JPWO2020175558A1 - 酸窒素水素化物、酸窒素水素化物を含む金属担持物、及びアンモニア合成用触媒 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2019年2月27日に、日本に出願された特願2019−034878号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
特許文献1に記載されるような担持金属触媒は、通常、活性炭等の炭素質担体や、無機酸化物担体を用いている。しかしながら、これらの担持金属触媒は、反応活性が低く、実用に用いるには不十分な性能しか有していない。
すなわちハーバー・ボッシュ法の反応条件に比べ、より低温、低圧の条件下でも十分な反応活性を有するアンモニア合成用触媒が求められている。
[1] 下記一般式(1a)又は(1b)で表わされる酸窒素水素化物。
ABO3−xNyHz (1a)
AB2O4−xNyHz (1b)
(前記一般式(1a)において、Aは、Ba及びSrからなる群から選択される少なくとも1種であり、Bは、Ceであり、xは、0.2≦x≦2.0で表わされる数を表し;yは、0.1≦y≦1.0で表わされる数を表し;zは、0.1≦z≦1.0で表わされる数を表す。
前記一般式(1b)において、Aは、Ba及びSrからなる群から選択される少なくとも1種であり、Bは、Ce、La及びYからなる群から選択される少なくとも1種であり、xは、0.2≦x≦2.0で表わされる数を表し;yは、0.1≦y≦1.0で表わされる数を表し;zは、0.1≦z≦1.0で表わされる数を表す。)
[2] 下記一般式(2)で表わされる、ペロブスカイト型の酸窒素水素化物。
BaCeO3−xNyHz (2)
(前記一般式(2)において、xは、0.2≦x≦2.0で表わされる数を表し;yは、0.1≦y≦1.0で表わされる数を表し;zは、0.1≦z≦1.0で表わされる数を表す。)
[3] 担体に遷移金属(M)を担持した金属担持物であって、
前記担体が、[1]または[2]に記載の酸窒素水素化物を含む組成物であることを特徴とする金属担持物。
[4] 前記遷移金属(M)の担持量が、前記担体100質量部に対して0.01質量部以上、50質量部以下である[3]に記載の金属担持物。
[5] 前記遷移金属(M)が、Ru,CoおよびFeからなる群から選ばれる少なくとも一種である[3]または[4]に記載の金属担持物。
[6] [3]〜[5]の何れかに記載の金属担持物からなる担持金属触媒。
[7] [3]〜[5]の何れかに記載の金属担持物からなるアンモニア合成用触媒。
[8] [1]または[2]に記載のペロブスカイト型酸窒素水素化物を含む組成物であることを特徴とするアンモニア合成用触媒。
[9] [6]に記載の担持金属触媒の存在下、窒素と水素を反応させることを特徴とするアンモニアの製造方法。
[10] 下記一般式(1a)又は(1b)で表わされる酸窒素水素化物の製造方法であって、アンモニア雰囲気下、下記一般式(3)で表わされる化合物と下記一般式(4a)又は(4b)で表わされる化合物とを加熱する工程を含むことを特徴とする酸窒素水素化物の製造方法。
ABO3−xNyHz (1a)
AB2O4−xNyHz (1b)
A(NH2)2 (3)
BO2 (4a)
B2O3 (4b)
(前記一般式(1a)、(3)、(4a)において、Aは、Ba及びSrからなる群から選択される少なくとも1種であり、Bは、Ceであり、xは、0.2≦x≦2.0で表わされる数を表し;yは、0.1≦y≦1.0で表わされる数を表し;zは、0.1≦z≦1.0で表わされる数を表す。
前記一般式(1b)、(4b)において、Aは、Ba及びSrからなる群から選択される少なくとも1種であり、Bは、Ce、La及びYであり、xは、0.2≦x≦2.0で表わされる数を表し;yは、0.1≦y≦1.0で表わされる数を表し;zは、0.1≦z≦1.0で表わされる数を表す。)
[11] 下記一般式(2)で表わされるペロブスカイト型酸窒素水素化物の製造方法であって、
アンモニア雰囲気下、CeO2とBa(NH2)2とを加熱する工程を含むことを特徴とするペロブスカイト型酸窒素水素化物の製造方法。
BaCeO3−xNyHz (2)
(前記一般式(2)において、xは、0.2≦x≦2.0で表わされる数を表し;yは、0.1≦y≦1.0で表わされる数を表し;zは、0.1≦z≦1.0で表わされる数を表す。)
また、本発明の一実施態様において、従来のペロブスカイト型酸窒化物の合成方法に比較して、低温の加熱処理工程で、本発明のペロブスカイト型酸窒素水素化物を含む組成物を合成することができ、従来法よりも高濃度に窒素や水素を導入でき、生産性およびコスト面からも優れている。
(酸窒素水素化物)
本発明の酸窒素水素化物は、窒素と水素とを下記一般式(5a)又は(5b)で表わされる複合酸化物の酸素サイトにドープした酸窒素水素化物である。本願発明の酸窒素水素化物は、下記一般式(1a)又は(1b)で表わされる化合物である。窒素や水素をドープしていない下記一般式(5a)又は(5b)で表わされる複合酸化物と同じ類型の結晶構造を持つことが好ましい。すなわち、本実施形態の酸窒素水素化物は、窒素と水素とを下記一般式(5)で表わされる複合酸化物の酸素サイトにドープしながら、その複合酸化物の結晶構造を維持していることが好ましい。
前記一般式(5b)において、Aは、Ba及びSrからなる群から選択される少なくとも1種であり、Bは、Ce、La及びYからなる群から選択される少なくとも1種である。
前記一般式(1b)において、Aは、Ba及びSrからなる群から選択される少なくとも1種であり、Bは、Ce、La及びYからなる群から選択される少なくとも1種であり、xは、0.2≦x≦2.0で表わされる数を表し;yは、0.1≦y≦1.0で表わされる数を表し;zは、0.1≦z≦1.0で表わされる数を表す。
x、y、zの関係は、酸窒素水素化物が電荷中性であるように、例えば、2x−(3y+z)=0であることが好ましい。
前記一般式(1a)又は(1b)において、xは、0.5≦x≦1.6で表わされる数を表し;yは、0.25≦y≦0.8で表わされる数を表し;zは、0.1≦z≦0.8で表わされる数を表すことが好ましい。
前記一般式(1a)又は(1b)において、xは、1.0≦x≦1.4で表わされる数を表し;yは、0.4≦y≦0.6で表わされる数を表し;zは、0.2≦z≦0.5で表わされる数を表すことがより好ましい。
本発明の酸窒素水素化物の具体例は、例えば、BaCeO3−xNyHz、BaCe2O4−xNyHz、BaLa2O4−xNyHz、BaY2O4−xNyHz、SrCeO3−xNyHz、Sr3La4O9−xNyHz、SrY2O4−xNyHzが挙げられる。その中に、BaCeO3−xNyHz、BaCe2O4−xNyHz、BaLa2O4−xNyHz、SrCeO3−xNyHzが好ましい。
本実施形態の上記一般式(1a)又は(1b)で表わされる酸窒素水素化物の製造方法は、アンモニア雰囲気下、上記一般式(3)で表わされる化合物と上記一般式(4a)又は(4b)で表わされる化合物とを加熱する工程を含む。詳細な製造方法は、後述の実施例で説明する。例えば、上記一般式(3)で表わされる化合物と上記一般式(4a)又は(4b)で表わされる化合物とを混合する混合工程と、混合工程で得られた混合物を、アンモニア雰囲気において加熱処理を行う加熱処理工程とを含む。また、混合工程の前に、さらに上記一般式(4a)又は(4b)で表わされる化合物を脱水処理する前処理工程をさらに含むことが好ましい。その場合、前記混合工程は、脱水処理した上記一般式(3)で表わされる化合物とをArグローブボックス中などの希ガス雰囲気で混合することが好ましい。
前記加熱処理として、例えば、アンモニア気流中で300℃以上900℃未満で1〜24時間、好ましくは300℃以上700℃未満で2〜12時間、より好ましくは400℃以上700℃未満で2〜6時間加熱処理する方法が挙げられる。
B(Ce、La,及びYからなる群から選択される少なくとも1種)とA(Ba及びSrからなる群から選択される少なくとも1種)とのモル比(B:A)は、例えば、2:4 〜 4:2(mol/mol)になるよう混合することが好ましく、2:3 〜 3:2(mol/mol)であることがより好ましく、0.8:1.0 〜 1.0:0.8であることがさらに好ましく、0.95:1.0 〜 1.0:0.95であることが特に好ましい。尚、BがLaまたはYの場合には、例えば、上記のモル比が2:3 〜 2:5(mol/mol)になるよう混合することが一層好ましく、1:2であることがより一層好ましい。
その後、前記容器をオイルバスに浸し、攪拌しながら100℃で1時間保持した後、当該容器を室温まで冷却した。冷却後、前記容器内に残留するアンモニアガスを排気することにより、上記一般式(4a)又は(4b)で表わされる化合物が得られる。
(ペロブスカイト型酸窒素水素化物)
本発明の第一実施態様の酸窒素水素化物は、ペロブスカイト型の結晶構造を有するペロブスカイト型酸窒素水素化物である。ペロブスカイト型酸窒素水素化物は、窒素と水素とをBaCeO3の酸素サイトにドープしたペロブスカイト型酸窒素水素化物である。本願発明の第一実施形態(今後、本実施形態ということがある)のペロブスカイト型酸窒素水素化物は、下記一般式(2)で表わされるペロブスカイト型結晶構造を有する化合物である。窒素や水素をドープしていないBaCeO3と同じ類型の結晶構造を持つ。すなわち、本実施形態のペロブスカイト型酸窒素水素化物は、窒素と水素とをBaCeO3の酸素サイトにドープしながら、ペロブスカイト型結晶構造を維持していることが好ましい。
BaCeO3−xNyHz (2)
前記一般式(2)において、xは、0.2≦x≦2.0で表わされる数を表し;yは、0.1≦y≦1.0で表わされる数を表し;zは、0.1≦z≦1.0で表わされる数を表す。
本実施形態のペロブスカイト型酸窒素水素化物にドープされている窒素の量および水素の量は、BaCeO3のペロブスカイト型結晶構造を維持することができれば、特に限定がない。
x、y、zの関係は、ペロブスカイト型酸窒素水素化物が電荷中性であるように、例えば、2x−(3y+z)=0であることが好ましい。
前記一般式(2)において、xは、0.5≦x≦1.6で表わされる数を表し;yは、0.25≦y≦0.8で表わされる数を表し;zは、0.1≦z≦0.8で表わされる数を表すことが好ましい。
前記一般式(2)において、xは、1.0≦x≦1.4で表わされる数を表し;yは、0.4≦y≦0.6で表わされる数を表し;zは、0.2≦z≦0.5で表わされる数を表すことがより好ましい。
例えば、後述の実施例でBaCeO2.03N0.51H0.41(但し、全てのCeの酸化数を4価とする。)で表わされるペロブスカイト型酸窒素水素化物を合成した。
本実施形態の上記一般式(2)で表わされるペロブスカイト型酸窒素水素化物の製造方法は、アンモニア雰囲気下、CeO2とBa(NH2)2とを加熱する工程を含む。詳細な製造方法は、後述の実施例で説明する。本実施形態のペロブスカイト型酸窒素水素化物BaCeO3−xNyHzの製造方法は、例えば、CeO2とBa(NH2)2とを混合する混合工程と、混合工程で得られた混合物を、アンモニア雰囲気において加熱処理を行う加熱処理工程とを含む。また、混合工程の前に、さらにCeO2を脱水処理する前処理工程をさらに含むことが好ましい。その場合、前記混合工程は、脱水処理したCeO2とBa(NH2)2とをArグローブボックス中などの希ガス雰囲気で混合することが好ましい。
前記加熱処理として、例えば、アンモニア気流中で300℃以上900℃未満で1〜24時間、好ましくは300℃以上700℃未満で2〜12時間、より好ましくは400℃以上700℃未満で2〜6時間加熱処理する方法が挙げられる。
CeとBaとのモル比(Ce:Ba)は、0.5:1.0 〜 1.0:0.5(mol/mol)になるよう混合することが好ましく、0.8:1.0 〜 1.0:0.8であることがより好ましく、0.95:1.0 〜 1.0:0.95であることがさらに好ましい。
その後、前記容器をオイルバスに浸し、攪拌しながら100℃で1時間保持した後当該容器を室温まで冷却した。冷却後、前記容器内に残留するアンモニアガスを排気することにより、Ba(NH2)2を得た。
合成したペロブスカイト型酸窒素水素化物BaCeO3−xNyHzを、昇温脱離分析装置(BELCATA)で分析することにより、脱離した窒素量および水素量を求めることができる。脱離した窒素量および水素量の結果に基づき、ペロブスカイト型酸窒素水素化物に含まれる窒素および水素の割合が得られる。例えば、後の実施例において、昇温脱離分析装置(BELCATA)で分析した結果に基づき、600℃で合成したBaCeO3−xNyHzをBaCeO2.03N0.51H0.41(但し、全てのCeの酸化数を4価とする。)と表すことができる。
本発明の金属担持物は、担体に遷移金属(M)を担持したものである。前記担体が、上記一般式(5)で表わされる複合酸化物の酸素サイトに、窒素と水素とをドープした酸窒素水素化物を含む組成物である。以下、ペロブスカイト型酸窒素水素化物を用いて得られる本発明の一態様(以後、本実施形態)の金属担持物を例として、本発明の金属担持物を説明する。
本実施形態の金属担持物は、担体に遷移金属(M)を担持したものである。前記担体が、窒素と水素とをBaCeO3の酸素サイトにドープしたペロブスカイト型酸窒素水素化物を含む組成物である。前記遷移金属(M)が、Ru,CoおよびFeからなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
前記遷移金属の担持量は、特に限定はされないが、通常、前記担体100質量部に対して、0.01質量部(0.01質量%)以上、好ましく0.5質量部(0.5質量%)以上、より好ましくは1質量部(1質量%)以上、更に好ましくは2質量部(2質量%)以上であり、通常50質量部(50質量%)以下、好ましく30質量部(30質量%)以下、より好ましくは20質量部(20質量%)以下、更に好ましくは10質量部(10質量%)以下である。前記下限値以上であれば、本発明の効果が得られ、前記上限値以下であれば、担持量とコストの見合った本発明の効果が得られる。
本実施形態の金属担持物は、担体に遷移金属(M)を担持したものである。前記担体がアンモニア雰囲気下、CeO2とBa(NH2)2とを加熱することによって得られたペロブスカイト型酸窒素水素化物を含む組成物であることが好ましい。CeO2とBa(NH2)2とを混合する混合工程と、混合工程で得られた混合物を、アンモニア雰囲気において加熱処理を行う加熱処理工程とを含む製造方法で得られたペロブスカイト型酸窒素水素化物を含む組成物がより好ましい。前記混合工程の前に、さらにCeO2を脱水処理する前処理工程をさらに含むことが好ましい。その場合、前記混合工程は、脱水処理したCeO2とBa(NH2)2とをArグローブボックス中などの希ガス雰囲気で混合することが好ましい。その他、好ましい加熱処理温度、好ましい加熱時間、好ましい原料の仕込み量比等は、上記製造方法と同じである。
本実施形態において用いられる遷移金属は、特に限定されるものではないが、通常、周期表第6族、7族、8族、9族又は10族の遷移金属であり、好ましくは、第6族、8族又は9族の遷移金属であり、より好ましくは第8族又は9族金属である。
また具体的な金属元素としては、特に限定はされないが、通常、Cr、Mo、Mn、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ni、Pd、Ptであり、好ましくは、窒素との結合エネルギーが高い点でMo、Re、Fe、Ru、Os、Coであり、より好ましくは、アンモニア合成用触媒をアンモニア合成用触媒として用いた際に、アンモニア合成活性を有する点で、Ru、Co又はFeであり、更に好ましくは、最も高い触媒活性を有する点でRuである。
前記の各元素は単独で用いても、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。またこれらの元素の金属間化合物、例えば、Co3Mo3N、Fe3Mo3N、Ni2Mo3N、Mo2N等を用いることもできる。好ましくは各元素を単独又は2種類以上の組み合わせであり、より好ましくは、単独で用いることがコストの面で有利である。
ペロブスカイト型酸窒素水素化物への遷移金属(M)の担持方法は特に限定されないが、例えば、前記の方法で得られた粉末状ペロブスカイト型酸窒素水素化物(BaCeO3−xNyHz)と、担持される金属の化合物とをシリカガラス管内に挿入し、真空中にて50℃以上90℃以下で0.5〜4時間加熱し、その後引き続き100℃以上150℃以下で0.5〜4時間加熱することにより、粉末状BaCeO3−xNyHzの表面に担持される金属化合物を付着させた。最後に150℃以上300℃以下で0.5〜5時間加熱し、金属化合物を熱分解することにより、BaCeO3−xNyHzに遷移金属(M)を固定した担持物(以下、M/BaCeO3−xNyHz)を得ることができる。
本実施形態の金属担持物の形状は、特に限定はされず、具体的には塊状、粉末状、被膜状等のいずれの形状でもよいが、通常は粉末状である。粉末状の金属担持物の粒子径は特に限定はされないが、通常、1nm以上、10μm以下である。
本実施形態の金属担持物における遷移金属の粒子径は、特に限定はされないが、通常、1nm以上、100nm以下である。好ましくは、アンモニア合成用触媒として使用した際に、窒素解離の活性点であるステップサイト数が多くなる点で有利な20nm以下、より好ましくは10nm以下である。
本発明の担持金属触媒は、上記金属担持物からなるものである。以下、ペロブスカイト型酸窒素水素化物を用いて得られる一実施形態(以後、本実施形態)の担持金属触媒を例として、本発明の担持金属触媒を説明する。
本実施形態の担持金属触媒は、上記金属担持物からなるものである。本実施形態の担持金属触媒は、遷移金属と前記遷移金属を担持する担体とを含み、前記担体が、下記一般式(2)で表わされるペロブスカイト型酸窒素水素化物を含む組成物である。
BaCeO3−xNyHz (2)
(前記一般式(2)において、xは、0.2≦x≦2.0で表わされる数を表し;yは、0.1≦y≦1.0で表わされる数を表し;zは、0.1≦z≦1.0で表わされる数を表す。)
本発明のアンモニア合成用触媒は、担体に遷移金属(M)を担持したものである。以下、ペロブスカイト型酸窒素水素化物を用いて得られる一実施態様のアンモニア合成用触媒を例として、本発明のアンモニア合成用触媒を説明する。
本実施形態のアンモニア合成用触媒は、担体に遷移金属(M)を担持したものである。前記担体が、窒素と水素とをBaCeO3の酸素サイトにドープしたペロブスカイト型酸窒素水素化物を含む組成物である。本実施形態のアンモニア合成用触媒は、遷移金属と前記遷移金属を担持する担体とを含み、前記担体が、下記一般式(2)で表わされるペロブスカイト型酸窒素水素化物を含む組成物である。前記担体が、前記説明した本実施形態のペロブスカイト型酸窒素水素化物を含む組成物であることが好ましい。
BaCeO3−xNyHz (2)
(前記一般式(2)において、xは、0.2≦x≦2.0で表わされる数を表し;yは、0.1≦y≦1.0で表わされる数を表し;zは、0.1≦z≦1.0で表わされる数を表す。)
本実施形態において用いられる遷移金属は、特に限定されるものではないが、通常、周期表第6族、7族、8族、9族又は10族の遷移金属であり、好ましくは、第6族、8族又は9族の遷移金属であり、より好ましくは第8族又は9族金属である。
また具体的な金属元素としては、特に限定はされないが、通常、Cr、Mo、Mn、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ni、Pd、Ptであり、好ましくは、窒素との結合エネルギーが高い点でMo、Re、Fe、Ru、Os、Coであり、より好ましくは、アンモニア合成用触媒をアンモニア合成用触媒として用いた際に、アンモニア合成活性を有する点で、Ru、Co又はFeであり、更に好ましくは、最も高い触媒活性を有する点でRuである。
前記の各元素は単独で用いても、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。またこれらの元素の金属間化合物、例えば、Co3Mo3N、Fe3Mo3N、Ni2Mo3N、Mo2N等を用いることもできる。好ましくは各元素を単独又は2種類以上の組み合わせであり、より好ましくは、単独で用いることがコストの面で有利である。
本発明のアンモニア合成用触媒の製造方法は、前記本発明の酸窒素水素化物を含む組成物を含む前記担体に、前記遷移金属を担持させて製造する。以下、ペロブスカイト型酸窒素水素化物を用いて得られるアンモニア合成用触媒を製造する方法の例として、本発明のアンモニア合成用触媒の製造方法を説明する。
本発明の一実施形態のアンモニア合成用触媒は、担体に遷移金属(M)を担持したものである。前記担体が、窒素と水素とをBaCeO3の酸素サイトにドープしたペロブスカイト型酸窒素水素化物を含む組成物である。本実施形態のアンモニア合成用触媒は、前記ペロブスカイト型酸窒素水素化物を含む組成物を含む前記担体に、前記遷移金属を担持させて製造する。
製造方法は特に限定されないが、通常は、前記担体に対し、遷移金属、又は遷移金属の前駆体となる化合物(以下、遷移金属化合物)を担持させて製造する。
前記担体予め水素雰囲気下で加熱した試料を用いて製造した触媒では、例えば、アンモニア合成反応に用いられる場合、反応開始後すぐに高い活性が得られる。
例えばRu化合物としては、トリルテニウムドデカカルボニル[Ru3(CO)12]、ジクロロテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)[RuCl2(PPh3)4]、ジクロロトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)[RuCl2(PPh3)3]、トリス(アセチルアセトナト)ルテニウム(III)[Ru(acac)3]、ルテノセン[Ru(C5H5)]、ニトロシル硝酸ルテニウム[Ru(NO)(NO3)3]、ルテニウム酸カリウム、酸化ルテニウム、硝酸ルテニウム、塩化ルテニウム等が挙げられる。トリス(アセチルアセトナト)ルテニウム(III)[Ru(acac)3]が好ましい。
これらの遷移金属化合物のうち、[Ru3(CO)12]、[Fe(CO)5]、[Fe3(CO)12]、[Fe2(CO)9]、[Co2(CO)8]等の遷移金属のカルボニル錯体は、担持した後、加熱することにより、遷移金属が担持されることから、本実施形態のアンモニア合成用触媒を製造する上で、後述する還元処理を省略できる点で好ましい。
熱分解により遷移金属に変換される遷移金属化合物以外のものを用いた場合は、遷移金属化合物を、通常還元することにより、本実施形態のアンモニア合成用触媒となる。
前記遷移金属化合物を還元する方法(以下、還元処理という)は、本発明の目的を阻害しない限りにおいて特に限定されないが、例えば、還元性ガスを含む雰囲気下で行なう方法や、前記遷移金属化合物を含む溶液に、NaBH4、NH2NH2又は、ホルマリン等の還元剤を加えて前記金属水素化物の表面に析出させる方法が挙げられるが、好ましくは還元性ガスを含む雰囲気下で行なう。前記還元性ガスとしては水素、アンモニア、メタノール(蒸気)、エタノール(蒸気)、メタン、エタン等が挙げられる。
また前記還元処理の際に、本発明の目的、特にアンモニア合成反応を阻害しない、還元性ガス以外の成分が反応系を共存していてもよい。具体的には、還元処理の際に、水素等の還元性ガスの他に反応を阻害しないアルゴンや窒素といったガスを共存させてもよく、窒素を共存させることが好ましい。
前記還元処理を、水素を含むガス中で行なう場合、水素と共に窒素を共存させることで、後述するアンモニアの製造と並行して行なうことができる。すなわち、本実施形態のアンモニア合成用触媒を後述するアンモニア合成用触媒として用いる場合は、前記遷移金属化合物を、前記金属水素化物に担持させたものを、アンモニア合成反応の反応条件中に置くことにより、前記遷移金属化合物を還元し、遷移金属に変換してもよい。
前記還元処理の際の圧力は、特に限定はされないが、通常、0.01MPa以上、10MPa以下である。還元処理時の圧力は、後述するアンモニア合成条件と同じ条件にすると、煩雑な操作は不要になり製造効率の面で有利である。
前記還元処理の時間は、特に限定されないが、常圧で実施する場合は、通常1時間以上であり、2時間以上が好ましい。
また反応圧力の高い条件、例えば1MPa以上で行う場合は、1時間以上が好ましい。
本発明のアンモニアの製造方法は、本発明の担持金属触媒又は本発明のアンモニア合成用触媒を触媒として用い、水素と窒素とを前記触媒上で反応させてアンモニアを合成する方法である。本発明のアンモニアの製造方法は、ペロブスカイト型酸窒素水素化物を用いるアンモニアの製造方法の一態様(本実施態様)を例として説明する。
本実施形態のアンモニアの製造方法(以下、本実施形態の製造方法ということがある)は、本実施形態の担持金属触媒又は本実施形態のアンモニア合成用触媒を触媒として用い、水素と窒素とを前記触媒上で反応させてアンモニアを合成する方法である。
具体的な製造方法としては、水素と窒素とを前記触媒上で接触させてアンモニアを合成する方法であれば、特に限定されず、適宜既知の製造方法に準じて製造をすることができる。
本実施形態の製造方法における反応温度は特に限定はされないが、通常200℃以上、好ましくは250℃以上であり、より好ましくは300℃以上であり、通常600℃以下であり、好ましくは500℃以下であり、より好ましくは450℃以下である。アンモニア合成は発熱反応であることから、低温領域のほうが化学平衡論的にアンモニア生成に有利であるが、十分なアンモニア生成速度を得るためには上記の温度範囲で反応を行うことが好ましい。
本実施形態の製造方法において、前記触媒に接触させる窒素と水素のモル比率は、特に限定はされないが、通常、窒素に対する水素の比率(H2/N2(体積/体積))で、通常0.4以上、好ましくは0.5以上、より好ましくは1以上、通常10以下、好ましくは5以下で行う。
本実施形態の製造方法においては、より良好なアンモニア収率を得るためには、本実施形態の製造方法に用いる窒素中の水分含有量及び水素中の水分含有量が少ないことが好ましく、特に限定はされないが、通常、窒素と水素との混合ガス中の総水分含有量が100ppm以下、好ましくは、50ppm以下であることが好ましい。
水素と窒素とからアンモニアを合成する反応は、体積収縮を伴う発熱反応であることから、アンモニア収率を上げるために工業的には反応熱を除去することが好ましく、通常用いられる除熱手段を伴う既知の反応装置を用いてもよい。例えば具体的には触媒が充填された反応器を直列に複数個連結し、各反応器の出口にインタークーラーを設置して除熱する方法等を用いてもよい。
[BaCeO3−xNyHz粉末からなるアンモニア合成用触媒]
前記実施形態で得られたBaCeO3−xNyHz粉末を、遷移金属を担持せず、そのままアンモニア合成用触媒としても用いることができる(担持金属を含まない)。
<アンモニア合成反応>
前記実施形態と同じ条件でアンモニア合成反応を実施した。例えば、後述の実施例9及び図5に示すように、400℃、0.9MPaにおけるアンモニアの合成速度は0.4mmol/g/hrであった。500℃、0.9 MPaにおけるアンモニアの合成速度は2.5mmol/g/hrであった。
反応容器から排出されたアンモニアガスを、5mM硫酸水溶液に溶解させ、捕捉したアンモニウムイオン(NH4 +)をイオンクロマトグラフにより分析した。分析条件は以下の通り。
装置 :島津製作所社製 Prominence
検出器:電気伝導度検出器CDD―10Avp (島津製作所社製)
カラム:イオンクロマトグラム用カラムIC−C4(島津製作所社製)
溶離液:3.0mM シュウ酸+2.0mM 18−クラウン−6−エーテル水溶液
流速 :1.0 mL/分
カラム温度:40℃
(アンモニア合成用触媒の調製)
[BaCeO3−xNyHz粉末の合成]
CeO2を600℃で真空加熱処理することで表面に吸着している水などを除去し、脱水処理したCeO2とBa(NH2)2とをArグローブボックス中で、メノウ乳鉢を用いて混合する。この時、CeとBaとのモル比が1:1になるように混ぜる。得られた粉体をNH3気流中で、600℃で6時間加熱処理を行うことにより、BaCeO3−xNyHz粉末を得た。
前記の方法で得られた粉末状BaCeO3−xNyHz 0.50gと、Ru3(CO)12(Aldrich社製、99%)0.056g(BaCeO3−xNyHzに対し、担持される金属Ruとして5質量%に相当)とをシリカガラス管内に挿入し、真空中にて70℃で1時間加熱し、その後引き続き120℃で1時間加熱することにより、粉末状BaCeO3−xNyHzの表面にRu3(CO)12を付着させた。最後に250℃で2時間加熱し、Ru3(CO)12を熱分解することにより、BaCeO3−xNyHzにRuを固定した担持物(以下、Ru/BaCeO3−xNyHz)を得た。
以下で、前記アンモニア合成用触媒を用いて、アンモニア合成を行なった。
<アンモニア合成反応>
前記Ru/BaCeO3−xNyHzを触媒とし、この触媒を窒素と水素との混合ガスと接触させ、アンモニア合成反応を行った。前記Ru/BaCeO3−xNyHz 0.1gをSUS製反応管に詰め、固定床流通式反応装置を用いて反応を行った。原料の窒素ガスの水分濃度および水素ガスの水分濃度はそれぞれ検出限界以下であった。この反応時の原料ガスの流量については、窒素ガスが15mL/minであり、水素ガスが45mL/min(計60mL/min)であった。またこの反応時の反応圧力は0.9MPaであり、反応温度は300℃であり、反応時間は30時間であった。
前記固定床流通式反応装置から出てきたガスを0.005M硫酸水溶液中にバブリングさせ、前記ガス中のアンモニアを溶解させ、生じたアンモニウムイオンをイオンクロマトグラフにより前記の方法により定量した。アンモニア合成反応によって生成したアンモニアの生成速度を経時的にイオンクロマトグラフにより測定した結果、BaCeO3−xNyHzの合成温度が400℃から高くなるにつれて触媒活性も向上し、600℃で最大となった(図7に示す)。その時のアンモニア生成速度は5.1mmol/g・hrであった。この値は、Ru/BaCeO3(0.6mmol/g・hr)よりもはるかに高い値である。結果を表1に示した。
また、前記アンモニア合成反応の反応温度を変化し、アンモニア生成速度の反応温度依存性を評価した。結果を図8に示した。
[BaCeO3−xNyHzへのCoの担持]
前記の方法で得られた粉末状BaCeO3−xNyHz 95 mgと、Co2(CO)8 14.5 mg(BaCeO3−xNyHzに対し、担持される金属Coとして5質量%に相当)とを石英ガラス反応管に入れ、次いで当該反応管に窒素ガス15mL/minと水素ガス45mL/min(計60mL/min)とを流通させ、400℃まで2時間昇温し、5時間維持することにより、BaCeO3−xNyHzにCoを固定した担持物(以下、Co/BaCeO3−xNyHz)を得た。
以下で、前記アンモニア合成用触媒を用いて、アンモニア合成を行なった。
<アンモニア合成反応>
実施例1のRu/BaCeO3−xNyHzに代えて、前記Co/BaCeO3−xNyHzを触媒として用いた以外は実施例1と同様の方法および条件を用いることにより、アンモニア(NH3)を生成させる反応(以下、アンモニア合成反応)を行った。
実施例1と同様の方法を用いることにより、アンモニア合成反応によって生成したアンモニアの生成速度を経時的にイオンクロマトグラフにより測定した結果、アンモニア生成速度は2.32mmol/g・hrであった。結果を表1に示した。
また、実施例1と同様の方法を用いることにより、アンモニア生成速度の反応温度依存性を評価した。結果を図5に示した。
[BaCeO3−xNyHzへのFeの担持]
前記の方法で得られた粉末状BaCeO3−xNyHz 95 mgと、Fe2(CO)9 16.3 mg(BaCeO3−xNyHzに対し、担持される金属Feとして5質量%に相当)とを石英ガラス反応管に入れ、次いで当該反応管に窒素ガス15mL/minと水素ガス45mL/min(計60mL/min)とを流通させ、400℃まで2時間昇温し、5時間維持することにより、BaCeO3−xNyHzにFeを固定した担持物(以下、Fe/BaCeO3−xNyHz)を得た。
以下で、前記アンモニア合成用触媒を用いて、アンモニア合成を行なった。
<アンモニア合成反応>
実施例1のRu/BaCeO3−xNyHzに代えて、前記Fe/BaCeO3−xNyHzを触媒として用いた以外は実施例1と同様の方法および条件を用いることにより、アンモニア(NH3)を生成させる反応(以下、アンモニア合成反応)を行った。
実施例1と同様の方法を用いることにより、アンモニア合成反応によって生成したアンモニアの生成速度を経時的にイオンクロマトグラフにより測定した結果、アンモニア生成速度は1.62mmol/g・hrであった。結果を表1に示した。
また、実施例1と同様の方法を用いることにより、アンモニア生成速度の反応温度依存性を評価した。結果を図5に示した。
[BaCeO3粉末の合成]
硝酸バリウム5.23g(0.02 mol)及び硝酸セリウム6水和物8.68g(0.02 mol)及びクエン酸38.4g(0.2mol)を水に溶解させ、そこにジエチレングリコール42.4g(0.4mol)を加えることにより、混合物を得た。得られた混合物を一時間攪拌した後、120℃で4時間過熱しゲル化させた。その後、450℃で5時間加熱することにより、炭化させた。炭化した混合粉体を900℃で6時間過熱することにより、粉末状のBaCeO3を調製した。
実施例1と同様の方法を用いることにより、金属RuがBaCeO3に対して5質量%となるように担持させ、担持物Ru/BaCeO3を調製した。
以下で、前記アンモニア合成用触媒を用いて、アンモニア合成を行なった。
<アンモニア合成反応>
実施例1のRu/BaCeO3−xNyHzに代えて、前記のRu/BaCeO3を触媒として用いた以外は実施例1と同様の方法および条件を用いることにより、アンモニア合成反応を行った。
実施例1と同様の方法を用いることにより、アンモニア合成反応によって生成したアンモニアの生成速度を経時的にイオンクロマトグラフにより測定した結果、アンモニアの生成速度は0.63mmol/g・hrであった。結果を表1に示した。
また、実施例1と同様の方法を用いることにより、アンモニア生成速度の反応温度依存性を評価した。結果を図8に示した。
[Co/BaCeO3粉末の合成]
比較例1と同様の方法を用いることにより、金属CoがBaCeO3に対して5質量%となるように担持させ、担持物Co/BaCeO3を調製した。
<アンモニア合成反応>
前記のCo/BaCeO3を触媒として用いた以外は実施例1と同様の方法および条件を用いることにより、アンモニア合成反応を行った。
実施例1と同様の方法を用いることにより、アンモニア合成反応によって生成したアンモニアの生成速度を経時的にイオンクロマトグラフにより測定した結果、アンモニアの生成速度は0mmol/g・hrであった。結果を表1に示した。
また、実施例1と同様の方法を用いることにより、アンモニア生成速度の反応温度依存性を評価した。結果を図5に示した。
[Fe/BaCeO3粉末の合成]
比較例1と同様の方法で、金属FeがBaCeO3に対して5質量%となるように担持させ、担持物Fe/BaCeO3を調製した。
<アンモニア合成反応>
前記のFe/BaCeO3を触媒として用いた以外は実施例1と同様の方法および条件をを用いることにより、アンモニア合成反応を行った。
実施例1と同様の方法を用いることにより、アンモニア合成反応によって生成したアンモニアの生成速度を経時的にイオンクロマトグラフにより測定した結果、アンモニアの生成速度は0mmol/g・hrであった。結果を表1に示した。
また、実施例1と同様の方法を用いることにより、アンモニア生成速度の反応温度依存性を評価した。結果を図5に示した。
[Cs−Ru/MgO粉末の合成]
実施例1のBaCeO3−xNyHzに代えてCsを添加したMgO(Cs/MgOと表記する)を用いた以外は実施例1と同様の方法を用いることにより、5質量%Ru−Cs/MgO触媒(Cs/Ru元素比=1)を調製した。
<アンモニア合成反応>
実施例1と同様の方法および条件を用いることにより、アンモニア合成反応を実施した。300℃、0.9MPaにおけるアンモニアの合成速度は表1に示すとおり、0.55mmol/g・hrであった。結果を表1に示した。
[Ru/CeO2粉末の合成]
実施例1のBaCeO3−xNyHzに代えてCeO2を用いた以外は、実施例1と同様の方法を用いることにより、5質量%Ru/CeO2触媒を調製した。
<アンモニア合成反応>
実施例1と同様の方法および条件を用いることにより、アンモニア合成反応を実施した。300℃、0.9 MPaにおけるアンモニアの合成速度は表1に示すとおり、0.72mmol/g・hrであった。
結果を表1に示した。
また、実施例1と同様の方法を用いることにより、アンモニア生成速度の反応温度依存性を評価した。結果を図8に示した。
[Ru/C12A7:e−粉末の合成]
実施例1のBaCeO3−xNyHzに代えて、国際公開第2012/0077658号に記載と同様の方法で、2質量%Ru/C12A7:e−触媒を調製した。
<アンモニア合成反応>
実施例1と同様の方法および条件を用いることにより、アンモニア合成反応を実施した。300℃、0.9 MPaにおけるアンモニアの合成速度は表1に示すとおり、0.76mmol/g・hrであった。
結果を表1に示した。
[Ru/Ca2N粉末の合成]
実施例1のBaCeO3−xNyHzに代えて、国際公開第2015/129471号に記載と同様の方法で、5質量%Ru/Ca2N触媒を調製した。
<アンモニア合成反応>
実施例1と同様の方法および条件を用いることにより、アンモニア合成反応を実施した。300℃、0.9 MPaにおけるアンモニアの合成速度は表1に示すとおり、1.74mmol/g・hrであった。
結果を表1に示した。
[Ba−Ru/HT−C12A7粉末の合成]
実施例1のBaCeO3−xNyHzに代えてCa2Nを用いた以外は実施例1と同様の方法を用いることにより、5質量%Ba−Ru/HT−C12A7触媒を調製した。
<アンモニア合成反応>
実施例1と同じ条件でアンモニア合成反応を実施した。300℃、0.9 MPaにおけるアンモニアの合成速度は表1に示すとおり、2.33mmol/g・hrであったす。結果を表1に示した。
[様々な加熱処理温度で合成したBaCeO3−xNyHz粉末の評価]
実施例1のNH3気流中での加熱処理温度が600℃を代えてそれぞれ表2に示す加熱処理温度を用いる以外は実施例1と同様の方法を用いることにより、BaCeO3−xNyHz粉末を調製した。
上述した方法を用いて、様々な加熱処理温度で合成した試料のXRDパターンを図1に示す。300℃で合成した試料は、ペロブスカイト構造を持つBaCeO3と同じ回折パターンが観察された。一方、不純物としてCeO2に由来するピークも見られた。これは、出発物質であるCeO2の内、未反応のものが残っていることを示している。一方、加熱処理温度を高くすると、CeO2のピークは減少し、600℃でほぼ単相の材料が得られる。また、本手法で合成した試料は、いずれもBaCeO3と比較して、低角度側にピークがシフトすることがわかった。これは、BaCeO3の酸素(イオン半径:1.38Å)のサイトにイオン半径の大きい窒素(イオン半径:1.46Å)が入ったためであると考えられる。一方、700℃以上になると結晶構造が変化し、BaCe2O4と同じ結晶構造のピークが現れる。700℃以上では、BaCe2O4−xNyHzが形成されていると考えられる。
一方、BaCeO3をNH3気流下900℃、6時間加熱しても、全くピークシフトは見られなかった(図2)。
図3に示したように、BaCeO3は、白色粉末で吸収端400nm程度であるが、本手法で合成したBaCeO3−xNyHz粉末は、400℃のものは、赤褐色を呈しており吸収端800 nm程度であった。さらに、600℃で合成したものは、黒色を呈しており可視光から近赤外領域まで吸収を示した。一方、BaCeO3をNH3気流下900℃、6時間加熱した粉末は、色は薄い灰色を呈しており、400nmまでの吸収と可視光領域に小さな吸収を示した。BaCeO3−xNyHz粉末の可視光領域の大きな吸収は、酸素サイトに窒素が高い濃度で導入されているためであると考えられる。
600℃で合成したBaCeO3−xNyHzを、昇温脱離分析装置(BELCATA)で分析した結果を図4に示す。250℃付近から水素の脱離が観察され、380℃付近で最大値を示し、530℃程度まで水素の脱離が観察された。一方、窒素は420℃付近および650℃付近に最大値を有する脱離ピークが観察された。脱離した窒素の量および水素の量についての結果、ならびに、得られたBaCeO3−xNyHzをX線光電分光法(即ちXPS法)により分析した結果に基づき、4価Ceと3価Ceとの存在割合(具体的には、Ce3+/(Ce3++Ce4+)=0.46)から決定されるCeの酸化数を加味して計算すると、BaCeO1.8N0.51H0.41と表すことができる。因みに、前記脱離した窒素の量および水素の量についての結果に基づき、全てのCeの酸化数を4価とすれば、BaCeO2.03N0.51H0.41と表すことができる。尚、当該BaCeO3−xNyHzの比表面積は、5m2/g程度であった。
[BaCeO3−xNyHz粉末からなるアンモニア合成用触媒]
実施例1で得られたBaCeO3−xNyHz粉末を、遷移金属を担持せず、そのままアンモニア合成用触媒として用いた(担持金属を含まない)。
[BaCeO3−xNyHz粉末を用いたアンモニア合成]
<アンモニア合成反応>
実施例1と同様の方法および条件を用いることにより、アンモニア合成反応を実施した。400℃、0.9MPaにおけるアンモニアの合成速度は0.4mmol/g/hrであった。その経時変化を評価した結果は図6に示す。また、500℃、0.9MPaにおけるアンモニアの合成速度は2.5mmol/g/hrであった。
また、実施例1と同様の方法を用いることにより、アンモニア生成速度の反応温度依存性を評価した。結果を図5に示した。結果を図5で示した。
[BaCeO3粉末からなるアンモニア合成用触媒]
比較例1で得られたBaCeO3粉末を、遷移金属を担持せず、そのままアンモニア合成用触媒として用いた(担持金属を含まない)。
<アンモニア合成反応>
実施例1と同様の方法を用いることにより、アンモニア合成反応によって生成したアンモニアの生成速度を経時的にイオンクロマトグラフにより測定した結果、アンモニアの生成速度は0mmol/g・hrであった。その経時変化を評価した結果は図6に示す。
(アンモニア合成用触媒の調製)
[BaLa2O4−xNyHz粉末の合成]
La2O3を600℃で真空加熱処理することで表面に吸着している水などを除去し、脱水処理したLa2O3とBa(NH2)2とをArグローブボックス中で、メノウ乳鉢を用いて混合した。この時、LaとBaとのモル比が2:1になるように混た。得られた粉体をNH3気流中で、600℃で6時間加熱処理を行うことで、BaLa2O4−xNyHz粉末を得た。
前記の方法で得られた粉末状BaLa2O4−xNyHz 0.50gと、Ru3(CO)12(Aldrich社製、99%)0.056g(BaLa2O4−xNyHzに対し、担持される金属Ruとして5質量%に相当)とをシリカガラス管内に挿入し、これを真空中にて70℃で1時間加熱し、その後引き続き120℃で1時間加熱することにより、粉末状BaLa2O4−xNyHzの表面にRu3(CO)12を付着させた。最後に250℃で2時間加熱し、Ru3(CO)12を熱分解することにより、BaLa2O4−xNyHzにRuを固定した担持物(以下、Ru/BaLa2O4−xNyHz)を得た。
以下で、前記アンモニア合成用触媒を用いて、アンモニア合成を行なった。
<アンモニア合成反応>
前記Ru/BaLa2O4−xNyHzを触媒とし、この触媒を窒素と水素との混合ガスと接触させることにより、アンモニア合成反応を行った。前記Ru/BaLa2O4−xNyHz 0.1gをSUS製反応管に詰め、固定床流通式反応装置を用いて反応を行った。原料の窒素ガスの水分濃度と水素ガスの水分濃度とはそれぞれ検出限界以下であった。この反応時の原料ガスの流量については、窒素ガスが15mL/minであり、水素ガスが45mL/min(計60mL/min)であった。またこの反応時の反応圧力は0.9MPaであり、反応温度は300℃であり、反応時間は30時間であった。
前記固定床流通式反応装置から出てきたガスを0.005M硫酸水溶液中にバブリングさせ、前記ガス中のアンモニアを溶解させ、生じたアンモニウムイオンをイオンクロマトグラフにより前記の方法により定量した。アンモニア合成反応によって生成したアンモニアの生成速度を経時的にイオンクロマトグラフにより測定した結果、アンモニア生成速度は2.60mmol/g・hrであった。
実施例1、実施例2および実施例3に記載される方法と同様な方法に準じて、ABO3−xNyHz等の他の酸窒素水素化物にかかるアンモニア合成用触媒を調製する。また、実施例10に記載される方法と同様な方法に準じて、AB2O4−xNyHz等の他の酸窒素水素化物にかかるアンモニア合成用触媒を調製する。
まず、ABO3−xNyHz等の他の酸窒素水素化物の粉末またはAB2O4−xNyHz等の他の酸窒素水素化物の粉末を調製する。次いで調製された粉末状の他の酸窒素水素化物の表面に遷移金属を固定した担持物を得る。
得られた前記担持物をアンモニア合成用触媒として用いて、実施例1、実施例2および実施例3ならびに実施例10に記載される方法と同様な方法に準じて、アンモニア合成を行う。
触媒量:0.1g、反応温度:300℃、反応ガス流量:60mL/min、
反応ガス組成:N2/H2 = 1/3(v/v)、反応圧力:0.9MPa。
また、この手法で合成した材料は、同じ結晶構造を有する酸化物と比較して、著しく高いアンモニア合成活性を示す。さらに、本発明の一実施形態であるペロブスカイト型酸化物にRuなどの遷移金属ナノ粒子を固定化した触媒では、通常のアンモニア合成触媒と同様に、遷移金属ナノ粒子上で窒素分子および水素分子の解離が起こりアンモニアが生成するLangmuir−Hinshelwood反応機構で反応が進行する。しかしながら、本発明の触媒では、担体材料の骨格にドープされた窒素および水素が直接反応に関与するMars van krevelen機構でアンモニア合成が進行し、特に低温領域でも高い触媒活性を示す。結果的に、本発明の触媒のアンモニア合成に対する活性化エネルギーは、従来触媒よりも半分程度の値を示す。
Claims (11)
- 下記一般式(1a)又は(1b)で表わされる酸窒素水素化物。
ABO3−xNyHz (1a)
AB2O4−xNyHz (1b)
(前記一般式(1a)において、Aは、Ba及びSrからなる群から選択される少なくとも1種であり、Bは、Ceであり、xは、0.2≦x≦2.0で表わされる数を表し;yは、0.1≦y≦1.0で表わされる数を表し;zは、0.1≦z≦1.0で表わされる数を表す。
前記一般式(1b)において、Aは、Ba及びSrからなる群から選択される少なくとも1種であり、Bは、Ce、La及びYからなる群から選択される少なくとも1種であり、xは、0.2≦x≦2.0で表わされる数を表し;yは、0.1≦y≦1.0で表わされる数を表し;zは、0.1≦z≦1.0で表わされる数を表す。) - 下記一般式(2)で表わされる、ペロブスカイト型の酸窒素水素化物。
BaCeO3−xNyHz (2)
(前記一般式(2)において、xは、0.2≦x≦2.0で表わされる数を表し;yは、0.1≦y≦1.0で表わされる数を表し;zは、0.1≦z≦1.0で表わされる数を表す。) - 担体に遷移金属(M)を担持した金属担持物であって、
前記担体が、請求項1または2に記載の酸窒素水素化物を含む組成物であることを特徴とする金属担持物。 - 前記遷移金属(M)の担持量が、前記担体100質量部に対して0.01質量部以上、50質量部以下である請求項3に記載の金属担持物。
- 前記遷移金属(M)が、Ru,CoおよびFeからなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項3〜4のいずれか1項に記載の金属担持物。
- 請求項3〜5のいずれか1項に記載の金属担持物からなる担持金属触媒。
- 請求項3〜5のいずれか1項に記載の金属担持物からなるアンモニア合成用触媒。
- 請求項1または2に記載の酸窒素水素化物を含む組成物であることを特徴とするアンモニア合成用触媒。
- 請求項6に記載の担持金属触媒の存在下、窒素と水素を反応させることを特徴とするアンモニアの製造方法。
- 下記一般式(1a)又は(1b)で表わされる酸窒素水素化物の製造方法であって、アンモニア雰囲気下、下記一般式(3)で表わされる化合物と下記一般式(4a)又は(4b)で表わされる化合物とを加熱する工程を含むことを特徴とする酸窒素水素化物の製造方法。
ABO3−xNyHz (1a)
AB2O4−xNyHz (1b)
A(NH2)2 (3)
BO2 (4a)
B2O3 (4b)
(前記一般式(1a)、(3)、(4a)において、Aは、Ba及びSrからなる群から選択される少なくとも1種であり、Bは、Ceであり、xは、0.2≦x≦2.0で表わされる数を表し;yは、0.1≦y≦1.0で表わされる数を表し;zは、0.1≦z≦1.0で表わされる数を表す。
前記一般式(1b)、(4b)において、Aは、Ba及びSrからなる群から選択される少なくとも1種であり、Bは、Ce、La及びYであり、xは、0.2≦x≦2.0で表わされる数を表し;yは、0.1≦y≦1.0で表わされる数を表し;zは、0.1≦z≦1.0で表わされる数を表す。) - 下記一般式(2)で表わされるペロブスカイト型酸窒素水素化物の製造方法であって、アンモニア雰囲気下、CeO2とBa(NH2)2とを加熱する工程を含むことを特徴とするペロブスカイト型酸窒素水素化物の製造方法。
BaCeO3−xNyHz (2)
(前記一般式(2)において、xは、0.2≦x≦2.0で表わされる数を表し;yは、0.1≦y≦1.0で表わされる数を表し;zは、0.1≦z≦1.0で表わされる数を表す。)
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