JPH11322301A - 水素及び／または酸素の製造方法、水素及び／または酸素の生成用触媒 - Google Patents
水素及び／または酸素の製造方法、水素及び／または酸素の生成用触媒Info
- Publication number
- JPH11322301A JPH11322301A JP10151234A JP15123498A JPH11322301A JP H11322301 A JPH11322301 A JP H11322301A JP 10151234 A JP10151234 A JP 10151234A JP 15123498 A JP15123498 A JP 15123498A JP H11322301 A JPH11322301 A JP H11322301A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide
- oxygen
- hydrogen
- transition metal
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 75
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 74
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 70
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 70
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims description 39
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 99
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 51
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 30
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 21
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 22
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 18
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 9
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 9
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(i) oxide Chemical compound [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 7
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 7
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 5
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 4
- -1 For example Substances 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- WQNHWIYLCRZRLR-UHFFFAOYSA-N 2-(3-hydroxy-2,5-dioxooxolan-3-yl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1(O)CC(=O)OC1=O WQNHWIYLCRZRLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- JGDITNMASUZKPW-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.Cl[Al](Cl)Cl JGDITNMASUZKPW-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229940009861 aluminum chloride hexahydrate Drugs 0.000 description 1
- 229960004543 anhydrous citric acid Drugs 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+);cobalt(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Co+2].[Co+3].[Co+3] UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LBJNMUFDOHXDFG-UHFFFAOYSA-N copper;hydrate Chemical compound O.[Cu].[Cu] LBJNMUFDOHXDFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000001443 photoexcitation Effects 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- LJCNRYVRMXRIQR-OLXYHTOASA-L potassium sodium L-tartrate Chemical compound [Na+].[K+].[O-]C(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O LJCNRYVRMXRIQR-OLXYHTOASA-L 0.000 description 1
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 235000011006 sodium potassium tartrate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来法よりも簡単に水を分解して水素及び／
または酸素を製造する方法と、それに用いて好適な触媒
を提供すること。 【解決手段】 水または水溶液に遷移金属酸化物を加え
て撹拌することにより、水素と酸素の少なくともどちら
か一方を生成させる水素及び／または酸素の製造方法。
または酸素を製造する方法と、それに用いて好適な触媒
を提供すること。 【解決手段】 水または水溶液に遷移金属酸化物を加え
て撹拌することにより、水素と酸素の少なくともどちら
か一方を生成させる水素及び／または酸素の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水を分解して水素
と酸素の少なくともどちらか一方を生成させる水素及び
／または酸素の製造方法と、それに用いて好適な触媒に
関するものである。
と酸素の少なくともどちらか一方を生成させる水素及び
／または酸素の製造方法と、それに用いて好適な触媒に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水を分解して水素と酸素を生成させる方
法としては、電気エネルギーを用いた水の電気分解法や
光エネルギーを用いた光触媒による水の分解方法がよく
知られている。水の電気分解は、電解質を溶かした水溶
液（電解液）中に二つの電極を設置してその電極間に電
圧を印加することにより、電極表面において電解液との
間に電荷の移動が行なわれる電極反応（陽極：酸化反
応、陰極：還元反応）を引き起こさせるものである。
法としては、電気エネルギーを用いた水の電気分解法や
光エネルギーを用いた光触媒による水の分解方法がよく
知られている。水の電気分解は、電解質を溶かした水溶
液（電解液）中に二つの電極を設置してその電極間に電
圧を印加することにより、電極表面において電解液との
間に電荷の移動が行なわれる電極反応（陽極：酸化反
応、陰極：還元反応）を引き起こさせるものである。
【０００３】そして、これにより、水が酸化されて酸素
が、還元されて水素がそれぞれ生成されることとなる。
例えば、電解液として硫酸ナトリウム（電解質）の３％
水溶液を、陽極、陰極として直径５ｍｍの炭素棒をそれ
ぞれ用いて、電流値が５００ｍＡとなるように直流電源
電圧を制御して２電極間に印加することにより水を分解
させると、陽極からは酸素が陰極からは水素の発生が認
められる。
が、還元されて水素がそれぞれ生成されることとなる。
例えば、電解液として硫酸ナトリウム（電解質）の３％
水溶液を、陽極、陰極として直径５ｍｍの炭素棒をそれ
ぞれ用いて、電流値が５００ｍＡとなるように直流電源
電圧を制御して２電極間に印加することにより水を分解
させると、陽極からは酸素が陰極からは水素の発生が認
められる。
【０００４】一方、光触媒による水の分解方法では、光
半導体である光触媒に光エネルギーを与えて伝導帯にエ
レクトロン（電子）を荷電子帯にホール（正孔）を生成
させ、このエレクトロンとホールを水の還元反応と水の
酸化反応にそれぞれ消費させることにより、水素と酸素
を得るものである。光エネルギーの付与により水を分解
して水素または酸素を生成させる光触媒物質としては、
例えばＴｉＯ2、Ｋ4Ｎｂ6Ｏ17、ＫＳｒ2Ｎｂ3Ｏ10等の物
質が知られている。
半導体である光触媒に光エネルギーを与えて伝導帯にエ
レクトロン（電子）を荷電子帯にホール（正孔）を生成
させ、このエレクトロンとホールを水の還元反応と水の
酸化反応にそれぞれ消費させることにより、水素と酸素
を得るものである。光エネルギーの付与により水を分解
して水素または酸素を生成させる光触媒物質としては、
例えばＴｉＯ2、Ｋ4Ｎｂ6Ｏ17、ＫＳｒ2Ｎｂ3Ｏ10等の物
質が知られている。
【０００５】この光触媒を水中または水溶液中に入れ
て、それぞれの光触媒物質に固有のバンドギャップ以上
の光を光触媒に照射すると、水が分解されて水素および
酸素の生成がおこる。例えば、バンドギャップが約３ｅ
Ｖのチタニアの場合には、水に懸濁させたチタニアに波
長４００ｎｍ以下の紫外光を照射すると水素及び酸素の
発生が認められる。
て、それぞれの光触媒物質に固有のバンドギャップ以上
の光を光触媒に照射すると、水が分解されて水素および
酸素の生成がおこる。例えば、バンドギャップが約３ｅ
Ｖのチタニアの場合には、水に懸濁させたチタニアに波
長４００ｎｍ以下の紫外光を照射すると水素及び酸素の
発生が認められる。
【０００６】なお、かかる光触媒においては、光励起に
より生成したエレクトロンとホールが再結合したり、欠
陥にトラップされたりして効率が悪いので、助触媒とし
て白金を担持させることがよくある。実際、白金を担持
させたチタニアを用いて純水を分解させると、白金を担
持させないチタニアを用いた場合と比較して、水素と酸
素を発生させる効率が向上する。
より生成したエレクトロンとホールが再結合したり、欠
陥にトラップされたりして効率が悪いので、助触媒とし
て白金を担持させることがよくある。実際、白金を担持
させたチタニアを用いて純水を分解させると、白金を担
持させないチタニアを用いた場合と比較して、水素と酸
素を発生させる効率が向上する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、水を分解
して水素と酸素を生成させる従来の方法では、水に電気
エネルギーや光エネルギーを付与する必要があり、その
ため、装置コストや製造コストが高くつくという問題点
があった。本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、従来法よりも簡単に水を分解して水素及び／
または酸素を製造する方法と、それに用いて好適な触媒
を提供することを目的とする。
して水素と酸素を生成させる従来の方法では、水に電気
エネルギーや光エネルギーを付与する必要があり、その
ため、装置コストや製造コストが高くつくという問題点
があった。本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、従来法よりも簡単に水を分解して水素及び／
または酸素を製造する方法と、それに用いて好適な触媒
を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「水または水溶液に遷移金属酸化物を加えて撹拌する
ことにより、水素と酸素の少なくともどちらか一方を生
成させる水素及び／または酸素の製造方法（請求項
１）」を提供する。また、本発明は第二に「前記遷移金
属酸化物が酸化ニッケルまたは酸化ニッケルを含む混合
酸化物であることを特徴とする請求項１記載の製造方法
（請求項２）」を提供する。
に「水または水溶液に遷移金属酸化物を加えて撹拌する
ことにより、水素と酸素の少なくともどちらか一方を生
成させる水素及び／または酸素の製造方法（請求項
１）」を提供する。また、本発明は第二に「前記遷移金
属酸化物が酸化ニッケルまたは酸化ニッケルを含む混合
酸化物であることを特徴とする請求項１記載の製造方法
（請求項２）」を提供する。
【０００９】また、本発明は第三に「前記遷移金属酸化
物が酸化コバルトまたは酸化コバルトを含む混合酸化物
であることを特徴とする請求項１記載の製造方法（請求
項３）」を提供する。また、本発明は第四に「前記遷移
金属酸化物が酸化鉄または酸化鉄を含む混合酸化物であ
ることを特徴とする請求項１記載の製造方法（請求項
４）」を提供する。
物が酸化コバルトまたは酸化コバルトを含む混合酸化物
であることを特徴とする請求項１記載の製造方法（請求
項３）」を提供する。また、本発明は第四に「前記遷移
金属酸化物が酸化鉄または酸化鉄を含む混合酸化物であ
ることを特徴とする請求項１記載の製造方法（請求項
４）」を提供する。
【００１０】また、本発明は第五に「前記遷移金属酸化
物が酸化イリジウムまたは酸化イリジウムを含む混合酸
化物であることを特徴とする請求項１記載の製造方法
（請求項５）」を提供する。また、本発明は第六に「前
記遷移金属酸化物が酸化ルテニウムまたは酸化ルテニウ
ムを含む混合酸化物であることを特徴とする請求項１記
載の製造方法（請求項６）」を提供する。
物が酸化イリジウムまたは酸化イリジウムを含む混合酸
化物であることを特徴とする請求項１記載の製造方法
（請求項５）」を提供する。また、本発明は第六に「前
記遷移金属酸化物が酸化ルテニウムまたは酸化ルテニウ
ムを含む混合酸化物であることを特徴とする請求項１記
載の製造方法（請求項６）」を提供する。
【００１１】また、本発明は第七に「前記遷移金属酸化
物が酸化銅または酸化銅を含む混合酸化物であることを
特徴とする請求項１記載の製造方法（請求項７）」を提
供する。また、本発明は第八に「水または水溶液に加え
て撹拌することにより、水素と酸素の少なくともどちら
か一方を生成する機能を有する遷移金属酸化物からなる
触媒（請求項８）」を提供する。
物が酸化銅または酸化銅を含む混合酸化物であることを
特徴とする請求項１記載の製造方法（請求項７）」を提
供する。また、本発明は第八に「水または水溶液に加え
て撹拌することにより、水素と酸素の少なくともどちら
か一方を生成する機能を有する遷移金属酸化物からなる
触媒（請求項８）」を提供する。
【００１２】また、本発明は第九に「前記遷移金属酸化
物が酸化ニッケルまたは酸化ニッケルを含む混合酸化物
であることを特徴とする請求項８記載の触媒（請求項
９）」を提供する。また、本発明は第十に「前記遷移金
属酸化物が酸化コバルトまたは酸化コバルトを含む混合
酸化物であることを特徴とする請求項８記載の触媒（請
求項１０）」を提供する。
物が酸化ニッケルまたは酸化ニッケルを含む混合酸化物
であることを特徴とする請求項８記載の触媒（請求項
９）」を提供する。また、本発明は第十に「前記遷移金
属酸化物が酸化コバルトまたは酸化コバルトを含む混合
酸化物であることを特徴とする請求項８記載の触媒（請
求項１０）」を提供する。
【００１３】また、本発明は第十一に「前記遷移金属酸
化物が酸化鉄または酸化鉄を含む混合酸化物であること
を特徴とする請求項８記載の触媒（請求項１１）」を提
供する。また、本発明は第十二に「前記遷移金属酸化物
が酸化イリジウムまたは酸化イリジウムを含む混合酸化
物であることを特徴とする請求項８記載の触媒（請求項
１２）」を提供する。
化物が酸化鉄または酸化鉄を含む混合酸化物であること
を特徴とする請求項８記載の触媒（請求項１１）」を提
供する。また、本発明は第十二に「前記遷移金属酸化物
が酸化イリジウムまたは酸化イリジウムを含む混合酸化
物であることを特徴とする請求項８記載の触媒（請求項
１２）」を提供する。
【００１４】また、本発明は第十三に「前記遷移金属酸
化物が酸化ルテニウムまたは酸化ルテニウムを含む混合
酸化物であることを特徴とする請求項８記載の触媒（請
求項１３）」を提供する。また、本発明は第十四に「前
記遷移金属酸化物が酸化銅または酸化銅を含む混合酸化
物であることを特徴とする請求項８記載の触媒（請求項
１４）」を提供する。
化物が酸化ルテニウムまたは酸化ルテニウムを含む混合
酸化物であることを特徴とする請求項８記載の触媒（請
求項１３）」を提供する。また、本発明は第十四に「前
記遷移金属酸化物が酸化銅または酸化銅を含む混合酸化
物であることを特徴とする請求項８記載の触媒（請求項
１４）」を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明者らは、電気エネルギーや
光エネルギーを用いずに水を分解する方法について鋭意
研究した結果、遷移金属酸化物を水中または水溶液中に
いれて撹拌することにより、水を分解して水素及び／ま
たは酸素を生成させることができることを見いだして、
本発明（請求項１〜１４）をなすにいたった。
光エネルギーを用いずに水を分解する方法について鋭意
研究した結果、遷移金属酸化物を水中または水溶液中に
いれて撹拌することにより、水を分解して水素及び／ま
たは酸素を生成させることができることを見いだして、
本発明（請求項１〜１４）をなすにいたった。
【００１６】即ち、本発明にかかる水の分解は、従来の
電気分解法や光触媒を用いた水の分解とは異なり、触媒
である遷移金属酸化物を水中または水溶液中にいれて撹
拌するだけで（触媒に光を照射しなくても）水を分解し
て水素及び／または酸素（水素と酸素の少なくともどち
らか一方）を生成させることができる。従って、本発明
（請求項１〜１４）によれば、従来法よりも簡単に（装
置コストや製造コストが高くつくことなく）水を分解し
て水素及び／または酸素を製造することができる。
電気分解法や光触媒を用いた水の分解とは異なり、触媒
である遷移金属酸化物を水中または水溶液中にいれて撹
拌するだけで（触媒に光を照射しなくても）水を分解し
て水素及び／または酸素（水素と酸素の少なくともどち
らか一方）を生成させることができる。従って、本発明
（請求項１〜１４）によれば、従来法よりも簡単に（装
置コストや製造コストが高くつくことなく）水を分解し
て水素及び／または酸素を製造することができる。
【００１７】本発明にかかる遷移金属酸化物は、単純酸
化物又はそれらの混合物からなる酸化物であり、水中ま
たは水溶液中にいれて撹拌することにより、水を分解し
て水素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する触媒
物質である。本発明にかかる遷移金属酸化物（触媒）が
水を酸化したり還元させたりするメカニズムはよくわか
らないが、水中または水溶液中に懸濁させて撹拌するこ
とにより、水を分解して水素及び／または酸素を発生さ
せる実験的事実がある（後述の実施例参照）。
化物又はそれらの混合物からなる酸化物であり、水中ま
たは水溶液中にいれて撹拌することにより、水を分解し
て水素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する触媒
物質である。本発明にかかる遷移金属酸化物（触媒）が
水を酸化したり還元させたりするメカニズムはよくわか
らないが、水中または水溶液中に懸濁させて撹拌するこ
とにより、水を分解して水素及び／または酸素を発生さ
せる実験的事実がある（後述の実施例参照）。
【００１８】本発明にかかる遷移金属酸化物としては、
例えば、酸化ニッケルもしくは酸化ニッケルを含む混合
酸化物、酸化コバルトもしくは酸化コバルトを含む混合
酸化物、酸化鉄もしくは酸化鉄を含む混合酸化物、酸化
イリジウムもしくは酸化イリジウムを含む混合酸化物、
酸化ルテニウムもしくは酸化ルテニウムを含む混合酸化
物、酸化銅もしくは酸化銅を含む混合酸化物が効率よく
水素及び／または酸素を発生させる上で好ましい（請求
項２〜７，９〜１４）。
例えば、酸化ニッケルもしくは酸化ニッケルを含む混合
酸化物、酸化コバルトもしくは酸化コバルトを含む混合
酸化物、酸化鉄もしくは酸化鉄を含む混合酸化物、酸化
イリジウムもしくは酸化イリジウムを含む混合酸化物、
酸化ルテニウムもしくは酸化ルテニウムを含む混合酸化
物、酸化銅もしくは酸化銅を含む混合酸化物が効率よく
水素及び／または酸素を発生させる上で好ましい（請求
項２〜７，９〜１４）。
【００１９】本発明にかかる遷移金属酸化物の製造方法
は特に限定されるものではなく、例えば、塩類（炭酸塩
や硝酸塩等）の焼成による方法、ゾルゲル法等の湿式
法、または気相法により製造することができる。本発明
にかかる遷移金属酸化物（触媒）の形状としては、表面
積の大きい微粒子（微粒子サイズ0.1〜10μm）とするこ
とが好ましく、特に好ましい微粒子サイズは0.1〜1μm
である。
は特に限定されるものではなく、例えば、塩類（炭酸塩
や硝酸塩等）の焼成による方法、ゾルゲル法等の湿式
法、または気相法により製造することができる。本発明
にかかる遷移金属酸化物（触媒）の形状としては、表面
積の大きい微粒子（微粒子サイズ0.1〜10μm）とするこ
とが好ましく、特に好ましい微粒子サイズは0.1〜1μm
である。
【００２０】かかる微粒子サイズの触媒は、前記方法に
より製造した遷移金属酸化物をボールミル、遊星ミル、
または乳鉢により粉砕して微粒子化することにより得る
ことができる。本発明にかかる遷移金属酸化物（触媒）
は、助触媒であるＰｔやＮｉＯによる担持等の修飾を行
っても一向に差し支えない。
より製造した遷移金属酸化物をボールミル、遊星ミル、
または乳鉢により粉砕して微粒子化することにより得る
ことができる。本発明にかかる遷移金属酸化物（触媒）
は、助触媒であるＰｔやＮｉＯによる担持等の修飾を行
っても一向に差し支えない。
【００２１】本発明にかかる水分解反応を行う際に使用
する水は純水に限らず、溶質が溶けている水溶液を使用
してもよい。例えば、水に塩類（炭酸塩、炭酸水素塩、
酢酸塩等）、金属イオン（銀イオン等）、アルコール
類、有機物が溶けていても良い。 本発明にかかる水の
分解方法によれば、触媒である遷移金属酸化物を水中ま
たは水溶液中にいれて撹拌するだけで（触媒に光を照射
しなくても）水を分解して水素及び／または酸素（水素
と酸素の少なくともどちらか一方）を生成させることが
できるが、触媒への光照射を併用してもよい。
する水は純水に限らず、溶質が溶けている水溶液を使用
してもよい。例えば、水に塩類（炭酸塩、炭酸水素塩、
酢酸塩等）、金属イオン（銀イオン等）、アルコール
類、有機物が溶けていても良い。 本発明にかかる水の
分解方法によれば、触媒である遷移金属酸化物を水中ま
たは水溶液中にいれて撹拌するだけで（触媒に光を照射
しなくても）水を分解して水素及び／または酸素（水素
と酸素の少なくともどちらか一方）を生成させることが
できるが、触媒への光照射を併用してもよい。
【００２２】即ち、光触媒のように光を照射しても構わ
ない。或いは、撹拌以外に光エネルギーや他のエネルギ
ーを同時に与えてもいっこうに構わない。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。
ない。或いは、撹拌以外に光エネルギーや他のエネルギ
ーを同時に与えてもいっこうに構わない。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。
【００２３】
【実施例１】水または水溶液に加えて撹拌することによ
り、水素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する機
能を有する遷移金属酸化物からなる本実施例にかかる触
媒物質として酸化ニッケル（NiO）を用意した。なお、
酸化ニッケルとしては和光純薬製、純度99.9%の試薬を
使用した。
り、水素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する機
能を有する遷移金属酸化物からなる本実施例にかかる触
媒物質として酸化ニッケル（NiO）を用意した。なお、
酸化ニッケルとしては和光純薬製、純度99.9%の試薬を
使用した。
【００２４】本実施例では、閉鎖循環系触媒反応装置を
使用し、反応容器内の純水に微粒子状（粒径1０μm以
下）の酸化ニッケル（NiO）を加えて撹拌することによ
り、純水を分解して水素と酸素の両方を生成させた。即
ち、微粒子状の酸化ニッケル０．１gを反応容器内の純
水３００mｌ中に入れて、マグネチックスターラーで攪
拌しながら水分解実験を行った。この際、反応容器をア
ルミ箔で覆うことにより、外部からの光を遮断した状態
で水分解実験を行った。
使用し、反応容器内の純水に微粒子状（粒径1０μm以
下）の酸化ニッケル（NiO）を加えて撹拌することによ
り、純水を分解して水素と酸素の両方を生成させた。即
ち、微粒子状の酸化ニッケル０．１gを反応容器内の純
水３００mｌ中に入れて、マグネチックスターラーで攪
拌しながら水分解実験を行った。この際、反応容器をア
ルミ箔で覆うことにより、外部からの光を遮断した状態
で水分解実験を行った。
【００２５】そして、生成した水素、酸素の検出及び定
量測定をガスクロマトグラフィー（カラム：モレキュラ
ーシーブ５Ａ）により行った。測定の結果、水素及び酸
素が定常的に生成され、触媒活性は水素：１．３μmol/
h、酸素：０．５μmol/hであることが判った。
量測定をガスクロマトグラフィー（カラム：モレキュラ
ーシーブ５Ａ）により行った。測定の結果、水素及び酸
素が定常的に生成され、触媒活性は水素：１．３μmol/
h、酸素：０．５μmol/hであることが判った。
【００２６】
【実施例２】水または水溶液に加えて撹拌することによ
り、水素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する機
能を有する遷移金属酸化物からなる本実施例にかかる触
媒物質として酸化コバルト（Co3O4）を用意した。な
お、酸化コバルトとしては関東化学製のもの（試薬一
級）を使用した。
り、水素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する機
能を有する遷移金属酸化物からなる本実施例にかかる触
媒物質として酸化コバルト（Co3O4）を用意した。な
お、酸化コバルトとしては関東化学製のもの（試薬一
級）を使用した。
【００２７】本実施例では、閉鎖循環系触媒反応装置を
使用し、反応容器内の純水に微粒子状（粒径1０μm以
下）の酸化コバルトを加えて撹拌することにより、純水
を分解して水素と酸素の両方を生成させた。即ち、微粒
子状の酸化コバルト０．１gを反応容器内の純水３００m
ｌ中に入れて、マグネチックスターラーで攪拌しながら
水分解実験を行った。この際、反応容器をアルミ箔で覆
うことにより、外部からの光を遮断した状態で水分解実
験を行った。
使用し、反応容器内の純水に微粒子状（粒径1０μm以
下）の酸化コバルトを加えて撹拌することにより、純水
を分解して水素と酸素の両方を生成させた。即ち、微粒
子状の酸化コバルト０．１gを反応容器内の純水３００m
ｌ中に入れて、マグネチックスターラーで攪拌しながら
水分解実験を行った。この際、反応容器をアルミ箔で覆
うことにより、外部からの光を遮断した状態で水分解実
験を行った。
【００２８】そして、生成した水素、酸素の検出及び定
量測定をガスクロマトグラフィー（カラム：モレキュラ
ーシーブ５Ａ）により行った。測定の結果、水素及び酸
素が定常的に生成され、触媒活性は水素：１．８μmol/
h、酸素：０．７μmol/hであることが判った。
量測定をガスクロマトグラフィー（カラム：モレキュラ
ーシーブ５Ａ）により行った。測定の結果、水素及び酸
素が定常的に生成され、触媒活性は水素：１．８μmol/
h、酸素：０．７μmol/hであることが判った。
【００２９】
【実施例３】水または水溶液に加えて撹拌することによ
り、水素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する機
能を有する遷移金属酸化物からなる本実施例にかかる触
媒物質として酸化鉄（Fe2O3）と酸化ニッケル（NiO）の
混合酸化物を以下のようにして製造した。
り、水素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する機
能を有する遷移金属酸化物からなる本実施例にかかる触
媒物質として酸化鉄（Fe2O3）と酸化ニッケル（NiO）の
混合酸化物を以下のようにして製造した。
【００３０】即ち、酸化鉄：３ｇと酸化ニッケル：３ｇ
をそれぞれ秤量して、白金ルツボに入れ、空気中で８０
０℃、２時間の熱処理を行った後、乳鉢で１０μｍ以下
に粉砕することにより微粒子状とした。得られた微粒子
を粉末Ｘ線回折により測定したところ、Fe2O3とNiOの混
合酸化物であった。
をそれぞれ秤量して、白金ルツボに入れ、空気中で８０
０℃、２時間の熱処理を行った後、乳鉢で１０μｍ以下
に粉砕することにより微粒子状とした。得られた微粒子
を粉末Ｘ線回折により測定したところ、Fe2O3とNiOの混
合酸化物であった。
【００３１】本実施例では、閉鎖循環系触媒反応装置を
使用し、反応容器内の純水に微粒子状（粒径1０μm以
下）の触媒（Fe2O3とNiOの混合酸化物）を加えて撹拌す
ることにより、純水を分解して水素と酸素の両方を生成
させた。即ち、微粒子状の触媒（Fe2O3とNiOの混合酸化
物）０．５gを反応容器内の純水３００mｌ中に入れて、
マグネチックスターラーで攪拌しながら水分解実験を行
った。この際、反応容器をアルミ箔で覆うことにより、
外部からの光を遮断した状態で水分解実験を行った。
使用し、反応容器内の純水に微粒子状（粒径1０μm以
下）の触媒（Fe2O3とNiOの混合酸化物）を加えて撹拌す
ることにより、純水を分解して水素と酸素の両方を生成
させた。即ち、微粒子状の触媒（Fe2O3とNiOの混合酸化
物）０．５gを反応容器内の純水３００mｌ中に入れて、
マグネチックスターラーで攪拌しながら水分解実験を行
った。この際、反応容器をアルミ箔で覆うことにより、
外部からの光を遮断した状態で水分解実験を行った。
【００３２】そして、生成した水素、酸素の検出及び定
量測定をガスクロマトグラフィー（カラム：モレキュラ
ーシーブ５Ａ）により行った。測定の結果、水素及び酸
素が定常的に生成され、触媒活性は水素：２．３μmol/
h、酸素：１．１μmol/hであることが判った。
量測定をガスクロマトグラフィー（カラム：モレキュラ
ーシーブ５Ａ）により行った。測定の結果、水素及び酸
素が定常的に生成され、触媒活性は水素：２．３μmol/
h、酸素：１．１μmol/hであることが判った。
【００３３】
【実施例４】水または水溶液に加えて撹拌することによ
り、水素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する機
能を有する遷移金属酸化物からなる本実施例にかかる触
媒物質として酸化鉄（Fe3O4）と酸化アルミニウム（Al2
O3）との混合物試料を錯体重合法を用いて以下の手順で
調整して製造した。 （１）200mlビーカーにエチレングリコール100ml、無水
クエン酸80gを入れ、このビーカーをホットプレートに
より１２０℃に加熱して、攪拌しながら無水クエン酸を
エチレングリコールに溶解させて溶液を作製した。 （２）溶液が透き通ったら、塩化鉄（FeCl3）0.015mol
と塩化アルミニウム六水和物（AlCl3・6H2O）0.03molを
溶液中に加えた後、ビーカーをホットプレートにより１
５０℃に加熱して溶液を攪拌した。 （３）その後、エチレングリコールがポリマー化して粘
度が上昇し、攪拌子が回転しなくなったら、ビーカーを
ホットプレートからマントルヒーターに移して約３５０
℃に加熱し、ビーカー中の溶媒や有機物を分解、除去し
た。 （４）さらに1050℃、24hrの熱処理を窒素雰囲気下で３
回行って試料とした。
り、水素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する機
能を有する遷移金属酸化物からなる本実施例にかかる触
媒物質として酸化鉄（Fe3O4）と酸化アルミニウム（Al2
O3）との混合物試料を錯体重合法を用いて以下の手順で
調整して製造した。 （１）200mlビーカーにエチレングリコール100ml、無水
クエン酸80gを入れ、このビーカーをホットプレートに
より１２０℃に加熱して、攪拌しながら無水クエン酸を
エチレングリコールに溶解させて溶液を作製した。 （２）溶液が透き通ったら、塩化鉄（FeCl3）0.015mol
と塩化アルミニウム六水和物（AlCl3・6H2O）0.03molを
溶液中に加えた後、ビーカーをホットプレートにより１
５０℃に加熱して溶液を攪拌した。 （３）その後、エチレングリコールがポリマー化して粘
度が上昇し、攪拌子が回転しなくなったら、ビーカーを
ホットプレートからマントルヒーターに移して約３５０
℃に加熱し、ビーカー中の溶媒や有機物を分解、除去し
た。 （４）さらに1050℃、24hrの熱処理を窒素雰囲気下で３
回行って試料とした。
【００３４】以上の調整により得られた試料（触媒物
質）のＸＲＤ測定を行ったところ、Fe3O4とAl2O3の混合
物であることが確認された。本実施例では、閉鎖循環系
触媒反応装置を使用し、反応容器内の純水に微粒子状
（粒径10μm以下）の触媒（酸化鉄Fe3O4と酸化アルミニ
ウムAl2O3の混合物）を加えて撹拌することにより、純
水を分解して水素と酸素の両方を生成させた。
質）のＸＲＤ測定を行ったところ、Fe3O4とAl2O3の混合
物であることが確認された。本実施例では、閉鎖循環系
触媒反応装置を使用し、反応容器内の純水に微粒子状
（粒径10μm以下）の触媒（酸化鉄Fe3O4と酸化アルミニ
ウムAl2O3の混合物）を加えて撹拌することにより、純
水を分解して水素と酸素の両方を生成させた。
【００３５】即ち、微粒子状の触媒（酸化鉄Fe3O4と酸
化アルミニウムAl2O3の混合物）0.1gを反応容器内の純
水200ml中に入れて、マグネチックスターラーで撹拌し
ながら水分解実験を行った。この際、反応容器をアルミ
箔で覆うことにより、外部からの光を遮断した状態で水
分解実験を行った。そして、生成した水素、酸素の検出
及び定量をガスクロマトグラフィー（カラム：モレキュ
ラーシーブ５Ａ）により行った。
化アルミニウムAl2O3の混合物）0.1gを反応容器内の純
水200ml中に入れて、マグネチックスターラーで撹拌し
ながら水分解実験を行った。この際、反応容器をアルミ
箔で覆うことにより、外部からの光を遮断した状態で水
分解実験を行った。そして、生成した水素、酸素の検出
及び定量をガスクロマトグラフィー（カラム：モレキュ
ラーシーブ５Ａ）により行った。
【００３６】測定の結果、水素、酸素が定常的に生成さ
れ、触媒活性は水素：1.68μmol/h、酸素：0.97μmol/h
であることが判った。
れ、触媒活性は水素：1.68μmol/h、酸素：0.97μmol/h
であることが判った。
【００３７】
【実施例５】水または水溶液に加えて撹拌することによ
り、水素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する機
能を有する遷移金属酸化物からなる本実施例にかかる触
媒物質として酸化イリジウム（IrO2）を用意した。な
お、酸化イリジウムとしてはアルドリッチ社製、純度9
9.9%の試薬を使用した。
り、水素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する機
能を有する遷移金属酸化物からなる本実施例にかかる触
媒物質として酸化イリジウム（IrO2）を用意した。な
お、酸化イリジウムとしてはアルドリッチ社製、純度9
9.9%の試薬を使用した。
【００３８】本実施例では、閉鎖循環系触媒反応装置を
使用し、反応容器内の純水に微粒子状（粒径10μm以
下）の酸化イリジウム(IrO2)を加えて撹拌することによ
り、純水を分解して水素と酸素の両方を生成させた。即
ち、微粒子状の酸化イリジウム0.1gを反応容器内の純水
200ml中に入れて、マグネチックスターラーで撹拌しな
がら水分解実験を行った。この際、反応容器をアルミ箔
で覆うことにより、外部からの光を遮断した状態で水分
解実験を行った。
使用し、反応容器内の純水に微粒子状（粒径10μm以
下）の酸化イリジウム(IrO2)を加えて撹拌することによ
り、純水を分解して水素と酸素の両方を生成させた。即
ち、微粒子状の酸化イリジウム0.1gを反応容器内の純水
200ml中に入れて、マグネチックスターラーで撹拌しな
がら水分解実験を行った。この際、反応容器をアルミ箔
で覆うことにより、外部からの光を遮断した状態で水分
解実験を行った。
【００３９】そして、生成した水素、酸素の検出及び定
量をガスクロマトグラフィー（カラム：モレキュラーシ
ーブ５Ａ）により行った。測定の結果、水素、酸素が定
常的に生成され、触媒活性は水素：0.22μmol/h、酸
素：0.07μmol/hであることが判った。
量をガスクロマトグラフィー（カラム：モレキュラーシ
ーブ５Ａ）により行った。測定の結果、水素、酸素が定
常的に生成され、触媒活性は水素：0.22μmol/h、酸
素：0.07μmol/hであることが判った。
【００４０】
【実施例６】水または水溶液に加えて撹拌することによ
り、水素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する機
能を有する遷移金属酸化物からなる本実施例にかかる触
媒物質として酸化ルテニウム（RuO2）を用意した。な
お、酸化ルテニウムとしてはアルドリッチ社製、純度9
9.9％の試薬を使用した。
り、水素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する機
能を有する遷移金属酸化物からなる本実施例にかかる触
媒物質として酸化ルテニウム（RuO2）を用意した。な
お、酸化ルテニウムとしてはアルドリッチ社製、純度9
9.9％の試薬を使用した。
【００４１】本実施例では、閉鎖循環系触媒反応装置を
使用し、反応容器内の純水に微粒子状（粒径10μm以
下）の酸化ルテニウム(RuO2)を加えて撹拌することによ
り、純水を分解して水素と酸素の両方を生成させた。即
ち、微粒子状の酸化ルテニウム0.1gを反応容器内の純水
200ml中に入れて、マグネチックスターラーで撹拌しな
がら水分解実験を行った。この際、反応容器をアルミ箔
で覆うことにより、外部からの光を遮断した状態で水分
解実験を行った。
使用し、反応容器内の純水に微粒子状（粒径10μm以
下）の酸化ルテニウム(RuO2)を加えて撹拌することによ
り、純水を分解して水素と酸素の両方を生成させた。即
ち、微粒子状の酸化ルテニウム0.1gを反応容器内の純水
200ml中に入れて、マグネチックスターラーで撹拌しな
がら水分解実験を行った。この際、反応容器をアルミ箔
で覆うことにより、外部からの光を遮断した状態で水分
解実験を行った。
【００４２】そして、生成した水素、酸素の検出及び定
量をガスクロマトグラフィー（カラム：モレキュラーシ
ーブ５Ａ）により行った。測定の結果、水素、酸素が定
常的に生成され、触媒活性は水素：0.1μmol/h、酸素：
0.05μmol/hであることが判った。
量をガスクロマトグラフィー（カラム：モレキュラーシ
ーブ５Ａ）により行った。測定の結果、水素、酸素が定
常的に生成され、触媒活性は水素：0.1μmol/h、酸素：
0.05μmol/hであることが判った。
【００４３】
【実施例７】水または水溶液に加えて撹拌することによ
り、水素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する機
能を有する遷移金属酸化物からなる本実施例にかかる触
媒物質として酸化銅（Ｉ）（Cu2O）を以下の手順で製造
した。 （１）CuSO4・5H2O、12.5gを純水50mlに溶解した。 （２）ロシェル塩（C4H4OKNaO6・4H2O）18.75gを純水50m
lに溶解した。 （３）（１）、（２）によりそれぞれ作製した試料溶液
を混合してから、水酸化ナトリウム（純水50ml中に37.5
gを溶解したもの）を加えた後、加熱、沸騰させてフェ
ーリング溶液を作製した。 （４）アルゴン雰囲気下において、（３）により作製し
たフェーリング溶液に攪拌しながらＤ-グルコース（純
水25ml中に2.13g溶解したもの）を加えた。 （５）（４）により生成した沈殿を濾別、水洗してから
乾燥して試料とした。
り、水素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する機
能を有する遷移金属酸化物からなる本実施例にかかる触
媒物質として酸化銅（Ｉ）（Cu2O）を以下の手順で製造
した。 （１）CuSO4・5H2O、12.5gを純水50mlに溶解した。 （２）ロシェル塩（C4H4OKNaO6・4H2O）18.75gを純水50m
lに溶解した。 （３）（１）、（２）によりそれぞれ作製した試料溶液
を混合してから、水酸化ナトリウム（純水50ml中に37.5
gを溶解したもの）を加えた後、加熱、沸騰させてフェ
ーリング溶液を作製した。 （４）アルゴン雰囲気下において、（３）により作製し
たフェーリング溶液に攪拌しながらＤ-グルコース（純
水25ml中に2.13g溶解したもの）を加えた。 （５）（４）により生成した沈殿を濾別、水洗してから
乾燥して試料とした。
【００４４】以上の調整により得られた試料（触媒物
質）のＸＲＤ測定を行ったところ、目的物である酸化銅
（Ｉ）(Cu2O)であることが確認された。本実施例では、
閉鎖循環系触媒反応装置を使用し、反応容器内の純水に
微粒子状（粒径10μm以下）の触媒（酸化銅（Ｉ））を
加えて撹拌することにより、純水を分解して水素と酸素
の両方を生成させた。
質）のＸＲＤ測定を行ったところ、目的物である酸化銅
（Ｉ）(Cu2O)であることが確認された。本実施例では、
閉鎖循環系触媒反応装置を使用し、反応容器内の純水に
微粒子状（粒径10μm以下）の触媒（酸化銅（Ｉ））を
加えて撹拌することにより、純水を分解して水素と酸素
の両方を生成させた。
【００４５】即ち、微粒子状の触媒（酸化銅（Ｉ））0.
1gを反応容器内の純水200ml中に入れて、マグネチック
スターラーで撹拌しながら水分解実験を行った。この
際、反応容器をアルミ箔で覆うことにより、外部からの
光を遮断した状態で水分解実験を行った。そして、生成
した水素、酸素の検出及び定量をガスクロマトグラフィ
ー（カラム：モレキュラーシーブ５Ａ）により行った。
1gを反応容器内の純水200ml中に入れて、マグネチック
スターラーで撹拌しながら水分解実験を行った。この
際、反応容器をアルミ箔で覆うことにより、外部からの
光を遮断した状態で水分解実験を行った。そして、生成
した水素、酸素の検出及び定量をガスクロマトグラフィ
ー（カラム：モレキュラーシーブ５Ａ）により行った。
【００４６】測定の結果、水素、酸素が定常的に生成さ
れ、触媒活性は水素：4.7μmol/h、酸素：3.7μmol/hで
あることが判った。
れ、触媒活性は水素：4.7μmol/h、酸素：3.7μmol/hで
あることが判った。
【００４７】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明にかかる水の
分解は、従来の電気分解法や光触媒を用いた水の分解と
は異なり、触媒である遷移金属酸化物を水中または水溶
液中にいれて撹拌するだけで（触媒に光を照射しなくて
も）水を分解して水素及び／または酸素（水素と酸素の
少なくともどちらか一方）を生成させることができる。
分解は、従来の電気分解法や光触媒を用いた水の分解と
は異なり、触媒である遷移金属酸化物を水中または水溶
液中にいれて撹拌するだけで（触媒に光を照射しなくて
も）水を分解して水素及び／または酸素（水素と酸素の
少なくともどちらか一方）を生成させることができる。
【００４８】従って、本発明（請求項１〜１４）によれ
ば、従来法よりも簡単に（装置コストや製造コストが高
くつくことなく）水を分解して酸素及び／または水素を
製造することができる。本発明にかかる遷移金属酸化物
として酸化ニッケル（NiO）、酸化コバルト（Co3O4）、
酸化鉄（Fe2O3、Fe3O4）、酸化イリジウム（IrO2）、酸
化ルテニウム(RuO2）、酸化銅（Cu2O）またはこれらを
含む混合酸化物を用いれば、水中に縣濁し撹拌するだけ
で、定常的に水素及び／または酸素を生成することがで
きる。
ば、従来法よりも簡単に（装置コストや製造コストが高
くつくことなく）水を分解して酸素及び／または水素を
製造することができる。本発明にかかる遷移金属酸化物
として酸化ニッケル（NiO）、酸化コバルト（Co3O4）、
酸化鉄（Fe2O3、Fe3O4）、酸化イリジウム（IrO2）、酸
化ルテニウム(RuO2）、酸化銅（Cu2O）またはこれらを
含む混合酸化物を用いれば、水中に縣濁し撹拌するだけ
で、定常的に水素及び／または酸素を生成することがで
きる。
【００４９】即ち、本発明にかかる遷移金属酸化物とし
て、酸化ニッケルもしくは酸化ニッケルを含む混合酸化
物、酸化コバルトもしくは酸化コバルトを含む混合酸化
物、酸化鉄もしくは酸化鉄を含む混合酸化物、酸化イリ
ジウムもしくは酸化イリジウムを含む混合酸化物、酸化
ルテニウムもしくは酸化ルテニウムを含む混合酸化物、
酸化銅もしくは酸化銅を含む混合酸化物を用いると、一
層効率よく水素及び／または酸素を発生させることがで
きる。
て、酸化ニッケルもしくは酸化ニッケルを含む混合酸化
物、酸化コバルトもしくは酸化コバルトを含む混合酸化
物、酸化鉄もしくは酸化鉄を含む混合酸化物、酸化イリ
ジウムもしくは酸化イリジウムを含む混合酸化物、酸化
ルテニウムもしくは酸化ルテニウムを含む混合酸化物、
酸化銅もしくは酸化銅を含む混合酸化物を用いると、一
層効率よく水素及び／または酸素を発生させることがで
きる。
【００５０】本発明によれば、光照射をしなくても安定
して水を分解して、水素及び／または酸素を得ることが
できる。 以上
して水を分解して、水素及び／または酸素を得ることが
できる。 以上
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｊ 23/75 Ｂ０１Ｊ 23/74 ３１１Ｍ 23/755 ３２１Ｍ (72)発明者 原 亨和 神奈川県横浜市緑区長津田町4259 東京工 業大学資源化学研究所内 (72)発明者 野村 淳子 神奈川県横浜市緑区長津田町4259 東京工 業大学資源化学研究所内
Claims (14)
- 【請求項１】 水または水溶液に遷移金属酸化物を加え
て撹拌することにより、水素と酸素の少なくともどちら
か一方を生成させる水素及び／または酸素の製造方法。 - 【請求項２】 前記遷移金属酸化物が酸化ニッケルまた
は酸化ニッケルを含む混合酸化物であることを特徴とす
る請求項１記載の製造方法。 - 【請求項３】 前記遷移金属酸化物が酸化コバルトまた
は酸化コバルトを含む混合酸化物であることを特徴とす
る請求項１記載の製造方法。 - 【請求項４】 前記遷移金属酸化物が酸化鉄または酸化
鉄を含む混合酸化物であることを特徴とする請求項１記
載の製造方法。 - 【請求項５】 前記遷移金属酸化物が酸化イリジウムま
たは酸化イリジウムを含む混合酸化物であることを特徴
とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項６】 前記遷移金属酸化物が酸化ルテニウムま
たは酸化ルテニウムを含む混合酸化物であることを特徴
とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項７】 前記遷移金属酸化物が酸化銅または酸化
銅を含む混合酸化物であることを特徴とする請求項１記
載の製造方法。 - 【請求項８】 水または水溶液に加えて撹拌することに
より、水素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する
機能を有する遷移金属酸化物からなる触媒。 - 【請求項９】 前記遷移金属酸化物が酸化ニッケルまた
は酸化ニッケルを含む混合酸化物であることを特徴とす
る請求項８記載の触媒。 - 【請求項１０】 前記遷移金属酸化物が酸化コバルトま
たは酸化コバルトを含む混合酸化物であることを特徴と
する請求項８記載の触媒。 - 【請求項１１】 前記遷移金属酸化物が酸化鉄または酸
化鉄を含む混合酸化物であることを特徴とする請求項８
記載の触媒。 - 【請求項１２】 前記遷移金属酸化物が酸化イリジウム
または酸化イリジウムを含む混合酸化物であることを特
徴とする請求項８記載の触媒。 - 【請求項１３】 前記遷移金属酸化物が酸化ルテニウム
または酸化ルテニウムを含む混合酸化物であることを特
徴とする請求項８記載の触媒。 - 【請求項１４】 前記遷移金属酸化物が酸化銅または酸
化銅を含む混合酸化物であることを特徴とする請求項８
記載の触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10151234A JPH11322301A (ja) | 1998-03-12 | 1998-06-01 | 水素及び／または酸素の製造方法、水素及び／または酸素の生成用触媒 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6176598 | 1998-03-12 | ||
| JP10-61765 | 1998-03-12 | ||
| JP10151234A JPH11322301A (ja) | 1998-03-12 | 1998-06-01 | 水素及び／または酸素の製造方法、水素及び／または酸素の生成用触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11322301A true JPH11322301A (ja) | 1999-11-24 |
Family
ID=26402832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10151234A Pending JPH11322301A (ja) | 1998-03-12 | 1998-06-01 | 水素及び／または酸素の製造方法、水素及び／または酸素の生成用触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11322301A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002081368A1 (fr) * | 2001-04-02 | 2002-10-17 | Uchiya Thermostat Co., Ltd. | Procede de production d'hydrogene et appareil destine a fournir de l'hydrogene |
| WO2004099069A1 (ja) * | 2003-05-09 | 2004-11-18 | Uchiya Thermostat Co., Ltd. | 金属酸化物の還元方法及び水素製造方法 |
| WO2005053854A1 (ja) * | 2003-12-04 | 2005-06-16 | Isao Takaishi | 水素の製造方法と装置 |
| JP2006151731A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Hitachi Ltd | 水の分解方法とその装置及び水の分解用触媒 |
| US8597583B2 (en) | 2009-04-08 | 2013-12-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Ammonia synthesis apparatus and process |
| US9115434B2 (en) | 2012-01-17 | 2015-08-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Water splitting oxygen evolving catalyst, method of preparing the catalyst, electrode having the catalyst, and water splitting oxygen evolving device having the electrode |
| CN109513442A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-03-26 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一种NaBH4制氢催化剂Co-CoOx@C-rGO及其制备方法 |
| JP2021194555A (ja) * | 2020-06-09 | 2021-12-27 | 国立大学法人弘前大学 | 触媒電極、その製造方法およびそれを用いたギ酸酸化方法 |
-
1998
- 1998-06-01 JP JP10151234A patent/JPH11322301A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002081368A1 (fr) * | 2001-04-02 | 2002-10-17 | Uchiya Thermostat Co., Ltd. | Procede de production d'hydrogene et appareil destine a fournir de l'hydrogene |
| US7300643B2 (en) | 2001-04-02 | 2007-11-27 | Uchiya Thermostat Co., Ltd. | Method for producing hydrogen and apparatus for supplying hydrogen |
| WO2004099069A1 (ja) * | 2003-05-09 | 2004-11-18 | Uchiya Thermostat Co., Ltd. | 金属酸化物の還元方法及び水素製造方法 |
| JP2004359536A (ja) * | 2003-05-09 | 2004-12-24 | Kiyoshi Otsuka | 金属酸化物の還元方法及び水素製造方法 |
| WO2005053854A1 (ja) * | 2003-12-04 | 2005-06-16 | Isao Takaishi | 水素の製造方法と装置 |
| JPWO2005053854A1 (ja) * | 2003-12-04 | 2007-12-06 | 勇夫 高石 | 水素の製造方法と装置 |
| JP2006151731A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Hitachi Ltd | 水の分解方法とその装置及び水の分解用触媒 |
| US8597583B2 (en) | 2009-04-08 | 2013-12-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Ammonia synthesis apparatus and process |
| US9115434B2 (en) | 2012-01-17 | 2015-08-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Water splitting oxygen evolving catalyst, method of preparing the catalyst, electrode having the catalyst, and water splitting oxygen evolving device having the electrode |
| CN109513442A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-03-26 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一种NaBH4制氢催化剂Co-CoOx@C-rGO及其制备方法 |
| JP2021194555A (ja) * | 2020-06-09 | 2021-12-27 | 国立大学法人弘前大学 | 触媒電極、その製造方法およびそれを用いたギ酸酸化方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | Enhanced H2O2 utilization efficiency in Fenton-like system for degradation of emerging contaminants: Oxygen vacancy-mediated activation of O2 | |
| Wu et al. | Effect of calcination atmosphere on TiO2 photocatalysis in hydrogen production from methanol/water solution | |
| Zhao et al. | Photoelectrocatalytic oxidation of Cu-cyanides and Cu-EDTA at TiO2 nanotube electrode | |
| Meng et al. | Sonocatalytic degradation and catalytic activities for MB solution of Fe treated fullerene/TiO2 composite with different ultrasonic intensity | |
| Ho et al. | Metal loaded WO3 particles for comparative studies of photocatalysis and electrolysis solar hydrogen production | |
| Fornari et al. | Photocatalytic reforming of aqueous formaldehyde with hydrogen generation over TiO2 nanotubes loaded with Pt or Au nanoparticles | |
| JP5165155B2 (ja) | 光半導体およびその製造方法、並びに、光半導体デバイス、光触媒、水素生成デバイスおよびエネルギーシステム | |
| Chung et al. | A magnetically separable and recyclable Ag-supported magnetic TiO2 composite catalyst: fabrication, characterization, and photocatalytic activity | |
| CN101537354A (zh) | 可见光活化的氧化亚铜/二氧化钛纳米复合光催化剂的制备方法及其应用 | |
| Boukhemikhem et al. | The photocatalytic hydrogen formation and NO2− oxidation on the hetero-junction Ag/NiFe2O4 prepared by chemical route | |
| Du et al. | Regulating surface state of WO 3 nanosheets by gamma irradiation for suppressing hydrogen evolution reaction in electrochemical N 2 fixation | |
| Amorós-Pérez et al. | Cu/TiO2 photocatalysts for the conversion of acetic acid into biogas and hydrogen | |
| Abrahams et al. | Optimization of the photocatalytic properties of titanium dioxide | |
| Deng et al. | Effect of fabricating parameters on photoelectrocatalytic performance of CeO2/TiO2 nanotube arrays photoelectrode | |
| CN110227474A (zh) | 一种具有氧空位的LaCoO3纳米材料的制备方法与应用 | |
| Li et al. | Enhanced photocatalytic ammonia oxidation over WO3@ TiO2 heterostructures by constructing an interfacial electric field | |
| Zhao et al. | Synthesis of heterostructured Pd@ TiO2/TiOF2 nanohybrids with enhanced photocatalytic performance | |
| JPH11322301A (ja) | 水素及び／または酸素の製造方法、水素及び／または酸素の生成用触媒 | |
| Fernández-Catalá et al. | Exploring CuxO-doped TiO2 modified with carbon nanotubes for CO2 photoreduction in a 2D-flow reactor | |
| Ali et al. | Synthesis of Au-decorated three-phase-mixed TiO 2/phosphate modified active carbon nanocomposites as easily-recycled efficient photocatalysts for degrading high-concentration 2, 4-DCP | |
| Gong et al. | General and Ultrafast Photothermal Synthesis of Atomic Metal‐Nitrogen‐Carbon Catalysts for H2O2 Electrosynthesis | |
| JP3455779B2 (ja) | 半導体光触媒反応装置及び電解装置からなる水素の製造装置 | |
| KR20240123540A (ko) | 펄스 레이저 조사로 형성된, 금속 나노입자로 장식된 코어-쉘 구조의 복합체 및 이의 제조방법 | |
| Gomes et al. | Annealed Ti/Zn-TiO 2 nanocomposites tested as photoanodes for the degradation of Ibuprofen | |
| Su et al. | A wireless and redox mediator-free Z-scheme twin reactor for the separate evolution of hydrogen and oxygen |