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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Inorganic Chemistry (AREA)
- 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】
〔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 |
|---|---|---|---|---|
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