JPS6274452A - 水の光分解触媒 - Google Patents
水の光分解触媒Info
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- JPS6274452A JPS6274452A JP60213829A JP21382985A JPS6274452A JP S6274452 A JPS6274452 A JP S6274452A JP 60213829 A JP60213829 A JP 60213829A JP 21382985 A JP21382985 A JP 21382985A JP S6274452 A JPS6274452 A JP S6274452A
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Catalysts (AREA)
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】
(発明の技術分野)
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。
(発明の背景)
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lηさないクリーンな工ふルギー源
として、水素の使用が堤塞されている。
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lηさないクリーンな工ふルギー源
として、水素の使用が堤塞されている。
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、極端に言えば水に大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%式% 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。
分解)して製造する方法が有力視されている。この方法
は、極端に言えば水に大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%式% 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。
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 TiO□や5rTiOv粒子が
提案されている。
あり、これまで例えば TiO□や5rTiOv粒子が
提案されている。
しかしながら、TiO□粒子は、還元力、酸化ツノとも
に強いが、活性点を作るためにptやRu0z等の貴金
属を但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、PtJ?)RuO,等の貴金属を1
り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、5rTi(
h粒子も NiOやRhを但持させなければ、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。
に強いが、活性点を作るためにptやRu0z等の貴金
属を但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、PtJ?)RuO,等の貴金属を1
り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、5rTi(
h粒子も NiOやRhを但持させなければ、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。
(発明の目的)
本発明の目的は、貴金属その他の(1持戒分を11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。
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。
(発明の概要)
本発明者らは、鋭意研究の結果、下記一般式I及び■で
表される化合物又はその水和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。
表される化合物又はその水和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。
従って、本発明は、第一に、
[一般式■:
R−Kn−−1lNbsO+t
(式中、Rは式: K = Nb5O+qで表される化
合物又はその水和物のKとイオ ン交換可能な元素であり、 aはRの価数であり、 Xは不等式: Q<a x≦4を満足する数値である。
合物又はその水和物のKとイオ ン交換可能な元素であり、 aはRの価数であり、 Xは不等式: Q<a x≦4を満足する数値である。
)
で表される化合物又はその水和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。
する水の光分解触媒」を提供する。
また、本発明は、第二に、
[一般式■:
Qy K+−byNb*on
(式中、Qは式:KNb−、OIlで表される化合物の
Kとイオン交換可能な元素 であり、 bばQの価数であり、 Yは不等式:0くbY≦1を満足す る数イ直である。) で表される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。
Kとイオン交換可能な元素 であり、 bばQの価数であり、 Yは不等式:0くbY≦1を満足す る数イ直である。) で表される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。
前記一般式■及びHの化合物並びにその水和物、それ自
体は、一部分耕の物質であり、特に層状構造を有するも
のが本発明の目的にとって好ましく、このような層状構
造を有するものは、主にイオン交換体である。このイオ
ン交換体は、例えば「ニオブ八面体のプレートが層をな
し、その層間ににイオン及び場合により水和水が存在し
ている、式: K4NhsO7を又はKNbiOiで表
される化合物或いはその水和物」のにイオンをR又は−
Qとイオン交換することによって容易に得られる。
体は、一部分耕の物質であり、特に層状構造を有するも
のが本発明の目的にとって好ましく、このような層状構
造を有するものは、主にイオン交換体である。このイオ
ン交換体は、例えば「ニオブ八面体のプレートが層をな
し、その層間ににイオン及び場合により水和水が存在し
ている、式: K4NhsO7を又はKNbiOiで表
される化合物或いはその水和物」のにイオンをR又は−
Qとイオン交換することによって容易に得られる。
イオン交換それ自体は、公知の技術であり、例えばR又
はQイオンを含む水溶液中に、式:K a N b 6
01 ?又はKNb*0*で表される化合物或いはその
水和物の粉末を添加して、しばらく撹拌し、ろ過し、得
られた固形分を必要に応して乾燥させることにより容易
にイオン交換体が得られる。
はQイオンを含む水溶液中に、式:K a N b 6
01 ?又はKNb*0*で表される化合物或いはその
水和物の粉末を添加して、しばらく撹拌し、ろ過し、得
られた固形分を必要に応して乾燥させることにより容易
にイオン交換体が得られる。
イオン交換可能なR及びQは、例えば水素、アルカリ金
属元素、アルカリ土類金属元素、第■族典型元素、第■
族典型元素、第■族典型元素及び遷移金属元素からなる
群から選ばれた元素であり、特に好ましくは、H,Li
+Na+Mg、Ca、Sr。
属元素、アルカリ土類金属元素、第■族典型元素、第■
族典型元素、第■族典型元素及び遷移金属元素からなる
群から選ばれた元素であり、特に好ましくは、H,Li
+Na+Mg、Ca、Sr。
Ba、AI、Ga、Sn、Bi、Cr、Mn、Fe、C
o、Ni、Cu。
o、Ni、Cu。
Zn及びCeである。
前記一般式I及び■で表される化合物又はその水和物の
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041〜lOμ好ましくは
0.1−1μが適当である。
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041〜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(す、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(す、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、有機廃棄物、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、有機廃棄物、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。
(実施例1〜2)
Ka NbaO+t’ 3 tri O粉末(粒径1(
lu以下)を2g取り、これを50mJの0.5 N硫
酸に加えて室温にて撹拌し、イオン交換反応を行なった
。
lu以下)を2g取り、これを50mJの0.5 N硫
酸に加えて室温にて撹拌し、イオン交換反応を行なった
。
イオン交換された生成物をろ過し乾燥さ−けることによ
り本実施例の触媒を調製した。このとき、ろ液中のに゛
イオンを原子吸光分析法により定量し、これにより生成
物つまりイオン交換体;HX Kn−axNbao+
7 (a = 1)のXの値を決定した。
り本実施例の触媒を調製した。このとき、ろ液中のに゛
イオンを原子吸光分析法により定量し、これにより生成
物つまりイオン交換体;HX Kn−axNbao+
7 (a = 1)のXの値を決定した。
(実施例3)
Ka NbbO+、・3H!0粉末(粒径10μ以下)
を2g取り、これを3Qmj!の0.5M硝酸第二鉄:
Fe(No、)i水溶液に加えて室温にて撹拌し、イ
オン交換反応を行なった。
を2g取り、これを3Qmj!の0.5M硝酸第二鉄:
Fe(No、)i水溶液に加えて室温にて撹拌し、イ
オン交換反応を行なった。
イオン交換された生成物をろ過し乾燥させることにより
本実施例の触媒を調製した。このとき、ろ液中のに゛イ
オンを原子吸光分析法により定量し、これにより生成物
つまりイオン交換体。
本実施例の触媒を調製した。このとき、ろ液中のに゛イ
オンを原子吸光分析法により定量し、これにより生成物
つまりイオン交換体。
Fe w Ka−mwNbbo+q (a = 3
)のXの値を決定した。
)のXの値を決定した。
そのほか同様にして下記第1表記載の触媒を調製した。
(触媒の評価)
300ml のフラスコにメタノール50m1と水20
0m1と触媒0.2 gを仕込み、マグネチノクスクー
ラーで11 Pt’しながら、500Wのキセノン・ラ
ンプで光を照射した。
0m1と触媒0.2 gを仕込み、マグネチノクスクー
ラーで11 Pt’しながら、500Wのキセノン・ラ
ンプで光を照射した。
照射後、1時間毎に水素の生成油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1、〕こては、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。
これは触媒の活性を評価し易いからである。
第 1 表
(メーr:比較例の触媒も何も担持してない)(実施例
8) KNb、O1l粉末(粒径lOμ以下)を2g取り、こ
れを50mj!の0.5N硫酸に加えて室温にて撹拌し
、イオン交換反応を行なった。
8) KNb、O1l粉末(粒径lOμ以下)を2g取り、こ
れを50mj!の0.5N硫酸に加えて室温にて撹拌し
、イオン交換反応を行なった。
イオン交換された生成物をろ過し乾燥させることにより
本実施例の触媒を調製した。このとき、ろ液中のに゛イ
オンを原子吸光分析法により定量し、これにより生成物
つまりイオン交換体:Hv K +−byNbsos
(b = 1 )のYの値を決定した。
本実施例の触媒を調製した。このとき、ろ液中のに゛イ
オンを原子吸光分析法により定量し、これにより生成物
つまりイオン交換体:Hv K +−byNbsos
(b = 1 )のYの値を決定した。
そのほか、下記第2表記載の触媒を調製した。
そして、得られた触媒を前述の如く評価した。
この結果を第2表に示す。
第2表
(発明の効果)
以上のとおり、本発明によれば、ptやRu O2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。
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。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 一般式 I : R_xK_4_−_a_xNb_6O_1_7(式中、
Rは式:K_4Nb_6O_1_7で表される化合物又
はその水和物のKとイオン交換可能な元素であり、 aはRの価数であり、 xは不等式:0<ax≦4を満足する数値である。) で表される化合物又はその水和物からなることを特徴と
する水の光分解触媒。 2 一般式II: Q_YK_1_−_b_YNb_3O_■ (式中、Qは式:KNb_3O_8で表される化合物の
Kとイオン交換可能な元素であり、 bはQの価数であり、 Yは不等式:0<bY≦1を満足する数値である。) で表される化合物からなることを特徴とする水の光分解
触媒。 3 前記一般式 I の化合物又はその水和物が層状構造
を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
水の光分解触媒。 4 前記一般式IIの化合物が層状構造を有することを特
徴とする特許請求の範囲第2項記載の水の光分解触媒。 5 前記一般式 I の化合物又はその水和物が、K_4
Nb_6O_1_7で表される化合物又はその水和物の
イオン交換体であることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の水の光分解触媒。 6 前記一般式IIの化合物が、KNb_3O_8で表さ
れる化合物のイオン交換体であることを特徴とする特許
請求の範囲第2項記載の水の光分解触媒。 7 前記Rが、水素、アルカリ金属元素、アルカリ土類
金属元素、第III族典型元素、第IV族典型元素、第V族
典型元素及び遷移金属元素からなる群から選ばれた1種
又は2種以上の元素であることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の水の光分解触媒。 8 前記Qが、水素、アルカリ金属元素、アルカリ土類
金属元素、第III族典型元素、第IV族典型元素、第V族
典型元素及び遷移金属元素からなる群から選ばれた1種
又は2種以上の元素であることを特徴とする特許請求の
範囲第2項記載の水の光分解触媒。 9 前記Rが、H、Li、Na、Mg、Ca、Sr、B
a、Al、Ga、Sn、Bi、Cr、Mn、Fe、Co
、Ni、Cu、Zn及びCeからなる群から選ばれた1
種又は2種以上の元素であることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の水の光分解触媒。 10 前記Qが、H、Li、Na、Mg、Ca、Sr、
Ba、Al、Ga、Sn、Bi、Cr、Mn、Fe、C
o、Ni、Cu、Zn及びCeからなる群から選ばれた
1種又は2種以上の元素であることを特徴とする特許請
求の範囲第2項記載の水の光分解触媒。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60213829A JPS6274452A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | 水の光分解触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60213829A JPS6274452A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | 水の光分解触媒 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6274452A true JPS6274452A (ja) | 1987-04-06 |
Family
ID=16645715
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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1985
- 1985-09-27 JP JP60213829A patent/JPS6274452A/ja active Pending
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