）また、こ
のように半導体を光透過性基材に担持させておくと、二
酸化炭素固定後の光触媒の分離が容易になる。半導体を
担持させる基材は光透過性のものであれば足りるが、さ
らに多孔質であれば光触媒が担持される幾何学的面積が
大きくなるので特に好ましい。上述した光触媒に太陽光
照射の下で二酸化炭素と水を接触させると、太陽光によ
って光触媒の半導体が励起して触媒能を発揮し、含酸素
炭化水素（メタノール、エタノール）が生成する。
としてはＳｉＣ，ＣｄＳ，ＧａＰなどの紫外光域よりも
低エネルギの光で励起されるものがあげられる。また、
光透過性基材としては一般に石英ガラスが用いられ、そ
の形状は板状、ビーズ状、ファイバー状などいずれの形
状のものでもよい。光透過性基材に担持される可視光励
起型半導体の厚さは薄いほど触媒活性が高い。（量子サ
イズ効果）そのため、その担持厚さは単分子〜数分子厚
さの分子厚さにすべきである。光触媒（可視光励起型半
導体）の活性を向上させるには上述したように微粒子化
あるいは薄膜化が必要であるが、半導体を微粒子化ある
いは薄膜化するには限度があり、かつハンドリングも困
難になる。しかし光透過性基材の表面に半導体を薄膜で
形成させることは比較的容易であり、ハンドリングも良
好になる。（微粒子の散乱などが避けられる）また、こ
のように半導体を光透過性基材に担持させておくと、二
酸化炭素固定後の光触媒の分離が容易になる。半導体を
担持させる基材は光透過性のものであれば足りるが、さ
らに多孔質であれば光触媒が担持される幾何学的面積が
大きくなるので特に好ましい。上述した光触媒に太陽光
照射の下で二酸化炭素と水を接触させると、太陽光によ
って光触媒の半導体が励起して触媒能を発揮し、含酸素
炭化水素（メタノール、エタノール）が生成する。
【０００７】
【実施例】可視光励起型半導体としてＳｉＣ，ＣｄＳ，
ＧａＰの粉体及びＳｉＣ，ＣｄＳ，ＧａＰを多孔質石英
ガラス上に薄膜状に調製したものについて、その活性を
評価した。薄膜状に調製した光触媒の代表としてＳｉＣ
薄膜型光触媒をあげ、その製造方法を下記に示す。多孔
質石英ガラス基材に反応ガスである四塩化珪素とメタン
を拡散させ、８００〜９００℃でプラズマＣＶＤ（化学
蒸着）処理を施して基材表面に分子厚さのＳｉＣ薄膜を
形成させた。光固定化反応にはこれを粉砕せず板状（１
５ｍｍ×１５ｍｍ）のまま使用した。上記多孔質石英ガ
ラスは組成としてＳｉＯ2 ：９６％、Ｂ2 Ｏ3 ：３％及
びその他成分よりなり、多孔度：２８ｖｏｌ％（空隙率
として）、平均孔径：４０Å、内表面積：２５０ｍ2 ／
ｇのものであった。
ＧａＰの粉体及びＳｉＣ，ＣｄＳ，ＧａＰを多孔質石英
ガラス上に薄膜状に調製したものについて、その活性を
評価した。薄膜状に調製した光触媒の代表としてＳｉＣ
薄膜型光触媒をあげ、その製造方法を下記に示す。多孔
質石英ガラス基材に反応ガスである四塩化珪素とメタン
を拡散させ、８００〜９００℃でプラズマＣＶＤ（化学
蒸着）処理を施して基材表面に分子厚さのＳｉＣ薄膜を
形成させた。光固定化反応にはこれを粉砕せず板状（１
５ｍｍ×１５ｍｍ）のまま使用した。上記多孔質石英ガ
ラスは組成としてＳｉＯ2 ：９６％、Ｂ2 Ｏ3 ：３％及
びその他成分よりなり、多孔度：２８ｖｏｌ％（空隙率
として）、平均孔径：４０Å、内表面積：２５０ｍ2 ／
ｇのものであった。
【０００８】図１に光固定化反応の実験装置の構成を示
す。１はＣＯ2 供給管であり、２は反応器｛１５０ｍｍ
（Ｗ）×４０ｍｍ（Ｄ）×３０ｍｍ（Ｈ）｝で、３は調
製した光触媒、４はｐＨ調製した反応液であり、５は石
英製の窓でこれを介して太陽光を照射した。反応器内の
圧力は６の圧力計でモニターした。
す。１はＣＯ2 供給管であり、２は反応器｛１５０ｍｍ
（Ｗ）×４０ｍｍ（Ｄ）×３０ｍｍ（Ｈ）｝で、３は調
製した光触媒、４はｐＨ調製した反応液であり、５は石
英製の窓でこれを介して太陽光を照射した。反応器内の
圧力は６の圧力計でモニターした。
【０００９】実験は粉体の光触媒及び調製した薄膜型触
媒を用いて常温常圧下で以下の方法で行った。 （１）可視光励起型光触媒３を２５０℃の電気炉中に二
時間置き前処理を施す。 （２）反応器２中で、この触媒を３ｍｌの純水中に静置
する。 （３）二酸化炭素を注入し反応器２内をパージする。
（３０分間） （４）二酸化炭素の注入を停止し反応器２内にＣＯ2 を
封入する。（常圧） （５）反応器２に太陽光を照射し、ＣＯ2 光固定化反応
を行う。（２時間） （６）反応による生成物は反応後に反応溶液及び反応器
内ガスを分析し同定・定量した。
媒を用いて常温常圧下で以下の方法で行った。 （１）可視光励起型光触媒３を２５０℃の電気炉中に二
時間置き前処理を施す。 （２）反応器２中で、この触媒を３ｍｌの純水中に静置
する。 （３）二酸化炭素を注入し反応器２内をパージする。
（３０分間） （４）二酸化炭素の注入を停止し反応器２内にＣＯ2 を
封入する。（常圧） （５）反応器２に太陽光を照射し、ＣＯ2 光固定化反応
を行う。（２時間） （６）反応による生成物は反応後に反応溶液及び反応器
内ガスを分析し同定・定量した。
【００１０】この実験で得られたメタノール及びエタノ
ールの生成速度、及び固定化効率を従来法と比較した結
果を以下の表１に示す。なお従来法とは上記実験におい
て薄膜形触媒の代わりに酸化チタンの微粉末を使用して
実施したものである。
ールの生成速度、及び固定化効率を従来法と比較した結
果を以下の表１に示す。なお従来法とは上記実験におい
て薄膜形触媒の代わりに酸化チタンの微粉末を使用して
実施したものである。
【００１１】
【表１】
【００１２】
（１）可視光で励起する半導体光触媒（ＳｉＣ、Ｃｄ
Ｓ、ＧａＰ）を用いているために太陽光によってＣＯ2
の光固定化反応が進行する。 （２）光触媒の薄膜化により触媒が高活性となる。 （３）光触媒の薄膜触媒については基材に固定化した触
媒であるため反応終了後の反応液と触媒との分離が容易
である。
Ｓ、ＧａＰ）を用いているために太陽光によってＣＯ2
の光固定化反応が進行する。 （２）光触媒の薄膜化により触媒が高活性となる。 （３）光触媒の薄膜触媒については基材に固定化した触
媒であるため反応終了後の反応液と触媒との分離が容易
である。
【図１】本発明の一実施例において使用したＣＯ2 光固
定化装置の説明図。
定化装置の説明図。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０７Ｃ 29/15 31/04 9155−4Ｈ 31/08 9155−4Ｈ // Ｃ０７Ｂ 61/00 ３００
Claims (2)
- 【請求項１】 可視光励起型半導体を分子厚さで光透過
性基材に担持してなることを特徴とする二酸化炭素固定
化用触媒。 - 【請求項２】 請求項１記載の二酸化炭素固定化用触媒
に二酸化炭素及び水を太陽光照射下で接触させることを
特徴とする二酸化炭素より含酸素炭化水素の合成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6146139A JPH0810625A (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 二酸化炭素固定化用触媒及び二酸化炭素の固定化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6146139A JPH0810625A (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 二酸化炭素固定化用触媒及び二酸化炭素の固定化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0810625A true JPH0810625A (ja) | 1996-01-16 |
Family
ID=15401030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6146139A Withdrawn JPH0810625A (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 二酸化炭素固定化用触媒及び二酸化炭素の固定化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0810625A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001239168A (ja) * | 2000-03-02 | 2001-09-04 | Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti | 多孔質ガラス膜への光触媒担持方法 |
| JP5830527B2 (ja) * | 2011-04-04 | 2015-12-09 | 株式会社日立製作所 | 半導体素子、水素製造システム、並びにメタンまたはメタノール製造システム |
| JP2017049906A (ja) * | 2015-09-04 | 2017-03-09 | 株式会社オービックビジネスコンサルタント | マイナンバー情報登録装置、マイナンバー情報登録方法、およびプログラム |
| CN110508301A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-11-29 | 华南农业大学 | 沼气全组分转化生物甲醇催化剂SrNiO3/SiC-SiO2-Foam及其制备方法 |
| CN114832732A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-08-02 | 西安交通大学 | 传质强化的鼓泡固定床光催化二氧化碳还原反应器及方法 |
-
1994
- 1994-06-28 JP JP6146139A patent/JPH0810625A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001239168A (ja) * | 2000-03-02 | 2001-09-04 | Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti | 多孔質ガラス膜への光触媒担持方法 |
| JP5830527B2 (ja) * | 2011-04-04 | 2015-12-09 | 株式会社日立製作所 | 半導体素子、水素製造システム、並びにメタンまたはメタノール製造システム |
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| CN110508301A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-11-29 | 华南农业大学 | 沼气全组分转化生物甲醇催化剂SrNiO3/SiC-SiO2-Foam及其制备方法 |
| CN114832732A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-08-02 | 西安交通大学 | 传质强化的鼓泡固定床光催化二氧化碳还原反应器及方法 |
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