JPH03257026A - 酸素欠陥マグネタイトの製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、炭酸ガスや窒素酸化物等を分解する酸素欠
陥マグネタイトの製造方法に関する。

従来技術とその問題点 従来からマグネタイト自体は、よく知られているが、酸
素の欠陥したものはこれまで知られておらず、これらの
化学的な反応性などについては一切知られていなかった
。

ところが、マグネタイトの分子構造内は、２価の鉄（Ｆ
ｅ”　）１個と３個保有した３価の鉄（Ｆｅ３４）が２
個存在して計８価のプラス電荷になり、これが陰イオン
を保有する酸素（０２−）４個と結び付いてＦｅ、０４
の安定マグネタイトになっているが、このマグネタイト
は、３００℃近辺では水素（Ｈ７）と反応して酸素（０
”−）が水（Ｈ２Ｏ）になって逃げ、酸素が欠乏した活
性のマグネタイトが得られることが最近の研究でわかっ
た。

そこで、この酸素が欠乏した酸素欠陥マグネタイトは、
酸素イオン（０”−）と化学反応をする物質であり、炭
酸ガス等の酸素が引き抜かれて炭素（Ｃ）を析出させ、
簡単に炭酸ガス分解をする有用な素材であることが最近
わかった。今後は、炭酸ガス分解の決め手になる新物質
であり、地球温暖化を遅らせる手掛かりを研究室段階で
ありながらもつかんでいる。

ところが、これまでの研究では、酸素欠陥マグネタイト
を造るには、どうしても水素（Ｈ２）が必要であり、こ
のためにナフサ分解や、水の電解で得た水素をマグネタ
イトに反応させるために水素の無駄があり、また、反応
させる装置を必要とする欠点があった。

問題点を解決する手段 この発明は、従来技術である水素を反応させることをし
ない次の方法で活性の酸素欠陥マグネタイトを得る方法
である。

即ち、マグネタイトの素材を概ね２５０℃〜３５０℃の
雰囲気のもとで、減圧し、酸素分子を逃避ならしめてマ
グネタイトを活性化する酸素欠陥マグネタイトの製造方
法とした。

発明の作用及び効果 先ず、作用から説明するに、第１図で示した通り周囲の
温度を概ね２５０℃〜３５０℃にヒータ９で保った容器
３内に、マグネタイトの素材を粉粒体あるいは板状体に
したものを投入して、この容器３内を真空ポンプ等で減
圧する。この減圧状態は、少なくとも酸素分子が逃げ出
す圧力にする必要がある。

このとき、減圧によってマグネタイト中の鉄イオンは、
陽極側のマグネタイト中の鉄イオン（Ｆｅ３１）が還元
され、次式によって（Ｆ　ｅ”″）となる。

Ｆ　ｅ”　＋　ｅ　−一→）ｌ’　６”　−・−■この
時、陽極側のマグネタイトは電気的中性を保つ為にマイ
ナスの荷電を放出しようとし、０２−イオンが消滅する
ような反応が促進される。即ち、２０”−−一→０□＋
４ｅ・・・■ の反応が起こる。この時、さらに余分の電子が陽極側の
マグネタイト中に取り残されることになるが、この電子
は０式の反応によってＦ　ｅ”イオンの形成に使われる
。結果的に陽極側のマグネタイト中にはマイナス電荷が
過剰となる為、０２−イオンが消滅するようなポテンシ
ャルが生じ、■式の反応が起こる。即ち、電子が放電に
よって打ち込まれるのをきっかけに、連鎖反応的にＯト
イオンがマグネタイトから引き抜かれることとなる。最
初の放電過程を別にすると活性化マグネタイトの形成反
応は、 Ｆｅ、ｏ４−一→Ｆｅ、ｏ、−ｘ＋ｘ／２０゜となり、
１／２個の酸素が逃げて行くために、３価の鉄が２価の
鉄に還元される反応に帰着される。

換言すれば、減圧と謂う刺激を受けてマグネタイト中の
酸素電子がエキサイトして放出された状態を保つことが
反応を開始させるのである。しかし、温度が４００℃を
超えるようになると鉄イオンがさらに電子を受けとって
金属鉄になってしまう。したがって、雰囲気温度は、２
５０℃から高くても３５０℃までに保持することが必要
である。

このようにして造った酸素欠陥マグネタイト（Ｆ　ｅ、
ｏ、−ｘ）においては、炭酸ガス（Ｇｏ、）や窒素酸化
物（ＮＯｘ）のような酸素で代表される陰イオンを持つ
化合物と反応しやすく、例えば、活性化させた酸素欠陥
マグネタイトを収容中の容器内に炭酸ガス吹き込むと酸
素イオン（０”　）が取られてマグネタイトの表面に炭
素（Ｃ）が析出する。

したがって、炭酸ガスの分解に利用できる。また、窒素
酸化物（ＮＯｘ）の場合では、反応速度が非常に速くて
窒素自体はガスとして分解された後に逃げ、マグネタイ
トの表面に付着しないから３００℃の雰囲気で減圧状態
にした容器内にマグネタイトを収容してこの容器内に間
欠的に窒素酸化物を通してやれば、自動的、半永久的に
有害な窒素酸化物（ＮＯｘ）が酸素と窒素に分解される
ことになる。

実施例 この発明の一実施例について詳述すると、マグネタイト
の粉体あるいは板体などのマグネタイト１を収容した外
周に通気できる気孔（イ）を有するセル２を収容できる
筒状の容器３の一端側を開閉弁４を有する通気路５を持
つ蓋体６で機密に構成し、他端側を開閉弁７を有する通
気路８に連通ならしめ、この容器３の前記セル２を収容
してい゛る部分の外周部をヒータ９で３００℃近辺に保
つように構成している。

また、該容器３内を減圧装置１０に連通させて前記セル
２内が減圧されるようにしている。減圧の程度はマグネ
タイト１の表面から酸素分子が跳び出る程度でよい。

尚、回倒中の記号１１はセル保持用のスプリングである
。１２．１３はいずれも開閉弁４，７の切換レバーであ
り、このレバーの作動は前記減圧装置１０とタイミング
をとって行なわれる。

１４はエンジン排傑筒等の排気ガス発生源、１５は排気
用の吸引機を示す。

１６は外気吸入筒で、前記通気路５に連通されており、
この吸入筒１６の途中に開閉弁１７が設けられている。

上側の作用について説明すると、先ず最初に、セル２内
にマグネタイト（ＦｅｉＯ４）の粉体あるいは塊を充填
して容器３内に装填して蓋６で密閉する。その後に、ヒ
ータ９に通電して内部を概ね３００℃になるように保つ
０次に開閉弁４，７の両方を閉じた後に減圧装置１１０
で容器３内を減圧してセル２内のマグネタイト１を活性
化する。即ち、マグネタイト１の表面から酸素分子を跳
び出させる。したがって、 Ｆｅ、０４−一→Ｆｅ、０４−ｘ＋ｘ／２０゜の化学変
化をおこし、酸素欠陥マグネタイト（Ｆｅ、Ｏ，ｘ）に
する。

次に、開閉弁４を開き、容器３内に排ガスの一例である
炭酸ガス（Ｃｏ、）や窒素酸化物（Ｎ。

Ｘ）を供給する。

このとき、炭酸ガスと窒素酸化物との混合ガスである場
合には反応速度の速い窒素酸化物の酸素（０２）が酸素
欠陥マグネタイトに反応して窒素のみがガス状態で容器
３内に溜る。

次に、開閉弁１７を操作して容器３内と大気中とを連通
させたのちに、開閉弁７を開口して吸引機１５で容器３
内に溜った窒素ガスを器外に放出する。尚、開閉弁１７
を開口して空気を取入れて容器３内を浄化する方法の他
、蒸気を吹き込み蒸気清浄してもよい、この場合には吸
引機１５は不要になる。

このようにして１行程の窒素酸化物の分解を終えること
になる。

更に、炭酸ガスの分解をさせる場合には、適宜な手法で
予め窒素酸化物を除去して略々純粋な炭酸ガスにした後
、前記と同じ前行程でマグネタイト１を酸素欠陥マグネ
タイトに変化させておき、開閉弁４を開口して炭酸ガス
を容器３内に送り込むと、酸素が反応して炭素（Ｃ）が
析出しマグネタイトの表面に付着する。したがって、炭
酸ガスが容易に分解されることになる。

尚、炭酸ガス（Ｃｏ、）と窒素酸化物（ＮＯｘ）との混
合気体の分離方法は、非常に困難であるが、先に説明し
た通り、窒素酸化物の方が反応速度が速いことを利用し
て、同じ装置で先ず窒素酸化物の分解をして除去し、再
度同装置で炭酸ガスを分解してもよい。

いずれにしても、この発明は、マグネタイト１を３００
℃近くの雰囲気で減圧させて不活性なマグネタイト（ｐ
ｅａｏ４）を酸素が欠乏した活性のマグネタイト（Ｆｅ
、０４−ｘ）にし、この酸素欠陥マグネタイト（Ｆｅａ
ｏ、−ｘ）を利用できるようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

図は、第１図は発明を具現する一実施例の要部を段面し
た装置の側面図である。 図中の記号 １はマグネタイト、２はマグネタイトを充填するセル、
３は容器、４，７および１７は切換弁、５と８は通路、
６は容器３の蓋、９はヒータ、１０は減圧装置、１１は
スプリング、１２と１３は開閉弁の作動レバー、１４は
排気ガスの排出部、１５は吸引機を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マグネタイトの素材を概ね２５０℃〜３５０℃の雰囲気
   のもとで、減圧し、酸素分子を逃避ならしめてマグネタ
   イトを活性化する酸素欠陥マグネタイトの製造方法。