JP2009234810A

JP2009234810A - 岩塩型リチウムフェライトとその製造方法、炭酸ガスの吸収方法、吸収装置及び分離装置

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Publication number: JP2009234810A
Application number: JP2008079578A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Yanase; 郁夫柳瀬
Original assignee: Saitama University NUC
Current assignee: Saitama University NUC
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2009-10-15
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: JP5279310B2

Abstract

【課題】全温度域におけるCO₂吸収率が著しく向上し、450℃以下の比較的低温域におけるCO₂吸収率も向上した、新たなα-LiFeO₂とその製造方法、このα-LiFeO₂を炭酸ガスの吸収剤として用いる、炭酸ガスの吸収方法、炭酸ガス吸収装置、および炭酸ガスの分離装置の提供。
【解決手段】柱状結晶のα-Fe₂O₃とLiNO₃との混合物であって、α-Fe₂O₃に対してLiNO₃を化学量論比で5〜15％過剰に含む混合物をLiNO₃が融解する温度で加熱して岩塩型リチウムフェライトを得る、岩塩型リチウムフェライトの製造方法。格子定数が４．１５８Åである、岩塩型リチウムフェライト。この岩塩型リチウムフェライトを炭酸ガス吸収材として用いる炭酸ガスの吸収方法、吸収装置及び分離装置。
【選択図】なし

Description

本発明は、優れた炭酸ガス吸収能を有する岩塩型リチウムフェライトとその製造方法、並びにこの岩塩型リチウムフェライトを炭酸ガス吸収材として用いる炭酸ガスの吸収方法、吸収装置及び分離装置に関する。本発明は、特に、200〜450℃付近の温度範囲の燃焼ガスを排出する内燃機関において、その燃焼排ガス中の二酸化炭素を効率よく吸収、分離する技術分野に有用である。

排ガス中からのCO₂除去に関する代表的な手法としては、アミン化合物水溶液による接触法、アルカリ土類金属水酸化物などによる固定化法などが公開されている。

排ガス中のCO₂をジアミン系水溶液と接触させて除去する方法は、例えば、特開平８−２５７３５３号公報（特許文献１）に開示されている。また、排ガス中のCO₂をアルカリ金属水酸化物と接触させて炭酸塩として固定化する除去法は、例えば、特開平３−２４５８１１号公報（特許文献２）で公開されている。

リチウム系化合物を用いたCO₂吸収材の開発に関しては、炭酸ナトリウムや炭酸カリウムをリチウムシリケート（Li₄SiO₄）に混合することでCO₂ガスの吸収速度を向上させる手法が、例えば、特開２００６−２０５０２３号公報（特許文献３）で公開されている。このLi₄SiO₄のCO₂ガスの吸収温度は500〜750℃程度である。

一方、CO₂ガスの吸収温度が300〜500℃程度であるリチウムフェライト（α-LiFeO₂）を用いたCO₂吸収材が、特開２００５−２７０８４２号公報（特許文献４）に公開されている。このCO₂吸収材は、鉄の一部をコバルトやマンガンで置換して合成したα-LiFeO₂であり、CO₂ガスの吸収速度の向上とCO₂吸収後のα-LiFeO₂への再生温度の低温化を目指している。

同様に、リチウムフェライト（α-LiFeO₂）を用いたCO₂吸収材であって、CO₂吸収率を向上させたものとして、α-LiFeO₂と炭酸カリウムを混合する手法によって得たリチウムフェライトに関する技術も公開されている［M.Katoら、CO₂ absorption property of lithium ferrite for application as a high-temperature CO₂absorption, Journal of the ceramic society of Japan, 113[10], 684-686 (2005)（非特許文献１）］。
特開平８−２５７３５３号公報特開平３−２４５８１１号公報特開２００６−２０５０２３号公報特開２００５−２７０８４２号公報 M.Katoら、CO2 absorption property of lithium ferrite for application as a high-temperature CO2 absorption, Journal of the ceramic society of Japan, 113[10], 684-686 (2005)

一般に、リチウムフェライト（α-LiFeO₂）などのリチウム複合酸化物の炭酸ガス吸収反応は可逆である。リチウム複合酸化物と炭酸ガスとの反応生成物から、吸収反応時の温度より高温条件において、炭酸ガスを放出する（放出反応）。従ってこれらの炭酸ガス吸収材は、吸収した炭酸ガスを再度放出してリチウム複合酸化物を再生し、繰り返し利用することが可能である。

リチウムフェライトの炭酸ガス吸収反応は、温度以外の条件によっても変化はするが、一般に、200〜500℃の範囲で生じ、リチウムフェライトが炭酸ガスを吸収して生じた炭酸リチウムは、500℃以上の温度で分解して炭酸ガスを放出する。この炭酸ガス吸収反応と炭酸ガス放出反応を繰り返し行なうことで、炭酸ガスを含有する気体、特に内燃機関や鉄鋼やセメントなどの製造工程からの炭酸ガスの排出を伴う燃焼ガスから、炭酸ガスを分離除去することも可能である。

しかし、上記内燃機関や製造工程からの燃焼ガスの温度は、一般に200〜450℃の範囲であり、上記特許文献４及び非特許文献１に記載のα-LiFeO₂は、450℃以下の比較的低温域でのCO₂吸収能が依然として低いという問題があった。また、450℃〜500℃の温度域におけるCO₂吸収能も、十分に高いとは言えない。即ち、CO₂流通下においても相当量のα-LiFeO₂が未反応物として残る、という問題点もあった。

特許文献４及び非特許文献１に記載のα-LiFeO₂は、炭酸塩を混合しない場合、450℃におけるCO₂吸収率は２％程度（重量増加率では０．５％程度）と非常に小さく、炭酸塩を混合した場合でも、450℃におけるCO₂吸収率は８％程度（重量増加率では２％程度）である。ここでの反応率とは、以下の化学反応式に従った際のLiFeO₂の反応率のことを意味する。
反応式；2LiFeO₂ + CO₂ → Li₂CO₃ + Fe₂O₃

このように、200〜500℃の温度域でCO₂吸収能を有するα-LiFeO₂ではあるが、全温度域におけるCO₂吸収率の著しい向上、特に450℃以下の比較的低温域におけるCO₂吸収率の向上については、改良の余地が大きい。さらに、炭酸塩等の混合プロセスを経ない、高いCO₂吸収能を有するα-LiFeO₂の製造法の開発も、工業的な観点からは大いに望まれている。

そこで、本発明は、上記課題を解決することを目的とするものであり、具体的には、全温度域におけるCO₂吸収率が著しく向上し、450℃以下の比較的低温域におけるCO₂吸収率も向上した、新たなα-LiFeO₂とその製造方法を提案することを主な目的とする。

さらに本発明は、上記新たなα-LiFeO₂を炭酸ガスの吸収剤として用いる、炭酸ガスの吸収方法、炭酸ガス吸収装置、および炭酸ガスの分離装置を提供することも目的とする。

上記課題を解決する本発明は以下のとおりである。
[１]
柱状結晶のα-Fe₂O₃とLiNO₃との混合物であって、α-Fe₂O₃に対してLiNO₃を化学量論比で5〜15％過剰に含む混合物をLiNO₃が融解する温度で加熱して岩塩型リチウムフェライトを得る、岩塩型リチウムフェライトの製造方法。
[２]
前記柱状結晶のα-Fe₂O₃が柱状結晶のα-FeOOHを熱分解して得たものであり、結晶の大きさが１ミクロン以下である、[１]に記載の製造方法。
[３]
格子定数が４．１５８Åである、岩塩型リチウムフェライト。
[４]
CO₂吸収率１２％(重量増加率３％)でCO₂ガスを吸収反応させた後にも構造相転移しない、[３]に記載の岩塩型リチウムフェライト。
[５]
100mL/minでCO₂ガスを流通させながら、10℃/minで昇温して室温から500℃の温度範囲でCO₂を吸収反応させたときの325℃でのCO₂吸収率が１％以上(重量増加率が０．２５％以上)であり、450℃でのCO₂吸収率が４％以上(重量増加率が１％以上)である[３]または[４]に記載の岩塩型リチウムフェライト。
[６]
炭酸ガスを含む気体に[３]〜[５]のいずれかに記載の岩塩型リチウムフェライトを含有する炭酸ガス吸収材を接触させて、前記炭酸ガスを含む気体中の前記炭酸ガスと選択的に反応させる炭酸ガス吸収方法。
[７]
[３]〜［５］のいずれかに記載の岩塩型リチウムフェライトを含有する炭酸ガス吸収材と、前記炭酸ガス吸収材を収納し、炭酸ガスを導入するための炭酸ガス導入口とを具備することを含む、炭酸ガス吸収装置。
[８]
[３]〜［５］のいずれかに記載の岩塩型リチウムフェライトを含有する炭酸ガス吸収材に炭酸ガスを反応させて生成した生成物と、前記生成物を加熱し炭酸ガスを放出させるための加熱装置と、前記生成物を収納し、前記炭酸ガスを排出する生成ガス排出口とを具備することを含む、炭酸ガス分離装置。

本発明によれば、全温度域におけるCO₂吸収率が著しく向上し、450℃以下の比較的低温域におけるCO₂吸収率も向上した、新たなα-LiFeO₂とその製造方法を提供することができる。さらに、本発明によれば、新たなα-LiFeO₂を炭酸ガスの吸収剤として用いる、炭酸ガスの吸収方法、炭酸ガス吸収装置、および炭酸ガスの分離装置を提供することができる。

［岩塩型リチウムフェライトの製造方法］
本発明の第１の態様は、岩塩型リチウムフェライトの製造方法である。この製造方法は、柱状結晶のα-Fe₂O₃とLiNO₃との混合物をLiNO₃が融解する温度で加熱して岩塩型リチウムフェライトを得る工程を含むものであり、前記混合物がα-Fe₂O₃に対してLiNO₃を化学量論比で5〜15％過剰に含むことを特徴とする。

柱状結晶のα-Fe₂O₃とLiNO₃との混合物は、LiNO₃の融点以上の温度で加熱するとLiNO₃が融解し、融解して液相状態になったLiNO₃がα-Fe₂O₃の柱状微粒子を覆った形で分解する。これにより、後述する、比較的低温域でも高いCO₂吸収率(重量増加率)を有し、CO₂吸収後も相転移を起こしにくい、本発明が目的とする結晶が得られる傾向がある。LiNO₃以外のリチウム塩では融解する前に分解してしまい、上記のようなに反応は生じない。上記加熱温度は、例えば、４５０〜６００℃の範囲であることができる。加熱時間は、例えば、１〜５時間であることができる。

前記混合物における、α-Fe₂O₃に対するLiNO₃の混合量を、化学量論量より過剰にする。α-Fe₂O₃とLiNO₃を化学量論量で混合した混合物を用いて、上記反応を行なっても、未反応のα-Fe₂O₃が生成物中に残存し、本発明が目的とする結晶が得られない。それに対して、α-Fe₂O₃に対するLiNO₃の混合量を、化学量論比で5〜15％過剰に含む混合物を用いることで、本発明が目的とする結晶が得られる。特に、化学量論比で6％以上、好ましくは7％以上、より好ましくは8％以上過剰に含む混合物を用いることが適当であり、好ましくは12％以下、より好ましくは10％以下過剰に含む混合物を用いることが適当である。

上記反応に用いるα-Fe₂O₃は柱状結晶のα-Fe₂O₃である。柱状結晶のα-Fe₂O₃以外の酸化鉄、例えば、γ-Fe₂O₃を用いても、本発明が目的とする結晶は得られない。柱状結晶のα-Fe₂O₃は、特に、柱状結晶のα-FeOOHを熱分解して得たものであることが好ましく、かつ結晶の大きさが１ミクロン以下であることが好ましい。いずれも、本発明が目的とする結晶を得るという観点から、好ましい。上記反応に用いる柱状結晶のα-Fe₂O₃は、例えば、柱状結晶のα-FeOOHを熱分解して得たα-Fe₂O₃を必要により、粉砕、分級するなどして、結晶の大きさ(粒子径)が１ミクロン以下であるものを用いることが好ましい。

［岩塩型リチウムフェライト］
本発明の第２の態様は、格子定数が４．１５８Åである、岩塩型リチウムフェライトである。この岩塩型リチウムフェライトは、上記本発明の製造方法で製造することができる。実施例でも示すように、柱状結晶のα-Fe₂O₃に代えてγ-Fe₂O₃を用いて合成した岩塩型リチウムフェライトの格子定数は、４．１４５Åであり、本発明の岩塩型リチウムフェライトとまったく異なる。本発明の格子定数が４．１５８Åである、岩塩型リチウムフェライトは新規な物質である。

本発明の岩塩型リチウムフェライトは、CO₂吸収率が１２％(重量増加率３％)となるようにCO₂ガスを吸収反応させた後にも構造相転移しない岩塩型リチウムフェライトであることが好ましい。この岩塩型リチウムフェライトは、柱状結晶のα-Fe₂O₃が柱状結晶のα-FeOOHを熱分解して得たものであり、かつ結晶の大きさが１ミクロン以下であるα-Fe₂O₃を用いて製造することができる。

本発明の岩塩型リチウムフェライトは、100mL/minでCO₂ガスを流通させながら、10℃/minで昇温して室温から500℃の温度範囲でCO₂を吸収反応させたときの325℃でのCO₂吸収率が１％以上(重量増加率が０．２５％以上)であり、450℃でのCO₂吸収率が４％以上(重量増加率が１％以上)であることができる。CO₂吸収率(重量増加率)は、岩塩型リチウムフェライトの製造条件、特に、α-Fe₂O₃に対するLiNO₃の混合量を、化学量論量よりどの程度過剰にするかによって、コントロールできる。上記325℃でのCO₂吸収率は、好ましくは3％以上、より好ましくは5％以上であり、450℃でのCO₂吸収率は、好ましくは10％以上、より好ましくは20％以上であることができる。

［炭酸ガス吸収方法]
本発明の第3の態様は、炭酸ガス吸収方法である。この炭酸ガス吸収方法は、炭酸ガスを含む気体に本発明の岩塩型リチウムフェライトを含有する炭酸ガス吸収材を接触させて、前記炭酸ガスを含む気体中の前記炭酸ガスと選択的に反応させるものである。反応式は以下の通りである。
反応式；2LiFeO₂ + CO₂ → Li₂CO₃ + Fe₂O₃

炭酸ガス吸収材は、本発明の岩塩型リチウムフェライトを含有するものであるが、炭酸ガス吸収材は、粉末のままでは作業上扱い難く、特に反応容器に炭酸ガス吸収材を充填して用いる場合には、細かい粉末が密集して圧力損失を生じやすい。そこで炭酸ガス吸収材は、例えば平均粒径０．１〜５．０ｍｍの粒子からなる多孔質体に成形して用いることができる。成形体に加工すれば作業上扱いやすく、炭酸ガスの流通経路を確保すれば圧力損失も生じにくい。成形は、造粒や押し出しなどにより顆粒、円柱状、円盤状、ハニカムなどの形状にすることができる。この多孔質の気孔率は、３０〜５０％であることが好ましい。気孔率が５０％を超えると、炭酸ガス吸収材の成分（岩塩型リチウムフェライト）の体積比率が少なくなり、炭酸ガス吸収特性が低下し、気孔率が３０％よりも少ないと炭酸ガス吸収材の比表面積、すなわち炭酸ガスとの接触面積が小さくなり、炭酸ガス吸収速度が低下する恐れがある。

成形には、粒子を結合させるためのバインダ材料（結合材）を用いることができる。バインダには、無機質の材料、有機質の材料のどちらも用いることができる。例えば無機質材料としては粘土、鉱物、石灰乳などが挙げられる。また有機材料としては、澱粉、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、パラフィンなどが挙げられる。バインダの添加量は、炭酸ガス吸収材成分（岩塩型リチウムフェライト）に対して０．１〜２０ｗｔ％とするのが好ましい。

炭酸ガスの吸収反応の温度は、炭酸ガス濃度によって多少異なるが、例えば、200〜500℃の温度域で実施することができる。尚、反応生成物であるLi₂CO₃とFe₂O₃の混合物は、例えば、炭酸ガスを含まない雰囲気下において加熱することで、炭酸ガスを放出してもとのリチウムフェライトに再生される。このような炭酸ガス吸収材の炭酸ガス吸収と、炭酸ガスを放出し、もとの炭酸ガス吸収材へ戻す（再生する）反応は、繰り返し行なうことができる。

［炭酸ガス吸収装置］
本発明の第４の態様は、炭酸ガス吸収装置である。この炭酸ガス吸収装置は、本発明の岩塩型リチウムフェライトリチウムを含有する炭酸ガス吸収材と、この炭酸ガス吸収材を収納し、炭酸ガスを導入するための炭酸ガス導入口とを具備することを含むものである。

具体的には、本発明の炭酸ガス吸収装置は、反応容器を含み、炭酸ガス吸収材は、反応容器内に充填される。さらに、炭酸ガス含有気体を反応容器内へ導入するための導入管と、この導入管の一端に連結されており、反応容器内にある内管とからなることができる。内管の壁面には通気孔が備えられており、導入管から内管へ導入された気体を反応容器内部へ通気できるようになっている。例えば多孔質アルミナのような多孔質セラミックから作られ、気体の透過性を有するものを使用しても良い。

導入管からＣＯ₂含有気体を供給すると、炭酸ガス吸収材は内管から供給されるＣＯ₂含有気体を吸収する反応が生じ、反応生成物を生成する（吸収反応）。

［炭酸ガス分離装置］
本発明の第５の態様は、本発明の岩塩型リチウムフェライトを含有する炭酸ガス吸収材に炭酸ガスを反応させて生成した生成物と、前記生成物を加熱し炭酸ガスを放出させるための加熱装置と、前記生成物を収納し、前記炭酸ガスを排出する生成ガス排出口とを具備することを含むものである。

前記本発明の炭酸ガス吸収装置（本発明の第４の態様）において、吸収反応が終了したら、炭酸ガスの吸収反応によって生成した反応生成物（炭酸塩）が、炭酸ガスの放出が生じる温度領域になるようにヒータなどの加熱手段によって反応容器を加熱する。所定の温度に達すると反応生成物（炭酸塩）からＣＯ₂の放出が生じ内管を通じてＣＯ₂を導入管より放出させる。加熱手段は任意の加熱されたガスを反応容器の外周に接触させて、反応容器ごと所定の温度まで加温する方法でも良い（再生反応）。

吸収反応及び放出反応のどちらの場合においても、反応容器は接触効率を考慮すると流動床式反応容器をすることもできる。

以下本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

［岩塩型リチウムフェライトリチウムの調製］
3mol/LのNaOH水溶液を0.2mol/LのFeCl₃水溶液に滴下して混合することでFe(OH)₃ゾルを生成させた後、さらに0.6mol/LのNaOH水溶液をゾル溶液のpHが13になるように滴下した。この手順によって沈殿物を生成させ、濾過・乾燥することで微細な柱状結晶からなるα-FeOOH粉末を得た。

次に、このα-FeOOH柱状結晶を大気中300℃で熱分解することで、粒径500nm程度の柱状のα-Fe₂O₃結晶からなる微粉末を合成した。このα-Fe₂O₃結晶は（110）面が顕著に配向しており、市販のα-Fe₂O₃には見られない特徴を有している。なお、この配向がα-Fe₂O₃結晶の柱状形態に対応している。図１にはα-FeOOHの各熱処理温度（200〜300℃）でのXRDパターンの変化を示す。図２にはα-Fe₂O₃粉末の電子顕微鏡写真を示す。

得られた柱状のα-Fe₂O₃結晶とLiNO₃粉末をエタノール溶媒中で混合した。この際、化学量論組成のLi：Fe＝１：１（モル比）に対して8mol％過剰となるようにLiNO₃粉末とα-Fe₂O₃粉末をエタノール中で混合した。

調製した混合粉末を乾燥した後、大気中450〜600℃で熱処理することで、粒径300nm程度の粒子からなるリチウムフェライト（α-LiFeO₂）の単一相粉末を合成した。図３には、熱処理温度４５０〜６００℃でのα-LiFeO₂単一相粉末のXRDパターンを示す。また、図４には、合成したα-LiFeO₂粉末の電子顕微鏡写真を示す。

なお、LiNO₃は450〜600℃で熱分解するが、350℃付近で融解する性質を有しているためLiNO₃粉末の過剰率を5mol%とするとLi源が不足してγ-Fe₂O₃が生成する。また、LiNO₃粉末の過剰率を10及び15 mol%とすると、酸化鉄が不足してLi₂CO₃が生成する。

上述の理由により、本発明で提案するα-LiFeO₂の単一相粉末の合成条件は、化学量論組成に対してLiNO₃を8mol％過剰にする必要がある。図５には、LiNO₃過剰率の異なる混合粉末を500℃で熱処理して得られた粉末のXRDパターンを示す。

［CO₂ガスを吸収］
合成したα-LiFeO₂粉末に100mL/minでCO₂ガスを流通させながら、10℃/minで昇温して室温から500℃の温度範囲でCO₂を吸収させた。比較のため、市販のγ-Fe₂O₃粉末(粒径1μm程度)とLiNO₃粉末を混合した原料を500℃で熱処理して合成したα-LiFeO₂粉末にも同条件でCO₂ガスを吸収させた。

これら２つのα-LiFeO₂粉末のCO₂吸収特性を比べるため、室温〜６００℃の温度範囲でのTG-DTAによるCO₂吸収特性の比較を行った。その結果を図６に示す。５００℃では、前者のα-LiFeO₂のCO₂吸収率は約４９％、後者のCO₂吸収率は約１７％であった。また、３２５℃では、前者のα-LiFeO₂のCO₂吸収率はで約８％、後者のCO₂吸収率は約３％であった。また、４５０℃では、前者のα-LiFeO₂のCO₂吸収率は約３７％、後者のCO₂吸収率は約１１％であった。このように、本発明で提案するLiNO₃と微細なα-Fe₂O₃から合成したα-LiFeO₂が著しく高いCO₂吸収能を有していた。

合成経路の異なるこれら２つのα-LiFeO₂のCO₂吸収前後（CO₂吸収率１１〜１２％程度）におけるXRDパターンを調査した。その結果、高いCO₂吸収率を有するα-LiFeO₂はCO₂を吸収してもβ-LiFeO₂相に構造相転移することなく、Li₂CO₃とγ-Fe₂O₃に分解し（図７）、さらにCO₂を吸収させると、完全にLi₂CO₃とγ-Fe₂O₃に分解した（図８）。

一方、CO₂吸収率の低いα-LiFeO₂はCO₂吸収によってLi₂CO₃とγ-Fe₂O₃へ分解し、同時にα-LiFeO₂のβ相への構造相転移がみられた（図９）。

合成した２つのα-LiFeO₂の格子定数を調べたところ、CO₂吸収率の高いα-LiFeO₂は４．１５８Å、CO₂吸収率の小さいα-LiFeO₂は４．１４５Åとなり、格子定数が著しく異なっていた。この結果は、α-LiFeO₂結晶内のリチウムイオンや鉄イオンの分布の均一性が合成した２つのα-LiFeO₂の間で異なっていることを示唆しており、CO₂吸収率の高いα-LiFeO₂は結晶内のイオン分布の均一性が増大したと考えられる。

このような陽イオンの均一性の高いα-LiFeO₂を合成できたのは、原料に用いた微粒子のα-Fe₂O₃と昇温過程において融解するLiNO₃を原料に用いたため、原料同士の反応性が著しく改善されたことによるところが大きいと考えられる。

この高いCO₂吸収率を有するα-LiFeO₂粒子を多孔質体に被覆担持することは、CO₂ガスとの接触面積の向上につながり、更に高いCO₂吸収率が得られる。

本発明は、炭酸ガス吸収材や炭酸ガスの分離が必要な分野に有用である。

α-FeOOHの各熱処理温度（200〜300℃）でのXRDパターンの変化(a)300℃、(b)250℃、(c)200℃ α-Fe₂O₃粉末の電子顕微鏡写真 α-LiFeO₂単一相粉末のXRDパターン（熱処理温度；450〜600℃）(a)600℃、(b)500℃、(c)450℃ α-LiFeO₂粉末の電子顕微鏡写真異なるLiNO₃過剰率の混合粉末を熱処理（500℃）した粉末のXRDパターン(a)5mol%、(b)8mol%、(c)10mol%、(d)15mol% TG-DTAによるα-LiFeO₂のCO₂吸収特性（室温〜600℃）の比較(a)Fe源の原料；合成α-Fe₂O₃、(b)Fe源の原料；市販γ-Fe₂O₃ α-Fe₂O₃微粉末を用いて合成したα-LiFeO₂のCO₂吸収前後でのXRDパターン(a)吸収前、(b)吸収後；CO₂吸収率約12％ α-Fe₂O₃微粉末を用いて合成したα-LiFeO₂のCO₂吸収によって生成したLi₂CO₃とγ-Fe₂O₃のXRDパターン（CO₂吸収率100％）市販のγ-Fe₂O₃粉末を用いて合成したα-LiFeO₂のCO₂吸収前後でのXRDパターン(a)吸収前、(b)吸収後；CO₂吸収率約12％

Claims

柱状結晶のα-Fe₂O₃とLiNO₃との混合物であって、α-Fe₂O₃に対してLiNO₃を化学量論比で5〜15％過剰に含む混合物をLiNO₃が融解する温度で加熱して岩塩型リチウムフェライトを得る、岩塩型リチウムフェライトの製造方法。
前記柱状結晶のα-Fe₂O₃が柱状結晶のα-FeOOHを熱分解して得たものであり、結晶の大きさが１ミクロン以下である、請求項１に記載の製造方法。
格子定数が４．１５８Åである、岩塩型リチウムフェライト。
CO₂吸収率１２％(重量増加率３％)でCO₂ガスを吸収反応させた後にも構造相転移しない、請求項３に記載の岩塩型リチウムフェライト。
100mL/minでCO₂ガスを流通させながら、10℃/minで昇温して室温から500℃の温度範囲でCO₂を吸収反応させたときの325℃でのCO₂吸収率が１％以上(重量増加率が０．２５％以上)であり、450℃でのCO₂吸収率が４％以上(重量増加率が１％以上)である請求項３または４に記載の岩塩型リチウムフェライト。
炭酸ガスを含む気体に請求項３〜５のいずれかに記載の岩塩型リチウムフェライトを含有する炭酸ガス吸収材を接触させて、前記炭酸ガスを含む気体中の前記炭酸ガスと選択的に反応させる炭酸ガス吸収方法。
請求項３〜５のいずれかに記載の岩塩型リチウムフェライトを含有する炭酸ガス吸収材と、前記炭酸ガス吸収材を収納し、炭酸ガスを導入するための炭酸ガス導入口とを具備することを含む、炭酸ガス吸収装置。
請求項３〜５のいずれかに記載の岩塩型リチウムフェライトを含有する炭酸ガス吸収材に炭酸ガスを反応させて生成した生成物と、前記生成物を加熱し炭酸ガスを放出させるための加熱装置と、前記生成物を収納し、前記炭酸ガスを排出する生成ガス排出口とを具備することを含む、炭酸ガス分離装置。