JP2009067668A - 金属アミドの製造方法、アミド化合物複合体及びその製造方法、並びに、水素貯蔵材料及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱的に不安定であり、水素を取り出しやすい金属アミド化合物の製造方法、この方法により得られる金属アミド化合物を用いたアミド化合物複合体及び水素貯蔵材料、並びに、これらの製造方法を提供すること。
【解決手段】一般式:(R)xM(但し、Rは、炭素数1から10の直鎖アルキル基、分岐アルキル基、及び芳香族基からなる群から選ばれるいずれか1以上の有機基。Mは、金属元素。xは、Mの価数。)で表される有機金属化合物とアンモニアとを反応させる金属アミドの製造方法。有機金属化合物:(R)xMとアンモニアとを反応させ、得られた固体と第2成分とを混合することにより得られるアミド化合物複合体及びその製造方法。2種以上の金属元素を含む有機化合物:(R)xMとアンモニアとを反応させ、減圧下又は不活性ガス雰囲気下で熱処理することにより得られる水素貯蔵材料及びその製造方法。
【選択図】図1
【解決手段】一般式:(R)xM(但し、Rは、炭素数1から10の直鎖アルキル基、分岐アルキル基、及び芳香族基からなる群から選ばれるいずれか1以上の有機基。Mは、金属元素。xは、Mの価数。)で表される有機金属化合物とアンモニアとを反応させる金属アミドの製造方法。有機金属化合物:(R)xMとアンモニアとを反応させ、得られた固体と第2成分とを混合することにより得られるアミド化合物複合体及びその製造方法。2種以上の金属元素を含む有機化合物:(R)xMとアンモニアとを反応させ、減圧下又は不活性ガス雰囲気下で熱処理することにより得られる水素貯蔵材料及びその製造方法。
【選択図】図1
Description
本発明は、金属アミドの製造方法、アミド化合物複合体及びその製造方法、並びに、水素貯蔵材料及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、他の材料と組み合わせて用いることによって水素を放出することが可能な金属アミドの製造方法、このような方法により得られる金属アミドを用いたアミド化合物複合体及びその製造方法、並びに、このような方法により得られる水素貯蔵材料及びその製造方法に関する。
近年、二酸化炭素の排出による地球の温暖化等の環境問題や、石油資源の枯渇等のエネルギー問題から、クリーンな代替エネルギーとして水素エネルギーが注目されている。水素エネルギーの実用化に向けて、水素を安全、かつ、効率的に貯蔵、輸送する技術の開発が重要となる。水素の貯蔵方法にはいくつかの候補があるが、中でも可逆的に水素を貯蔵・放出することのできる水素貯蔵材料を用いる方法は、最も安全に水素を貯蔵・輸送する手段と考えられており、燃料電池車に搭載する水素貯蔵媒体として期待されている。
水素貯蔵材料としては、活性炭、フラーレン、ナノチューブ等の炭素材料や、LaNi5、TiFe等の水素吸蔵合金が知られている。これらの内、水素吸蔵合金は、炭素材料に比べて単位体積当たりの水素密度が高いので、水素を貯蔵・輸送するための水素貯蔵材料として有望視されている。
しかしながら、LaNi5、TiFe等の水素吸蔵合金は、La、Ni、Ti等の希少金属を含んでいるため、その資源確保が困難であり、コストも高いという問題がある。また、従来の水素吸蔵合金は、合金自体の重量が大きいために、単位重量当たりの水素密度が小さい、すなわち、大量の水素を貯蔵するためには極めて重い合金を必要とするという問題がある。
しかしながら、LaNi5、TiFe等の水素吸蔵合金は、La、Ni、Ti等の希少金属を含んでいるため、その資源確保が困難であり、コストも高いという問題がある。また、従来の水素吸蔵合金は、合金自体の重量が大きいために、単位重量当たりの水素密度が小さい、すなわち、大量の水素を貯蔵するためには極めて重い合金を必要とするという問題がある。
そこでこの問題を解決するために、軽元素を含む水素貯蔵材料の開発が試みられている。これまでに開発されている軽元素を含む水素貯蔵材料としては、
(1) LiNH2、LiBH4等のリチウム(Li)を含む錯体水素化物(例えば、特許文献1、非特許文献1等参照)、
(2) NaAlH4等のナトリウム(Na)を含む錯体水素化物、
(3) Mg(NH2)2等のマグネシウム(Mg)を含む錯体水素化物、
などが知られている。
また、単相の金属間化合物ではなく、複数の相を複合化させることによって、水素吸蔵量を増大させたり、あるいは、水素の吸蔵・放出温度を低下させる試みがなされている。軽元素を含み、かつ、複数の相の複合体からなる水素貯蔵材料としては、LiNH2+LiH、LiBH4+MgH2などが知られている。
また、非特許文献2には、LiNH2+LiHの複合体が分解して水素を放出する際の反応メカニズムが提案されている。同文献には、LiNH2の分解によってNH3が放出され、放出されたNH3がLiHと速やかに反応し、水素が生成すると考えられる点、及び、複合体が相対的に低温で水素を放出するのは、LiHとLiNH2との間の相互作用によると考えられる点、が記載されている。
(1) LiNH2、LiBH4等のリチウム(Li)を含む錯体水素化物(例えば、特許文献1、非特許文献1等参照)、
(2) NaAlH4等のナトリウム(Na)を含む錯体水素化物、
(3) Mg(NH2)2等のマグネシウム(Mg)を含む錯体水素化物、
などが知られている。
また、単相の金属間化合物ではなく、複数の相を複合化させることによって、水素吸蔵量を増大させたり、あるいは、水素の吸蔵・放出温度を低下させる試みがなされている。軽元素を含み、かつ、複数の相の複合体からなる水素貯蔵材料としては、LiNH2+LiH、LiBH4+MgH2などが知られている。
また、非特許文献2には、LiNH2+LiHの複合体が分解して水素を放出する際の反応メカニズムが提案されている。同文献には、LiNH2の分解によってNH3が放出され、放出されたNH3がLiHと速やかに反応し、水素が生成すると考えられる点、及び、複合体が相対的に低温で水素を放出するのは、LiHとLiNH2との間の相互作用によると考えられる点、が記載されている。
また、特許文献2には、Li3N及びMg3Nの混合物と水素とを反応させることにより、LiHとMg(NH2)2の混合物を得る水素貯蔵方法が開示されている。
さらに、特許文献3には、(Mg1-xMx)(NH2)2±y(Mは、アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素から選ばれる一種以上、0≦x≦0.75、0≦y≦0.75)で表されるマグネシウム系水素貯蔵材料が開示されている。
さらに、特許文献3には、(Mg1-xMx)(NH2)2±y(Mは、アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素から選ばれる一種以上、0≦x≦0.75、0≦y≦0.75)で表されるマグネシウム系水素貯蔵材料が開示されている。
軽元素を含む錯体水素化物は、相対的に重量が軽く、資源確保も比較的容易であり、相対的に低コストである。しかしながら、従来知られている錯体水素化物は、熱的に過度に安定であり、水素を取り出しにくいという欠点をもつ。
また、アミド系水素貯蔵材料の製造方法としては、従来、金属水素化物の粉末を所定の温度に加熱した状態でアンモニアガスと反応させる方法、あるいは、室温においてアンモニアガス圧力下でミリング処理する方法などが知られている。しかしながら、金属水素化物とアンモニアガスとを反応させる方法では、反応速度が遅いために、金属アミドを生成する時間が長くなる。一方、ミリング処理する方法では、製造時間の短縮が可能であるが、この方法では、大量合成の場合に収率が低下する。
また、アミド系水素貯蔵材料の製造方法としては、従来、金属水素化物の粉末を所定の温度に加熱した状態でアンモニアガスと反応させる方法、あるいは、室温においてアンモニアガス圧力下でミリング処理する方法などが知られている。しかしながら、金属水素化物とアンモニアガスとを反応させる方法では、反応速度が遅いために、金属アミドを生成する時間が長くなる。一方、ミリング処理する方法では、製造時間の短縮が可能であるが、この方法では、大量合成の場合に収率が低下する。
本発明が解決しようとする課題は、熱的に不安定であり、水素を取り出しやすい金属アミドの製造方法、このような方法により得られる金属アミドを用いたアミド化合物複合体及びその製造方法、並びに、このような方法により得られる水素貯蔵材料及びその製造方法を提供することにある。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、反応速度が速く、かつ収率も高い金属アミドの製造方法、このような方法により得られる金属アミドを用いたアミド化合物複合体及びその製造方法、並びに、このような方法により得られる水素貯蔵材料及びその製造方法を提供することにある。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、反応速度が速く、かつ収率も高い金属アミドの製造方法、このような方法により得られる金属アミドを用いたアミド化合物複合体及びその製造方法、並びに、このような方法により得られる水素貯蔵材料及びその製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために本発明に係る金属アミドの製造方法は、次の(1)式で表される1種又は2種以上有機金属化合物とアンモニアとを反応させ、金属アミドを含む固体を得る反応工程を備えている。
(R)xM ・・・(1)
但し、Rは、炭素数1から10の直鎖アルキル基、分岐アルキル基、及び芳香族基からなる群から選ばれるいずれか1以上の有機基。
Mは、1種又は2種以上の金属元素。
xは、Mの価数。
本発明に係るアミド化合物複合体の製造方法の1番目は、
上記(1)式で表される1種又は2種以上の有機金属化合物とアンモニアとを反応させ、金属アミドを含む固体を得る反応工程と、
前記固体と、第2成分とを混合する混合工程と、
を備えている。
(R)xM ・・・(1)
但し、Rは、炭素数1から10の直鎖アルキル基、分岐アルキル基、及び芳香族基からなる群から選ばれるいずれか1以上の有機基。
Mは、1種又は2種以上の金属元素。
xは、Mの価数。
本発明に係るアミド化合物複合体の製造方法の1番目は、
上記(1)式で表される1種又は2種以上の有機金属化合物とアンモニアとを反応させ、金属アミドを含む固体を得る反応工程と、
前記固体と、第2成分とを混合する混合工程と、
を備えている。
本発明に係るアミド化合物複合体の製造方法の2番目は、
次の(1)式で表される1種又は2種以上の有機金属化合物であって、2種以上の金属元素Mを含むものとアンモニアとを反応させ、金属アミドを含む固体を得る反応工程と、
前記固体を水素ガス圧力下で加熱処理する第1熱処理工程と、
を備えていることを要旨とする。
(R)xM ・・・(1)
但し、Rは、炭素数1から10の直鎖アルキル基、分岐アルキル基、及び芳香族基からなる群から選ばれるいずれか1以上の有機基。
Mは、1種又は2種以上の金属元素。
xは、Mの価数。
本発明に係るアミド化合物複合体は、本発明に係る方法により得られたものからなる。
次の(1)式で表される1種又は2種以上の有機金属化合物であって、2種以上の金属元素Mを含むものとアンモニアとを反応させ、金属アミドを含む固体を得る反応工程と、
前記固体を水素ガス圧力下で加熱処理する第1熱処理工程と、
を備えていることを要旨とする。
(R)xM ・・・(1)
但し、Rは、炭素数1から10の直鎖アルキル基、分岐アルキル基、及び芳香族基からなる群から選ばれるいずれか1以上の有機基。
Mは、1種又は2種以上の金属元素。
xは、Mの価数。
本発明に係るアミド化合物複合体は、本発明に係る方法により得られたものからなる。
さらに、本発明に係る水素貯蔵材料の製造方法は、
次の(1)式で表される1種又は2種以上の有機金属化合物であって、2種以上の金属元素Mを含むものとアンモニアとを反応させ、金属アミドを含む固体を得る反応工程と、
前記固体を減圧下又は不活性ガス雰囲気下で加熱処理する第2熱処理工程と、
を備えていることを要旨とする。
(R)xM ・・・(1)
但し、Rは、炭素数1から10の直鎖アルキル基、分岐アルキル基、及び芳香族基からなる群から選ばれるいずれか1以上の有機基。
Mは、1種又は2種以上の金属元素。
xは、Mの価数。
本発明に係る水素貯蔵材料は、本発明に係る方法により得られたものからなる。
次の(1)式で表される1種又は2種以上の有機金属化合物であって、2種以上の金属元素Mを含むものとアンモニアとを反応させ、金属アミドを含む固体を得る反応工程と、
前記固体を減圧下又は不活性ガス雰囲気下で加熱処理する第2熱処理工程と、
を備えていることを要旨とする。
(R)xM ・・・(1)
但し、Rは、炭素数1から10の直鎖アルキル基、分岐アルキル基、及び芳香族基からなる群から選ばれるいずれか1以上の有機基。
Mは、1種又は2種以上の金属元素。
xは、Mの価数。
本発明に係る水素貯蔵材料は、本発明に係る方法により得られたものからなる。
(1)式で表される有機金属化合物は、アンモニアとの反応性が高い。特に、これらを有機溶媒中で反応させると、両者の反応が促進され、短時間で金属アミドを含む固体が得られる。しかも、生成物は、固体として沈殿するので、回収が容易であり、収率も高い。さらに、得られた金属アミドを含む固体は、熱的に不安定であり、分解温度が低い。そのため、これを適当な第2成分(特に、金属水素化物)と組み合わせて用いると、相対的に低温において相対的に多量の水素を放出することが可能なアミド化合物複合体となる。
さらに、(1)式で表される有機金属化合物が2種以上の金属元素Mを含む場合において、これとアンモニアとを反応させ、さらに水素圧力下で熱処理すると、水素を放出可能なアミド化合物複合体となる。また、(1)式で表される有機金属化合物が2種以上の金属元素Mを含む場合において、これとアンモニアとを反応させ、さらに減圧下又は不活性ガス雰囲気下で熱処理すると、水素を吸蔵可能な水素貯蔵材料となる。
さらに、(1)式で表される有機金属化合物が2種以上の金属元素Mを含む場合において、これとアンモニアとを反応させ、さらに水素圧力下で熱処理すると、水素を放出可能なアミド化合物複合体となる。また、(1)式で表される有機金属化合物が2種以上の金属元素Mを含む場合において、これとアンモニアとを反応させ、さらに減圧下又は不活性ガス雰囲気下で熱処理すると、水素を吸蔵可能な水素貯蔵材料となる。
以下、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
[1. 金属アミドの製造方法]
本発明に係る金属アミドの製造方法は、次の(1)式で表される1種又は2種以上の有機金属化合物とアンモニアとを反応させ、金属アミドを含む固体を得る反応工程を備えている。
(R)xM ・・・(1)
但し、Rは、炭素数1から10の直鎖アルキル基、分岐アルキル基、及び芳香族基からなる群から選ばれるいずれか1以上の有機基。
Mは、1種又は2種以上の金属元素。
xは、Mの価数。
[1. 金属アミドの製造方法]
本発明に係る金属アミドの製造方法は、次の(1)式で表される1種又は2種以上の有機金属化合物とアンモニアとを反応させ、金属アミドを含む固体を得る反応工程を備えている。
(R)xM ・・・(1)
但し、Rは、炭素数1から10の直鎖アルキル基、分岐アルキル基、及び芳香族基からなる群から選ばれるいずれか1以上の有機基。
Mは、1種又は2種以上の金属元素。
xは、Mの価数。
Rとしては、
(1) メチル基、エチル基、アリル基などの直鎖アルキル基、
(2) sec−ブチル基、t−ブチル基などの分岐アルキル基、
(3) ベンジル基、フェニル基、シクロペンタジエン基などの芳香族基、
などがある。
金属元素Mに複数個のRが結合している場合、各Rは、同一であっても良く、あるいは、異なっていても良い。
また、金属元素Mの種類は、特に限定されるものではないが、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、Zn、Al、Pb、Sn、Ga、Si、B、Ge、及びInからなる群から選ばれる1種以上が好適である。有機金属化合物に複数個の金属元素Mが含まれる場合、各金属元素Mは、同一であっても良く、あるいは、異なっていても良い。
金属元素Mは、アルカリ金属元素、及びアルカリ土類金属元素から選ばれる1種類以上の金属元素が好ましい。また、金属元素Mは、特にMg及びLiから選ばれるいずれか1種以上が好ましい。
Mが複数の金属元素からなる場合、(1)式中の「x」は、Mの平均価数を表す。
(1) メチル基、エチル基、アリル基などの直鎖アルキル基、
(2) sec−ブチル基、t−ブチル基などの分岐アルキル基、
(3) ベンジル基、フェニル基、シクロペンタジエン基などの芳香族基、
などがある。
金属元素Mに複数個のRが結合している場合、各Rは、同一であっても良く、あるいは、異なっていても良い。
また、金属元素Mの種類は、特に限定されるものではないが、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、Zn、Al、Pb、Sn、Ga、Si、B、Ge、及びInからなる群から選ばれる1種以上が好適である。有機金属化合物に複数個の金属元素Mが含まれる場合、各金属元素Mは、同一であっても良く、あるいは、異なっていても良い。
金属元素Mは、アルカリ金属元素、及びアルカリ土類金属元素から選ばれる1種類以上の金属元素が好ましい。また、金属元素Mは、特にMg及びLiから選ばれるいずれか1種以上が好ましい。
Mが複数の金属元素からなる場合、(1)式中の「x」は、Mの平均価数を表す。
(1)式で表される有機金属化合物としては、具体的には、
(a) ジs−ブチルマグネシウム、ジt−ブチルマグネシウム((C4H9)2Mg)、
(b) ジエチルマグネシウム((C2H5)2Mg)、
(c) ジメチルマグネシウム((CH3)2Mg)、
(d) ジフェニルマグネシウム((C6H5)2Mg)、
などがある。
(a) ジs−ブチルマグネシウム、ジt−ブチルマグネシウム((C4H9)2Mg)、
(b) ジエチルマグネシウム((C2H5)2Mg)、
(c) ジメチルマグネシウム((CH3)2Mg)、
(d) ジフェニルマグネシウム((C6H5)2Mg)、
などがある。
有機金属化合物とアンモニアとを反応させる方法は、特に限定されるものではないが、第1の有機溶媒中で両者を反応させる方法が特に好適である。第1の有機溶媒中で両者を反応させると、反応が促進されるだけでなく、生成物が固体として沈殿するので、回収が容易であり、収率が高いという特徴がある。
第1の有機溶媒としては、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、エーテル系炭化水素、非プロトン性極性溶媒などがある。これらは、それぞれ、単独で用いても良く、あるいは、2種以上を組み合わせて用いても良い。
第1の有機溶媒としては、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、エーテル系炭化水素、非プロトン性極性溶媒などがある。これらは、それぞれ、単独で用いても良く、あるいは、2種以上を組み合わせて用いても良い。
脂肪族炭化水素としては、具体的には、ヘキサン、ヘプタンなどがある。
芳香族炭化水素としては、具体的には、脱水トルエン、脱水キシレンなどがある。
エーテル系炭化水素としては、具体的には、脱水ジオキサン、脱水テトラハイドロフランなどがある。
非プロトン性極性溶媒としては、具体的には、アセトニトリル、DMSO、DMFなどがある。
芳香族炭化水素としては、具体的には、脱水トルエン、脱水キシレンなどがある。
エーテル系炭化水素としては、具体的には、脱水ジオキサン、脱水テトラハイドロフランなどがある。
非プロトン性極性溶媒としては、具体的には、アセトニトリル、DMSO、DMFなどがある。
第1の有機溶媒を用いた有機金属化合物とアンモニアとの反応は、第1の有機溶媒中に有機金属化合物を溶解させ、溶液中にアンモニアガスを吹き込むことにより行う。アンモニアガスとの反応条件は、特に限定されるものではなく、有機金属化合物の種類、第1の有機溶媒の種類等に応じて、最適な条件を選択する。
有機金属化合物とアンモニアの反応は発熱反応であるので、アンモニアガスは、少なくとも発熱が起こらなくなるまで吹き込めばよい。また、反応を完了させるために、発熱が起こらなくなった後、室温及び/又は加熱還流下でさらにアンモニアの吹き込みを続行しても良い。
溶液中にアンモニアガスを吹き込むと、溶液中に固体が沈殿する。得られた固体は、金属アミドのみからなる場合と、金属アミドと中間生成物との混合物からなる場合がある。また、反応条件によっては、金属アミドを主成分(90mol%以上)とする固体が得られる。
有機金属化合物とアンモニアの反応は発熱反応であるので、アンモニアガスは、少なくとも発熱が起こらなくなるまで吹き込めばよい。また、反応を完了させるために、発熱が起こらなくなった後、室温及び/又は加熱還流下でさらにアンモニアの吹き込みを続行しても良い。
溶液中にアンモニアガスを吹き込むと、溶液中に固体が沈殿する。得られた固体は、金属アミドのみからなる場合と、金属アミドと中間生成物との混合物からなる場合がある。また、反応条件によっては、金属アミドを主成分(90mol%以上)とする固体が得られる。
本発明に係る方法により得られる金属アミドとしては、具体的には、
(1) LiNH2、NaNH2などのアルカリ金属アミド、
(2) Mg(NH2)2、Ba(NH2)2、Ca(NH2)2、Sr(NH2)2、Be(NH2)2などのアルカリ土類金属アミド、
などがある。
(1) LiNH2、NaNH2などのアルカリ金属アミド、
(2) Mg(NH2)2、Ba(NH2)2、Ca(NH2)2、Sr(NH2)2、Be(NH2)2などのアルカリ土類金属アミド、
などがある。
[2. アミド化合物複合体及びその製造方法(1)]
次に,本発明の第1の実施の形態に係るアミド化合物複合体及びその製造方法について説明する。
なお、本発明において、「アミド化合物複合体」というときは、貯蔵した水素を放出することができるものをいう。また、本発明において、「水素貯蔵材料」というときは、アミド化合物複合体に含まれる水素の全部又は一部を放出させることにより得られたものをいう。水素貯蔵材料は、水素を再吸蔵することができるものでも良い。
次に,本発明の第1の実施の形態に係るアミド化合物複合体及びその製造方法について説明する。
なお、本発明において、「アミド化合物複合体」というときは、貯蔵した水素を放出することができるものをいう。また、本発明において、「水素貯蔵材料」というときは、アミド化合物複合体に含まれる水素の全部又は一部を放出させることにより得られたものをいう。水素貯蔵材料は、水素を再吸蔵することができるものでも良い。
本実施の形態に係るアミド化合物複合体の製造方法は、反応工程と、混合工程とを備えている。また、本実施の形態に係るアミド化合物複合体は、本実施の形態に係る方法により得られたものからなる。
反応工程は、上述した(1)式で表される1種又は2種以上の有機金属化合物とアンモニアとを反応させ、金属アミドを含む固体を得る工程である。反応工程の詳細は、上述した通りであるので、説明を省略する。
反応工程は、上述した(1)式で表される1種又は2種以上の有機金属化合物とアンモニアとを反応させ、金属アミドを含む固体を得る工程である。反応工程の詳細は、上述した通りであるので、説明を省略する。
混合工程は、反応工程で得られた固体と、第2成分とを混合する工程である。
「第2成分」とは、金属アミドを含む固体が放出するアンモニア等のガスをトラップし、これを水素に分解する作用を有する材料をいう。金属アミドは、分解によってアンモニアを放出する。従って、金属アミドを含むアミド化合物複合体から多量の水素を取り出すためには、放出されたこれらのガスをトラップし、水素に分解する材料と組み合わせて用いるのが好ましい。このような作用を有する材料としては、金属水素化物がある。
有機金属アミド化合物と組み合わせて用いる金属水素化物としては、
(1) LiH、NaHなどのアルカリ金属水素化物、
(2) MgH2、CaH2などのアルカリ土類金属水素化物、
(3) LiAlH4、NaAlH4などのアラネート、
などがある。
なお、金属アミドに含まれる金属元素と、金属水素化物に含まれる金属元素は、同一であっても良く、あるいは、異なっていても良い。
「第2成分」とは、金属アミドを含む固体が放出するアンモニア等のガスをトラップし、これを水素に分解する作用を有する材料をいう。金属アミドは、分解によってアンモニアを放出する。従って、金属アミドを含むアミド化合物複合体から多量の水素を取り出すためには、放出されたこれらのガスをトラップし、水素に分解する材料と組み合わせて用いるのが好ましい。このような作用を有する材料としては、金属水素化物がある。
有機金属アミド化合物と組み合わせて用いる金属水素化物としては、
(1) LiH、NaHなどのアルカリ金属水素化物、
(2) MgH2、CaH2などのアルカリ土類金属水素化物、
(3) LiAlH4、NaAlH4などのアラネート、
などがある。
なお、金属アミドに含まれる金属元素と、金属水素化物に含まれる金属元素は、同一であっても良く、あるいは、異なっていても良い。
金属アミドと金属水素化物の比率は、金属アミドの種類、含有量等に応じて、最適な比率を選択する。一般に、金属アミドから放出されるすべてのガス(アンモニア等)をトラップするのに必要かつ十分な量(以下、これを「化学量論量」という)の金属水素化物を添加すると、理想的には、最大の水素放出量が得られる。
実際には、金属水素化物の量は、化学量論量より多少ずれていても良い。但し、金属水素化物の量が過剰になると、金属アミドとの反応に消費されない金属水素化物が増加し、水素放出量が減少する。一方、金属アミドが過剰になると、アンモニア等のガス発生量が増加する。従って、金属水素化物の量は、化学量論量に近い方が好ましい。
実際には、金属水素化物の量は、化学量論量より多少ずれていても良い。但し、金属水素化物の量が過剰になると、金属アミドとの反応に消費されない金属水素化物が増加し、水素放出量が減少する。一方、金属アミドが過剰になると、アンモニア等のガス発生量が増加する。従って、金属水素化物の量は、化学量論量に近い方が好ましい。
反応工程で得られた固体と第2成分の混合方法としては、
(1) 固体状態のまま、機械的に混合粉砕する第1の方法、
(2) 両者を第2の有機溶媒中で混合する第2の方法、
がある。特に、第2の方法は、材料の回収が容易であり、収率も高いので混合方法として特に好適である。
(1) 固体状態のまま、機械的に混合粉砕する第1の方法、
(2) 両者を第2の有機溶媒中で混合する第2の方法、
がある。特に、第2の方法は、材料の回収が容易であり、収率も高いので混合方法として特に好適である。
混合に用いる第2の有機溶媒としては、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、エーテル系炭化水素、非プロトン性極性溶媒などがある。これらは、それぞれ、単独で用いても良く、あるいは、2種以上を組み合わせて用いても良い。第2の有機溶媒に関するその他の点は、第1の有機溶媒と同様であるので、説明を省略する。
第2の有機溶媒を用いて混合する場合において、混合終了後に第2有機溶媒を除去すれば、アミド化合物複合体が得られる。
第2の有機溶媒を用いて混合する場合において、混合終了後に第2有機溶媒を除去すれば、アミド化合物複合体が得られる。
[3. アミド化合物複合体及びその製造方法(2)]
次に、本発明の第2の実施の形態に係るアミド化合物複合体及びその製造方法について説明する。
本実施の形態に係るアミド化合物複合体の製造方法は、反応工程と、第1熱処理工程と、混合工程とを備えている。また、本実施の形態に係るアミド化合物複合体は、本実施の形態に係る方法により得られたものからなる。
次に、本発明の第2の実施の形態に係るアミド化合物複合体及びその製造方法について説明する。
本実施の形態に係るアミド化合物複合体の製造方法は、反応工程と、第1熱処理工程と、混合工程とを備えている。また、本実施の形態に係るアミド化合物複合体は、本実施の形態に係る方法により得られたものからなる。
反応工程は、(1)式で表される1種又は2種以上の有機金属化合物であって、2種以上の金属元素Mを含むものとアンモニアとを反応させ、金属アミドを含む固体を得る工程である。
出発原料は、
(1)2種以上の金属元素Mを含む1種類の有機金属化合物、
(2)1種類の金属元素を含む2種以上の有機金属化合物の混合物、又は、
(3)2種以上の金属元素Mを含む2種以上の有機金属化合物の混合物、
のいずれであっても良い。
出発原料は、
(1)2種以上の金属元素Mを含む1種類の有機金属化合物、
(2)1種類の金属元素を含む2種以上の有機金属化合物の混合物、又は、
(3)2種以上の金属元素Mを含む2種以上の有機金属化合物の混合物、
のいずれであっても良い。
金属元素Mの組み合わせは、特に限定されるものではなく、金属元素Mの種類に応じて最適な組み合わせを選択することができる。例えば、1番目の金属元素MがMgなどのアルカリ土類金属元素である場合、2番目の金属元素Mは、Liなどのアルカリ金属元素が好ましい。
また、原料中に含まれる金属元素Mの比率は、水素吸蔵放出効率が最も高くなるように、金属元素Mの種類に応じて、最適な比率を選択する。
有機金属化合物及び反応工程に関するその他の点については、第1の実施の形態に係るアミド化合物複合体の製造方法と同様であるので、説明を省略する。
また、原料中に含まれる金属元素Mの比率は、水素吸蔵放出効率が最も高くなるように、金属元素Mの種類に応じて、最適な比率を選択する。
有機金属化合物及び反応工程に関するその他の点については、第1の実施の形態に係るアミド化合物複合体の製造方法と同様であるので、説明を省略する。
第1熱処理工程は、反応工程で得られた固体を水素ガス圧力下で加熱処理する工程である。2種以上の金属元素を含む固体を熱処理することによってアミド化合物複合体が得られるのは、固体と水素ガスとが反応し、金属アミドと金属水素化物の混合物が得られるためと考えられる。
一般に、熱処理時の水素圧力が高くなるほど、固体と水素との反応が促進される。効率よく反応させるためには、水素圧力は、8MPa以上が好ましい。
また、一般に、熱処理温度が高くなるほど、固体と水素との反応が促進される。効率よく反応させるためには、熱処理温度は、150℃以上が好ましい。
一方、熱処理温度が高くなりすぎると、生成したアミド化合物複合体の分解が進行する。従って、熱処理温度は、250℃以下が好ましい。
また、一般に、熱処理温度が高くなるほど、固体と水素との反応が促進される。効率よく反応させるためには、熱処理温度は、150℃以上が好ましい。
一方、熱処理温度が高くなりすぎると、生成したアミド化合物複合体の分解が進行する。従って、熱処理温度は、250℃以下が好ましい。
混合工程は、第1熱処理工程の前又は後に、反応工程又は第1熱処理工程で得られた固体と第2成分とを混合する工程である。
本実施の形態において混合工程は、必ずしも必要ではないが、第2成分を添加することによって、水素吸蔵放出特性に優れたアミド化合物複合体が得られる場合がある。第2成分の添加は、第1熱処理工程の前でも良く、あるいは、第1熱処理工程の後でも良い。特に、第1熱処理工程の前に第2成分を添加すると、第1熱処理時に固体と第2成分とが反応し、水素吸蔵放出特性に優れたアミド化合物複合体が得られる場合がある。
第2成分及び混合工程に関するその他の点は、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
本実施の形態において混合工程は、必ずしも必要ではないが、第2成分を添加することによって、水素吸蔵放出特性に優れたアミド化合物複合体が得られる場合がある。第2成分の添加は、第1熱処理工程の前でも良く、あるいは、第1熱処理工程の後でも良い。特に、第1熱処理工程の前に第2成分を添加すると、第1熱処理時に固体と第2成分とが反応し、水素吸蔵放出特性に優れたアミド化合物複合体が得られる場合がある。
第2成分及び混合工程に関するその他の点は、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
[4. 水素貯蔵材料及びその製造方法]
本発明に係る水素貯蔵材料の製造方法は、反応工程と、第2熱処理工程と、混合工程とを備えている。また、本発明に係る水素貯蔵材料は、本発明に係る方法により得られたものからなる。
本発明に係る水素貯蔵材料の製造方法は、反応工程と、第2熱処理工程と、混合工程とを備えている。また、本発明に係る水素貯蔵材料は、本発明に係る方法により得られたものからなる。
反応工程は、(1)式で表される1種又は2種以上の有機金属化合物であって、2種以上の金属元素Mを含むものとアンモニアとを反応させ、金属アミドを含む固体を得る工程である。反応工程の詳細は、第2の実施の形態に係るアミド化合物複合体の製造方法と同様であるので、説明を省略する。
第2熱処理工程は、反応工程で得られた固体を減圧下又は不活性ガス雰囲気下で加熱処理する工程である。2種以上の金属元素Mを含む固体を熱処理することによって水素貯蔵材料が得られるのは、固体が熱分解し、金属アミドと金属水素化物との混合物を脱水素化させたものと同等の化合物又は混合物が得られるためと考えられる。
一般に、熱処理時の雰囲気中の水素分圧が低くなるほど、固体の熱分解が促進される。減圧下で熱処理する場合において、効率よく熱分解させるためには、雰囲気圧力は、0.01MPa以下が好ましい。雰囲気圧力は、さらに好ましくは、0.001MPa以下である。
また、不活性ガス雰囲気下で熱処理する場合において、効率よく熱分解させるためには、不活性ガス流量は、50mL/min以上が好ましい。不活性ガス流量は、さらに好ましくは、100mL/min以上である。
また、一般に、熱処理温度が高くなるほど、固体の熱分解が促進される。効率よく熱分解させるためには、熱処理温度は、150℃以上が好ましい。
一方、熱処理温度が高くなりすぎると、生成した水素貯蔵材料がさらに分解し、水素吸蔵能が失われる。従って、熱処理温度は、250℃以下が好ましい。熱処理温度は、さらに好ましくは、200℃以下である。
また、不活性ガス雰囲気下で熱処理する場合において、効率よく熱分解させるためには、不活性ガス流量は、50mL/min以上が好ましい。不活性ガス流量は、さらに好ましくは、100mL/min以上である。
また、一般に、熱処理温度が高くなるほど、固体の熱分解が促進される。効率よく熱分解させるためには、熱処理温度は、150℃以上が好ましい。
一方、熱処理温度が高くなりすぎると、生成した水素貯蔵材料がさらに分解し、水素吸蔵能が失われる。従って、熱処理温度は、250℃以下が好ましい。熱処理温度は、さらに好ましくは、200℃以下である。
混合工程は、第2熱処理工程の前又は後に、反応工程又は第2熱処理工程で得られた固体と第2成分とを混合する工程である。
本実施の形態において混合工程は、必ずしも必要ではないが、第2成分を添加することによって、水素吸蔵放出特性に優れた水素貯蔵材料が得られる場合がある。第2成分の添加は、第2熱処理工程の前でも良く、あるいは、第2熱処理工程の後でも良い。特に、第2熱処理工程の前に第2成分を添加すると、第2熱処理時に固体と第2成分とが反応し、水素吸蔵放出特性に優れた水素貯蔵材料が得られる場合がある。
第2成分及び混合工程に関するその他の点は、第1の実施の形態に係るアミド化合物複合体の製造方法と同様であるので、説明を省略する。
本実施の形態において混合工程は、必ずしも必要ではないが、第2成分を添加することによって、水素吸蔵放出特性に優れた水素貯蔵材料が得られる場合がある。第2成分の添加は、第2熱処理工程の前でも良く、あるいは、第2熱処理工程の後でも良い。特に、第2熱処理工程の前に第2成分を添加すると、第2熱処理時に固体と第2成分とが反応し、水素吸蔵放出特性に優れた水素貯蔵材料が得られる場合がある。
第2成分及び混合工程に関するその他の点は、第1の実施の形態に係るアミド化合物複合体の製造方法と同様であるので、説明を省略する。
[5. 作用]
次に、本発明に係る金属アミドの製造方法、アミド化合物複合体及びその製造方法、並びに、水素貯蔵材料及びその製造方法の作用について説明する。
(1)式で表される有機金属化合物は、アンモニアとの反応性が高い。特に、これらを第1の有機溶媒中で反応させると、両者の反応が促進され、短時間で金属アミドを含む固体が得られる。しかも、生成物は、固体として沈殿するので、回収が容易であり、収率も高い。さらに、得られた金属アミドを含む固体は、熱的に不安定であり、分解温度が低い。そのため、これを適当な第2成分(特に、金属水素化物)と組み合わせて用いると、相対的に低温において相対的に多量の水素を放出することが可能なアミド化合物複合体となる。
次に、本発明に係る金属アミドの製造方法、アミド化合物複合体及びその製造方法、並びに、水素貯蔵材料及びその製造方法の作用について説明する。
(1)式で表される有機金属化合物は、アンモニアとの反応性が高い。特に、これらを第1の有機溶媒中で反応させると、両者の反応が促進され、短時間で金属アミドを含む固体が得られる。しかも、生成物は、固体として沈殿するので、回収が容易であり、収率も高い。さらに、得られた金属アミドを含む固体は、熱的に不安定であり、分解温度が低い。そのため、これを適当な第2成分(特に、金属水素化物)と組み合わせて用いると、相対的に低温において相対的に多量の水素を放出することが可能なアミド化合物複合体となる。
さらに、(1)式で表される有機金属化合物が2種以上の金属元素Mを含む場合において、これとアンモニアとを反応させ、さらに水素圧力下で熱処理すると、水素を放出可能なアミド化合物複合体となる。2種以上の金属元素を含む固体を水素圧力下で熱処理することによってアミド化合物複合体が得られるのは、固体と水素ガスとが反応し、金属アミドと金属水素化物の混合物が得られるためと考えられる。
また、(1)式で表される有機金属化合物が2種以上の金属元素Mを含む場合において、これとアンモニアとを反応させ、さらに減圧下又は不活性ガス雰囲気下で熱処理すると、水素を吸蔵可能な水素貯蔵材料となる。2種以上の金属元素Mを含む固体を減圧下又は不活性ガス雰囲気下で熱処理することによって水素貯蔵材料が得られるのは、固体が熱分解し、金属アミドと金属水素化物との混合物を脱水素化させたものと同等の化合物又は混合物が得られるためと考えられる。
また、(1)式で表される有機金属化合物が2種以上の金属元素Mを含む場合において、これとアンモニアとを反応させ、さらに減圧下又は不活性ガス雰囲気下で熱処理すると、水素を吸蔵可能な水素貯蔵材料となる。2種以上の金属元素Mを含む固体を減圧下又は不活性ガス雰囲気下で熱処理することによって水素貯蔵材料が得られるのは、固体が熱分解し、金属アミドと金属水素化物との混合物を脱水素化させたものと同等の化合物又は混合物が得られるためと考えられる。
(実施例1)
市販のs−ブチルマグネシウムクロライドエーテル溶液(2M)にジオキサンを加え、発生した白色固体を除去することにより、ジs−ブチルマグネシウム溶液を得た。この溶液を300mlの4つ口フラスコに入れ、脱水トルエン100mlを加えた後、10℃以下でマグネチックスターラーで攪拌しながらアンモニアガスを吹き込み、反応を行った。アンモニアガスを吹き込むにつれて白色の沈殿が生成した。
アンモニアガスを吹き込んでも、発熱が起こらなくなったのを確認してから、室温に戻し、さらに加熱還流下で2時間、アンモニアガスを吹き込みながら攪拌した。室温に戻し、グローブボックス内で沈殿をろ過、乾燥することにより、ほぼ白色の固体4.3gを得た。
上記試料の昇温脱離スペクトルを図1に示す。試料からは主にアンモニアが放出され、その放出スペクトルは、Mg(NH2)2(MgH2を330℃でアンモニアガスと反応させて作製)と同様であった。
市販のs−ブチルマグネシウムクロライドエーテル溶液(2M)にジオキサンを加え、発生した白色固体を除去することにより、ジs−ブチルマグネシウム溶液を得た。この溶液を300mlの4つ口フラスコに入れ、脱水トルエン100mlを加えた後、10℃以下でマグネチックスターラーで攪拌しながらアンモニアガスを吹き込み、反応を行った。アンモニアガスを吹き込むにつれて白色の沈殿が生成した。
アンモニアガスを吹き込んでも、発熱が起こらなくなったのを確認してから、室温に戻し、さらに加熱還流下で2時間、アンモニアガスを吹き込みながら攪拌した。室温に戻し、グローブボックス内で沈殿をろ過、乾燥することにより、ほぼ白色の固体4.3gを得た。
上記試料の昇温脱離スペクトルを図1に示す。試料からは主にアンモニアが放出され、その放出スペクトルは、Mg(NH2)2(MgH2を330℃でアンモニアガスと反応させて作製)と同様であった。
(実施例2)
市販のt−ブチルマグネシウムクロライドエーテル溶液(2M)にジオキサンを加え、発生した白色固体を除去することにより、ジt−ブチルマグネシウム溶液を得た。この溶液を300mlの4つ口フラスコに入れ、脱水トルエン100mlを加えた後、10℃以下でマグネチックスターラーで攪拌しながらアンモニアガスを吹き込み、反応を行った。アンモニアガスを吹き込むにつれて白色の沈殿が生成した。
アンモニアガスを吹き込んでも、発熱が起こらなくなったのを確認してから、室温に戻し、さらに加熱還流下で2時間、アンモニアガスを吹き込みながら攪拌した。室温に戻し、グローブボックス内で沈殿をろ過、乾燥することにより、ほぼ白色の固体6.4gを得た。
上記試料の昇温脱離スペクトルにおいて、Mg(NH2)2(MgH2を330℃でアンモニアガスと反応させて作製)と同様な温度域でアンモニアの放出が観測された。
市販のt−ブチルマグネシウムクロライドエーテル溶液(2M)にジオキサンを加え、発生した白色固体を除去することにより、ジt−ブチルマグネシウム溶液を得た。この溶液を300mlの4つ口フラスコに入れ、脱水トルエン100mlを加えた後、10℃以下でマグネチックスターラーで攪拌しながらアンモニアガスを吹き込み、反応を行った。アンモニアガスを吹き込むにつれて白色の沈殿が生成した。
アンモニアガスを吹き込んでも、発熱が起こらなくなったのを確認してから、室温に戻し、さらに加熱還流下で2時間、アンモニアガスを吹き込みながら攪拌した。室温に戻し、グローブボックス内で沈殿をろ過、乾燥することにより、ほぼ白色の固体6.4gを得た。
上記試料の昇温脱離スペクトルにおいて、Mg(NH2)2(MgH2を330℃でアンモニアガスと反応させて作製)と同様な温度域でアンモニアの放出が観測された。
(実施例3)
市販のメチルマグネシウムブロマイドエーテル溶液(3M)にジオキサンを加え、発生した白色個体を除去することにより、ジメチルマグネシウム溶液を得た。この溶液を500mlの4つ口フラスコに入れ、脱水トルエン150mlを加えた後、10℃以下でマグネチックスターラーで攪拌しながらアンモニアガスを吹き込み、反応を行った。アンモニアガスを吹き込むにつれて白色の沈殿が生成した。
アンモニアガスを吹き込んでも、発熱が起こらなくなったのを確認してから、室温に戻し、さらに加熱還流下で2時間、アンモニアガスを吹き込みながら攪拌した。室温に戻し、グローブボックス内で沈殿をろ過、乾燥することにより、ほぼ白色の固体4.7gを得た。
上記試料の昇温脱離スペクトルにおいて、Mg(NH2)2(MgH2を330℃でアンモニアガスと反応させて作製)と同様な温度域でアンモニアの放出が観測された。
市販のメチルマグネシウムブロマイドエーテル溶液(3M)にジオキサンを加え、発生した白色個体を除去することにより、ジメチルマグネシウム溶液を得た。この溶液を500mlの4つ口フラスコに入れ、脱水トルエン150mlを加えた後、10℃以下でマグネチックスターラーで攪拌しながらアンモニアガスを吹き込み、反応を行った。アンモニアガスを吹き込むにつれて白色の沈殿が生成した。
アンモニアガスを吹き込んでも、発熱が起こらなくなったのを確認してから、室温に戻し、さらに加熱還流下で2時間、アンモニアガスを吹き込みながら攪拌した。室温に戻し、グローブボックス内で沈殿をろ過、乾燥することにより、ほぼ白色の固体4.7gを得た。
上記試料の昇温脱離スペクトルにおいて、Mg(NH2)2(MgH2を330℃でアンモニアガスと反応させて作製)と同様な温度域でアンモニアの放出が観測された。
(実施例4)
市販のフェニルマグネシウムブロマイドエーテル溶液(3M)にジオキサンを加え、発生した白色固体を除去することにより、ジフェニルマグネシウム溶液を得た。この溶液を500mlの4つ口フラスコに入れ、脱水トルエン150mlを加えた後、10℃以下でマグネチックスターラーで攪拌しながらアンモニアガスを吹き込み、反応を行った。アンモニアガスを吹き込むにつれて白色の沈殿が生成した。
アンモニアガスを吹き込んでも、発熱が起こらなくなったのを確認してから、室温に戻し、さらに加熱還流下で2時間、アンモニアガスを吹き込みながら攪拌した。室温に戻し、グローブボックス内で沈殿をろ過、乾燥することにより、ほぼ白色の固体9.7gを得た。
上記試料の昇温脱離スペクトルにおいて、Mg(NH2)2(MgH2を330℃でアンモニアガスと反応させて作製)と同様な温度域でアンモニアの放出が観測された。
市販のフェニルマグネシウムブロマイドエーテル溶液(3M)にジオキサンを加え、発生した白色固体を除去することにより、ジフェニルマグネシウム溶液を得た。この溶液を500mlの4つ口フラスコに入れ、脱水トルエン150mlを加えた後、10℃以下でマグネチックスターラーで攪拌しながらアンモニアガスを吹き込み、反応を行った。アンモニアガスを吹き込むにつれて白色の沈殿が生成した。
アンモニアガスを吹き込んでも、発熱が起こらなくなったのを確認してから、室温に戻し、さらに加熱還流下で2時間、アンモニアガスを吹き込みながら攪拌した。室温に戻し、グローブボックス内で沈殿をろ過、乾燥することにより、ほぼ白色の固体9.7gを得た。
上記試料の昇温脱離スペクトルにおいて、Mg(NH2)2(MgH2を330℃でアンモニアガスと反応させて作製)と同様な温度域でアンモニアの放出が観測された。
(実施例5)
市販のジn−ブチルマグネシウムヘプタン溶液とブチルリチウムヘキサン溶液とを500mLの4つ口フラスコに入れて、−20℃に冷却した。その後、マグネチックスターラーで攪拌しながら、アンモニアガスを吹き込み、反応させた。反応終了後、ろ過により固形分を回収した。
得られた試料の昇温脱離スペクトルにおいてアンモニアの放出が観測された。また、赤外吸収スペクトルにおいて、アミド基に由来するピークが観測された。
市販のジn−ブチルマグネシウムヘプタン溶液とブチルリチウムヘキサン溶液とを500mLの4つ口フラスコに入れて、−20℃に冷却した。その後、マグネチックスターラーで攪拌しながら、アンモニアガスを吹き込み、反応させた。反応終了後、ろ過により固形分を回収した。
得られた試料の昇温脱離スペクトルにおいてアンモニアの放出が観測された。また、赤外吸収スペクトルにおいて、アミド基に由来するピークが観測された。
(実施例6)
市販のジn−ブチルマグネシウムヘプタン溶液とブチルリチウムヘキサン溶液とを500mLの4つ口フラスコに入れて、−20℃に冷却した。その後、マグネチックスターラーで攪拌しながら、アンモニアガスを吹き込み、反応させた。反応終了後、ろ過により固形分を回収した。さらに、得られた試料を水素圧約9MPa下で250℃まで加熱した。
加熱後の試料のX線回折プロファイルにおいて、Mg(NH2)2の回折ピークが観測された。
市販のジn−ブチルマグネシウムヘプタン溶液とブチルリチウムヘキサン溶液とを500mLの4つ口フラスコに入れて、−20℃に冷却した。その後、マグネチックスターラーで攪拌しながら、アンモニアガスを吹き込み、反応させた。反応終了後、ろ過により固形分を回収した。さらに、得られた試料を水素圧約9MPa下で250℃まで加熱した。
加熱後の試料のX線回折プロファイルにおいて、Mg(NH2)2の回折ピークが観測された。
(実施例7)
市販のジn−ブチルマグネシウムヘプタン溶液とブチルリチウムヘキサン溶液とを500mLの4つ口フラスコに入れて、−20℃に冷却した。その後、マグネチックスターラーで攪拌しながら、アンモニアガスを吹き込み、反応させた。反応終了後、ろ過により固形分を回収した。さらに、得られた試料を約0.1Paの真空下で150℃まで加熱した。
加熱後の試料のX線回折プロファイルにおいて、Li2NHの回折ピークが観測された。さらに、加熱後の試料を水素圧約9MPa下で200℃まで加熱すると、X線プロファイルにおいてMg(NH2)2が観測された。
市販のジn−ブチルマグネシウムヘプタン溶液とブチルリチウムヘキサン溶液とを500mLの4つ口フラスコに入れて、−20℃に冷却した。その後、マグネチックスターラーで攪拌しながら、アンモニアガスを吹き込み、反応させた。反応終了後、ろ過により固形分を回収した。さらに、得られた試料を約0.1Paの真空下で150℃まで加熱した。
加熱後の試料のX線回折プロファイルにおいて、Li2NHの回折ピークが観測された。さらに、加熱後の試料を水素圧約9MPa下で200℃まで加熱すると、X線プロファイルにおいてMg(NH2)2が観測された。
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。
本発明に係る金属アミドの製造方法は、アミド化合物複合体の製造に用いられる原料の製造方法として用いることができる。
本発明に係るアミド化合物複合体及びその製造方法、並びに、水素貯蔵材料及びその製造方法は、燃料電池システム用の水素貯蔵手段、超高純度水素製造装置、ケミカル式ヒートポンプ、アクチュエータ、金属−水素蓄電池用の水素貯蔵体等に用いられる水素貯蔵媒体及びその製造方法として使用することができる。
本発明に係るアミド化合物複合体及びその製造方法、並びに、水素貯蔵材料及びその製造方法は、燃料電池システム用の水素貯蔵手段、超高純度水素製造装置、ケミカル式ヒートポンプ、アクチュエータ、金属−水素蓄電池用の水素貯蔵体等に用いられる水素貯蔵媒体及びその製造方法として使用することができる。
Claims (11)
- 次の(1)式で表される1種又は2種以上の有機金属化合物とアンモニアとを反応させ、金属アミドを含む固体を得る反応工程を備えた金属アミドの製造方法。
(R)xM ・・・(1)
但し、Rは、炭素数1から10の直鎖アルキル基、分岐アルキル基、及び芳香族基からなる群から選ばれるいずれか1以上の有機基。
Mは、1種又は2種以上の金属元素。
xは、Mの価数。 - 前記Mは、アルカリ金属元素、及びアルカリ土類金属元素からなる群から選ばれるいずれか1種類以上の金属元素である請求項1に記載の金属アミドの製造方法。
- 前記Mは、Mg及びLiから選ばれるいずれか1種以上である請求項1に記載の金属アミドの製造方法。
- 請求項1から3までのいずれかに記載の反応工程と、
前記固体と、第2成分とを混合する混合工程と、
を備えたアミド化合物複合体の製造方法。 - 前記第2成分は、金属水素化物である請求項4に記載のアミド化合物複合体の製造方法。
- 次の(1)式で表される1種又は2種以上の有機金属化合物であって、2種以上の金属元素Mを含むものとアンモニアとを反応させ、金属アミドを含む固体を得る反応工程と、
前記固体を水素ガス圧力下で加熱処理する第1熱処理工程と、
を備えたアミド化合物複合体の製造方法。
(R)xM ・・・(1)
但し、Rは、炭素数1から10の直鎖アルキル基、分岐アルキル基、及び芳香族基からなる群から選ばれるいずれか1以上の有機基。
Mは、1種又は2種以上の金属元素。
xは、Mの価数。 - 前記第1熱処理工程の前又は後に、前記固体と第2成分とを混合する混合工程
をさらに備えた請求項6に記載のアミド化合物複合体の製造方法。 - 請求項4から7までのいずれかに記載の方法により得られるアミド化合物複合体。
- 次の(1)式で表される1種又は2種以上の有機金属化合物であって、2種以上の金属元素Mを含むものとアンモニアとを反応させ、金属アミドを含む固体を得る反応工程と、
前記固体を減圧下又は不活性ガス雰囲気下で加熱処理する第2熱処理工程と、
を備えた水素貯蔵材料の製造方法。
(R)xM ・・・(1)
但し、Rは、炭素数1から10の直鎖アルキル基、分岐アルキル基、及び芳香族基からなる群から選ばれるいずれか1以上の有機基。
Mは、1種又は2種以上の金属元素。
xは、Mの価数。 - 前記第2熱処理工程の前又は後に、前記固体と第2成分とを混合する混合工程
をさらに備えた請求項9に記載の水素貯蔵材料の製造方法。 - 請求項9又は10に記載の方法により得られる水素貯蔵材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008081186A JP2009067668A (ja) | 2007-08-20 | 2008-03-26 | 金属アミドの製造方法、アミド化合物複合体及びその製造方法、並びに、水素貯蔵材料及びその製造方法 |
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