JPH03285828A - 酸素欠陥マグネタイト - 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、化学反応をおこすマグネタイトの物質に関
する。

従来技術 従来からマグネタイト自体は、磁性材料や塗料などに用
いる顔料、磁気標識体などに用いられている。これは主
にフェライトとしての特徴を生かし、物理的な特性を利
用するものであったがマグネタイトに化学反応を起こさ
せて、付加価値の高い物質を作り出す技術はこれまでな
かった。

発明が解決しようとする問題点 従来、化学物質を製造する場合に、触媒が広く使われて
いるが、比較的低い温度で酸素化合物から酸素のみを引
き抜く安価な還元物質はなかった。

例えば、水から酸素を除去して水素に変える技術として
半導体光触媒の研究が行なわれているが。

エネルギー変換率の低さからいまだ実用化されていない
。また、炭酸ガスを直接炭素に分解する方法としてボッ
シュ反応が検討されているが５回収率が低いこと、また
副反応が起こり、かつ反応温度が高いなどの問題的点が
ある。

問題点を解決する物 この発明は、マグネタイトの素材から酸素の少なくとも
一部を除去して活性化ならしめた酸素欠陥マグネタイト
である。

この発明の作用及び効果 一般に、マネタイトの分子構造内は、２価の鉄（Ｆｅ”
）が１個と３価の鉄（Ｆｅ”）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（０
”−）４個と結び付いてＦｅ３Ｏ４の安定マグネタイト
になっていて、これを酸で溶解して鉄イオンに変形しな
い限り化学反応を起こし鑑い＊質である。

この発明は、このマグネタイトを２５０℃〜７００℃近
辺の温度もとで水＊　（Ｈ２）を反応させると、酸素（
０２−）が水（Ｈ，Ｏ）になって逃げる事体が起こる。

このことはこれまで誰も知らなかった新技術であり、こ
の事実から、更に、水素を反応させないでも高電圧をマ
グネタイトにかけて電子を供与すると酸素が逃げること
がら、活性化したマグネタイトが得られる。即ち、酸素
が欠乏した活性のマグネタイトになる。この活性マグネ
タイトにする手段は、この他にもいろいろと考えられる
けれども、２５０℃〜７００℃の雰囲気でないとこのよ
うな活性化は起こりにくい６そして、この状態で適宜還
元反応を起こさせるとき、この発明の酸素欠陥マグネタ
イトが生まれる。

このようにして造った酸素欠陥マグネタイトがこの発明
であり、この物質は再生されながら酸素と反応する新物
質である。そして、この酸素欠陥マグネタイトは、エン
ジンや化学工場から排出される炭酸ガスや窒素酸化物あ
るいはその他の酸化物を分解できる効能をもち、また、
水から水素を製造したり、アルコールやメタン等の幅広
い製法に応用ができる。このように酸素欠陥マグネタイ
トは化学変化により含酸素化合物の構造を変えることが
できる。すなわち物質変換の触体となる有効な新物質で
ある。

実施例 この発明の物質である酸素欠陥マグネタイトの一実施例
としての電子供与による製法から説明すると、第１図で
示したように、マグネタイトを２５０℃〜７００℃近辺
の温度に保って高電圧をかけると、陰極端子側のマグネ
タイト３ａから電子（ｅ）が陽極端子側のマグネタイト
に放電される。

このとき、陽極側のマグネタイト中の鉄イオン（Ｆｅ”
）が還元され、次式によって（Ｆｅ”）となる。

Ｆ　ｅ”　＋　ｅ　−−−→Ｆ　ｅ”　・・・■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、ｏ２−イオンが消滅するよ
うな反応が促進される。即ち、２０２−−ｍ−→０２＋
４　ｅ　−■ 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Ｆｅ２＋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０２
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、 Ｆｅ５０＊−ｍ−→　Ｆｅ３０４−ｘ＋ｘ／２０２とな
り、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、電子が最初に
強制的にマグネタイト内に投入されるれるために同じ陰
イオンを持つ酸素分子が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１０００℃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、３
００℃近辺が利用時には適当であるが、温度を高くして
６００℃程度では反応性が高く有効である。

このようにして酸素欠陥マグネタイトが造られる。

第１図が高電圧供与による場合の簡略製法図で、１がマ
グネタイトであり、このマグネタイト１をヒータ３等で
加温して３００℃〜６００℃近辺に保温した室２に収容
して、これに高電圧発生装置４で電子を供与して酸素欠
陥マグネタイトにする。

５は端子であって、同一素材のマグネタイトである。６
・７は弁を示す。

第２図は、水素を供与して活性化する場合の実施例を示
したものであって、同じく３００℃〜６００近辺に保温
した室２に収容したマグネタイト１に水素発生装置８か
らの水素を送り込んで酸素欠陥マグネタイトを得る方法
である。

そして、このようにして造られた酸素欠陥マグネタイト
の一作用を説明すると、炭酸ガス（Ｃ０２）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１例えば、活性化させた酸素欠陥
マグネタイトを収容中の室内に炭酸ガスを吹き込むと酸
素イオン（Ｏト）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される。また、窒素
酸化物（ＮＯりの場合では、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℃〜６００℃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。

また、別の製法を先に、第２図に基づき説明したが、３
００℃〜６００℃近辺に保ったマグネタイトに水素を反
応させると、マグネタイト中の酸素が水素で還元されて
次の反応がおこり、酸素欠陥マグネタイトと水になる。

即ち Ｆｅ　３０．＋ｚＨ２−＋　　　　Ｆｅ、Ｏ，−ｘ＋ｚ
Ｈ２０になって、先の電子供与の場合と同じく酸素欠陥
マグネタイト（Ｆｅ、ｏ４−ｘ）が得られるのである。

電子供与におる製法では、他に静電気発生装置で電子を
供与してもよく、この場合には、真空状態や減圧にすれ
ば簡単に電子供与が行なわれる。

この酸素欠陥マグネタイトの使用については、先に説明
した排気ガスの分解に大きな利用法が挙げられるが、そ
の分解反応は、 Ｆｅ、０４−　Ｘ　＋　ｚ　／　２　Ｃ○、−−一→１
　／　２　Ｇ　＋　）　ｅ　１０４ であり、炭酸ガスの酸素が吸収されて炭素を析出する。

これを第３図で説明すると、先きの活性化されたマグネ
タイトを収容する室２に排気ガス、例えば炭酸ガスを通
路９から送り込めばよい。

また、前記炭酸ガスの代わりに、水（水蒸気）を通路９
から送り込むと、水が分解される。即ち、水から水素を
得る場合の化学反応は、 Ｆ　ｅ、０４−ｘ　＋　Ｚ　Ｎ２０−→Ｆ　ｅ、Ｏ，＋
　ｚであり、従来のナフサから水素（Ｎ２）を得るのに
比較して極めて簡単に水素が得られ、水の電気分解に比
べてもエネルギーの損失がなく、安価に水素を製造でき
る。

また、窒素酸化物も、炭酸ガスの分解と同じ原理で分解
できる。その化学反応は、 ）”　　ｅ　＊　　０４−　Ｘ　　十　Ｚ　　／　　２
　　Ｎ　　Ｏ２−一一−−−−−−÷χ／　４　Ｎ２　
＋　Ｆｅ である６ そして、この活性化マグネタイトは、酸化されて普通の
マグネタイトになるが、これは再度、活性化できてリサ
イクルでき、非常に有用な物質である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の物質を製造する場合の第一実施例
の簡略図、第２図は別の製法を示す簡略図、第３図は排
気ガス分解時、及び水を分解する場合の簡略図である。 図中の記号 １はマグネタイト、２は製造時のマグネタイト収暮室、
３はヒーター、４は高電圧発生装置、５は電極、６・７
は弁、８は水素発生装置、９は排気ガス送込通路である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　マグネタイトの素材から酸素の少なくとも一部を除去
   して活性化ならしめた酸素欠陥マグネタイト。