JP2003275599A - 二酸化炭素還元用複合光触媒及びそれを用いた二酸化炭素光還元方法 - Google Patents
二酸化炭素還元用複合光触媒及びそれを用いた二酸化炭素光還元方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 太陽光をエネルギー源とし、効率よく二酸化
炭素を還元して有用な化合物を生成するための新規な触
媒を提供する。 【解決手段】 半導体光触媒成分と二酸化炭素還元触媒
成分との複合化物から成る二酸化炭素還元用複合光触媒
とする。
炭素を還元して有用な化合物を生成するための新規な触
媒を提供する。 【解決手段】 半導体光触媒成分と二酸化炭素還元触媒
成分との複合化物から成る二酸化炭素還元用複合光触媒
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽光を利用して
反応を行わせ、有用な化合物を製造するための新規な複
合光触媒及びそれを用いて水と二酸化炭素から各種の有
機化合物を製造する方法に関するものである。
反応を行わせ、有用な化合物を製造するための新規な複
合光触媒及びそれを用いて水と二酸化炭素から各種の有
機化合物を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】化石燃料の大量消費による埋蔵量の枯渇
とともに、その燃料に伴う大気中の二酸化炭素濃度の急
速な増加が地球の温暖化、海面の上昇、異常気象の面で
大きな社会問題となってきている。そのため、最近、化
石燃料に代わるべきエネルギー源として太陽光の有効利
用方法とともに、二酸化炭素の有用資源化についての研
究が盛んに行われている。
とともに、その燃料に伴う大気中の二酸化炭素濃度の急
速な増加が地球の温暖化、海面の上昇、異常気象の面で
大きな社会問題となってきている。そのため、最近、化
石燃料に代わるべきエネルギー源として太陽光の有効利
用方法とともに、二酸化炭素の有用資源化についての研
究が盛んに行われている。
【０００３】そして、これまで二酸化炭素を還元固定化
し、炭素源として利用する方法としては、鉄系又は銅系
の二酸化炭素還元触媒の存在下に水素を暗反応させてメ
タン、メチルアルコールを生成させる接触水素化固定化
法、有機化合物例えばサリチル酸合成の際の反応体とし
て二酸化炭素を利用する有機化学的固定化法、金属電極
上で水を電気分解し、発生する水素を還元剤として二酸
化炭素を還元して、ギ酸、アルデヒド、炭化水素などを
生成させる電気化学的固定化法、半導体光触媒を用い、
光照射によりメタン、メチルアルコールを生成させる光
触媒的固定化方法などが知られている。
し、炭素源として利用する方法としては、鉄系又は銅系
の二酸化炭素還元触媒の存在下に水素を暗反応させてメ
タン、メチルアルコールを生成させる接触水素化固定化
法、有機化合物例えばサリチル酸合成の際の反応体とし
て二酸化炭素を利用する有機化学的固定化法、金属電極
上で水を電気分解し、発生する水素を還元剤として二酸
化炭素を還元して、ギ酸、アルデヒド、炭化水素などを
生成させる電気化学的固定化法、半導体光触媒を用い、
光照射によりメタン、メチルアルコールを生成させる光
触媒的固定化方法などが知られている。
【０００４】これらの方法は、多量のエネルギーを消費
せずにクリーンな条件下で二酸化炭素を固定化できる点
では非常に好ましいものといえるが、生成効率の点で問
題があり、実用化するにはまだ十分満足すべきものとは
いえない。
せずにクリーンな条件下で二酸化炭素を固定化できる点
では非常に好ましいものといえるが、生成効率の点で問
題があり、実用化するにはまだ十分満足すべきものとは
いえない。
【０００５】他方、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＣｄＳ、Ｇａ
Ｐ、ＳｉＣ、ＳｒＴｉＯ3などの半導体触媒の粉末を水
に懸濁させ、二酸化炭素を通しながらキセノンランプや
高圧水銀灯のような人工光源からの光照射を行うと、ホ
ルムアルデヒド、ギ酸、メタン、メチルアルコールなど
が生成すること［「ネイチュア（Ｎａｔｕｒｅ）」，第
２７７巻，第６３７〜６３８ページ（１９７９）］、こ
の際半導体光触媒に貴金属を添加すれば活性が向上する
こと［「触媒」，第３９巻，第２４〜３１ページ（１９
９７）、「キャタリスト・トゥデイ（Ｃａｔａｌｙｓｔ
Ｔｏｄａｙ）」，第３９巻，第１６９〜１７５ページ
（１９９７）］が知られている。
Ｐ、ＳｉＣ、ＳｒＴｉＯ3などの半導体触媒の粉末を水
に懸濁させ、二酸化炭素を通しながらキセノンランプや
高圧水銀灯のような人工光源からの光照射を行うと、ホ
ルムアルデヒド、ギ酸、メタン、メチルアルコールなど
が生成すること［「ネイチュア（Ｎａｔｕｒｅ）」，第
２７７巻，第６３７〜６３８ページ（１９７９）］、こ
の際半導体光触媒に貴金属を添加すれば活性が向上する
こと［「触媒」，第３９巻，第２４〜３１ページ（１９
９７）、「キャタリスト・トゥデイ（Ｃａｔａｌｙｓｔ
Ｔｏｄａｙ）」，第３９巻，第１６９〜１７５ページ
（１９９７）］が知られている。
【０００６】ところで、このような光触媒反応は、光照
射により半導体表面に生成する電子と正孔の高い還元力
及び酸化力を利用する反応であるが、この際ある種の半
導体光触媒を用いると水を水素と酸素に分解して、この
水素を二酸化炭素の還元剤として使用することができる
ので、この場合には、前記した接触水素化固定化法を利
用することが可能になる。
射により半導体表面に生成する電子と正孔の高い還元力
及び酸化力を利用する反応であるが、この際ある種の半
導体光触媒を用いると水を水素と酸素に分解して、この
水素を二酸化炭素の還元剤として使用することができる
ので、この場合には、前記した接触水素化固定化法を利
用することが可能になる。
【０００７】したがって、このようにして二酸化炭素を
メタン、メチルアルコールなどに変換できれば、高効率
の燃料を得ることができ、また人工光源に代えて太陽光
を用いれば、さらにエネルギーの有効利用をはかること
ができるにもかかわらず、これまでこのような試みは全
くなされていなかった。
メタン、メチルアルコールなどに変換できれば、高効率
の燃料を得ることができ、また人工光源に代えて太陽光
を用いれば、さらにエネルギーの有効利用をはかること
ができるにもかかわらず、これまでこのような試みは全
くなされていなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、太陽光をエネルギー源とし、効率よく二
酸化炭素を還元して有用な化合物を生成するための新規
な触媒を提供することを目的としてなされたものであ
る。
事情のもとで、太陽光をエネルギー源とし、効率よく二
酸化炭素を還元して有用な化合物を生成するための新規
な触媒を提供することを目的としてなされたものであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、太陽光を
用いて二酸化炭素を有用な化合物に変換するための方法
について鋭意研究を重ねた結果、半導体光触媒と二酸化
炭素還元触媒とを複合化した新規な触媒を用いることに
より、その目的を達成しうることを見出し、この知見に
基づいて本発明をなすに至った。
用いて二酸化炭素を有用な化合物に変換するための方法
について鋭意研究を重ねた結果、半導体光触媒と二酸化
炭素還元触媒とを複合化した新規な触媒を用いることに
より、その目的を達成しうることを見出し、この知見に
基づいて本発明をなすに至った。
【００１０】すなわち、本発明は、半導体光触媒成分と
二酸化炭素還元触媒成分との複合化物から成る二酸化炭
素還元用複合光触媒、及びこの複合光触媒の存在下で、
水と二酸化炭素の混合物に太陽光を照射し、ホルムアル
デヒド、ギ酸、メタン、メチルアルコール及びエチルア
ルコールの中から選ばれる少なくとも１種の化合物を生
成させることを特徴とする二酸化炭素光還元方法を提供
するものである。
二酸化炭素還元触媒成分との複合化物から成る二酸化炭
素還元用複合光触媒、及びこの複合光触媒の存在下で、
水と二酸化炭素の混合物に太陽光を照射し、ホルムアル
デヒド、ギ酸、メタン、メチルアルコール及びエチルア
ルコールの中から選ばれる少なくとも１種の化合物を生
成させることを特徴とする二酸化炭素光還元方法を提供
するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の複合光触媒は、半導体光
触媒成分と二酸化炭素還元触媒成分とから構成されてい
るが、この半導体光触媒成分としては、これまで二酸化
炭素に光照射して、メタンやメチルアルコールとして固
定化する際に使用されていた公知の半導体光触媒の中か
ら任意に選んで用いることができる。このような半導体
光触媒としては、例えば、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＣｄＳ、
ＧａＰ、ＳｉＣ、ＳｒＴｉＯ3などが知られているが、
特に、Ｎａ2Ｔｉ6Ｏ13、Ｋ2Ｔｉ6Ｏ13、ＫＴｉＮｂＯ5
などのチタン系複合酸化物が、太陽光照射下での水素発
生率が高く、二酸化炭素の還元効率が高いので好まし
い。
触媒成分と二酸化炭素還元触媒成分とから構成されてい
るが、この半導体光触媒成分としては、これまで二酸化
炭素に光照射して、メタンやメチルアルコールとして固
定化する際に使用されていた公知の半導体光触媒の中か
ら任意に選んで用いることができる。このような半導体
光触媒としては、例えば、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＣｄＳ、
ＧａＰ、ＳｉＣ、ＳｒＴｉＯ3などが知られているが、
特に、Ｎａ2Ｔｉ6Ｏ13、Ｋ2Ｔｉ6Ｏ13、ＫＴｉＮｂＯ5
などのチタン系複合酸化物が、太陽光照射下での水素発
生率が高く、二酸化炭素の還元効率が高いので好まし
い。
【００１２】また、半導体光触媒には所望に応じ助触媒
として貴金属、例えば白金、ニッケル、ルテニウム、ロ
ジウム、パラジウム又はそれらの酸化物などを担持させ
て、光触媒活性を向上させることができる。この貴金属
の担持量としては、半導体光触媒全質量に基づき、０．
１〜１．０質量％、好ましくは０．２〜０．４質量％の
範囲で選ばれる。
として貴金属、例えば白金、ニッケル、ルテニウム、ロ
ジウム、パラジウム又はそれらの酸化物などを担持させ
て、光触媒活性を向上させることができる。この貴金属
の担持量としては、半導体光触媒全質量に基づき、０．
１〜１．０質量％、好ましくは０．２〜０．４質量％の
範囲で選ばれる。
【００１３】半導体光触媒に貴金属を担持させるのは、
常法に従い、例えばチタン系複合酸化物粒体に、貴金属
可溶性塩の溶液を含浸させ、乾燥後焼成するか、貴金属
可溶性塩の溶液にチタン系複合酸化物粒子を分散させ、
光を照射して粒子表面に助触媒の金属を沈積させること
によって用うことができる。後者は助触媒として特に白
金族金属を担持させる場合に有利である。この半導体光
触媒成分は、通常、粉砕して０．１〜５．０μｍの粉末
として用いられる。この半導体光触媒は、光照射により
半導体表面に生成する電子と正孔の高い還元力及び酸化
力を生じ、これを利用して水を水素と酸素に分解する作
用を有する。
常法に従い、例えばチタン系複合酸化物粒体に、貴金属
可溶性塩の溶液を含浸させ、乾燥後焼成するか、貴金属
可溶性塩の溶液にチタン系複合酸化物粒子を分散させ、
光を照射して粒子表面に助触媒の金属を沈積させること
によって用うことができる。後者は助触媒として特に白
金族金属を担持させる場合に有利である。この半導体光
触媒成分は、通常、粉砕して０．１〜５．０μｍの粉末
として用いられる。この半導体光触媒は、光照射により
半導体表面に生成する電子と正孔の高い還元力及び酸化
力を生じ、これを利用して水を水素と酸素に分解する作
用を有する。
【００１４】次に、二酸化炭素還元触媒成分としては、
これまで知られている鉄系二酸化炭素還元触媒や銅系二
酸化炭素還元触媒や、これらの触媒を高い表面積を有す
るゼオライトに担持させた触媒を用いることができる
が、特に脱アルミニウム処理したＹ型ゼオライトの細孔
内部に移動したアルミナナノ粒子に担持された、Ｆｅ−
Ｃｕ−Ｋ−Ａｌ系二酸化炭素還元触媒を用いるのが好ま
しい。
これまで知られている鉄系二酸化炭素還元触媒や銅系二
酸化炭素還元触媒や、これらの触媒を高い表面積を有す
るゼオライトに担持させた触媒を用いることができる
が、特に脱アルミニウム処理したＹ型ゼオライトの細孔
内部に移動したアルミナナノ粒子に担持された、Ｆｅ−
Ｃｕ−Ｋ−Ａｌ系二酸化炭素還元触媒を用いるのが好ま
しい。
【００１５】このような二酸化炭素還元触媒成分は、例
えば、銅、鉄、カリウムの各水溶性塩を所定の割合で含
む水溶液に、所望に応じ脱アルミニウム処理したＹ型ゼ
オライトを加え、加熱反応させ、反応混合物を蒸発乾固
したのち粉砕し、酸素気流中３００〜５００℃で１〜３
時間焼成し、次いで水素気流中３００〜５００℃で１〜
３時間還元することにより調製される。この際の銅、
鉄、カリウムの混合比は、銅塩１モル当り、鉄塩２０〜
５０モル、カリウム塩１５〜３５モルの範囲内で選ばれ
る。また、脱アルミニウム処理したＹ型ゼオライト１０
０質量部に対する各金属の担持量としては、０．１〜１
０質量％の範囲が適当である。
えば、銅、鉄、カリウムの各水溶性塩を所定の割合で含
む水溶液に、所望に応じ脱アルミニウム処理したＹ型ゼ
オライトを加え、加熱反応させ、反応混合物を蒸発乾固
したのち粉砕し、酸素気流中３００〜５００℃で１〜３
時間焼成し、次いで水素気流中３００〜５００℃で１〜
３時間還元することにより調製される。この際の銅、
鉄、カリウムの混合比は、銅塩１モル当り、鉄塩２０〜
５０モル、カリウム塩１５〜３５モルの範囲内で選ばれ
る。また、脱アルミニウム処理したＹ型ゼオライト１０
０質量部に対する各金属の担持量としては、０．１〜１
０質量％の範囲が適当である。
【００１６】本発明の二酸化炭素還元用複合光触媒は、
前記の半導体光触媒成分と二酸化炭素還元触媒成分とを
質量比１：５ないし５：１好ましくは１：２ないし２：
１の割合で混合し、粉砕後、１００〜８５０μｍの粒径
に造粒して所望の二酸化炭素還元用複合光触媒を製造す
ることができる。
前記の半導体光触媒成分と二酸化炭素還元触媒成分とを
質量比１：５ないし５：１好ましくは１：２ないし２：
１の割合で混合し、粉砕後、１００〜８５０μｍの粒径
に造粒して所望の二酸化炭素還元用複合光触媒を製造す
ることができる。
【００１７】次に添付図面に従って本発明方法を説明す
る。図１は、本発明方法を行うのに好適な反応装置の１
例を示す説明図であり、石英製太陽光受光セル１の底部
には吸収材料２例えば蒸留水を吸収させた石英ウールを
充填し、その上に本発明の二酸化炭素還元用複合光触媒
３が載置されている。そして、この複合光触媒３の内部
には温度センサー例えば熱電対４が配置され、これは冷
接点温度補償器５及びデータ収集装置６に接続し、この
データ収集装置６は、さらに温度看視装置７に信号を出
力している。
る。図１は、本発明方法を行うのに好適な反応装置の１
例を示す説明図であり、石英製太陽光受光セル１の底部
には吸収材料２例えば蒸留水を吸収させた石英ウールを
充填し、その上に本発明の二酸化炭素還元用複合光触媒
３が載置されている。そして、この複合光触媒３の内部
には温度センサー例えば熱電対４が配置され、これは冷
接点温度補償器５及びデータ収集装置６に接続し、この
データ収集装置６は、さらに温度看視装置７に信号を出
力している。
【００１８】また、図２は、この反応装置の太陽受光セ
ル１に太陽光を集光させるための集光型太陽光追尾光反
応機構の斜視図であり、太陽光８は凹面鏡９により集光
され、受光セル１に投射される。この受光セル１は、太
陽を自動的に追尾する赤道儀１０に取り付けられ、受光
セル１は常時太陽に対向して回転するようになってい
る。
ル１に太陽光を集光させるための集光型太陽光追尾光反
応機構の斜視図であり、太陽光８は凹面鏡９により集光
され、受光セル１に投射される。この受光セル１は、太
陽を自動的に追尾する赤道儀１０に取り付けられ、受光
セル１は常時太陽に対向して回転するようになってい
る。
【００１９】本発明方法に従えば、受光セル１中の吸水
材料２に蒸留水を吸収させ、５０〜３００ｋＰａの圧力
で二酸化炭素を導入し、受光セル１を太陽光の集光点に
位置するように赤道儀１０を設定し、受光セル１内で光
反応を行わせる。次いで生成した気体を取り出し、ガス
クロマトグラフィーによって検出し、また液体をマイク
ロシリンジを用いてガスクロマトグラフィに導入し、生
成物を検出した。このようにしてホルムアルデヒド、ギ
酸、メタン、メチルアルコール、エチルアルコールの生
成が認められた。この際の二酸化炭素の供給速度として
は、複合光触媒の質量に基づき１〜１００ｍｌ／分、好
ましくは５〜２０ｍｌ／分の範囲で選ばれる。
材料２に蒸留水を吸収させ、５０〜３００ｋＰａの圧力
で二酸化炭素を導入し、受光セル１を太陽光の集光点に
位置するように赤道儀１０を設定し、受光セル１内で光
反応を行わせる。次いで生成した気体を取り出し、ガス
クロマトグラフィーによって検出し、また液体をマイク
ロシリンジを用いてガスクロマトグラフィに導入し、生
成物を検出した。このようにしてホルムアルデヒド、ギ
酸、メタン、メチルアルコール、エチルアルコールの生
成が認められた。この際の二酸化炭素の供給速度として
は、複合光触媒の質量に基づき１〜１００ｍｌ／分、好
ましくは５〜２０ｍｌ／分の範囲で選ばれる。
【００２０】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定さ
れるものではない。
明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定さ
れるものではない。
【００２１】実施例１
硝酸カリウム０．０３３モルと、硝酸鉄（ＩＩＩ）九水
合物０．０４７モルと、硝酸銅（ＩＩ）三水合物０．０
０１４モルを、蒸留水３０ｍｌに加え、ガラス棒でよく
混合した。次に脱アルミニウム処理したＹ型ゼオライト
３０グラムをこれに加えて、かきまぜながら蒸発乾固し
た。得られた固形物を磁製乳鉢に移し、乳棒で微粉砕し
たのち、磁製ボートに入れ、酸素気流（流量＝３０ｍｌ
／分）中で、４００℃で２時間焼成したのち、さらに水
素気流（流量＝２０ｍｌ／分）で、４００℃で２時間還
元を行った。
合物０．０４７モルと、硝酸銅（ＩＩ）三水合物０．０
０１４モルを、蒸留水３０ｍｌに加え、ガラス棒でよく
混合した。次に脱アルミニウム処理したＹ型ゼオライト
３０グラムをこれに加えて、かきまぜながら蒸発乾固し
た。得られた固形物を磁製乳鉢に移し、乳棒で微粉砕し
たのち、磁製ボートに入れ、酸素気流（流量＝３０ｍｌ
／分）中で、４００℃で２時間焼成したのち、さらに水
素気流（流量＝２０ｍｌ／分）で、４００℃で２時間還
元を行った。
【００２２】別に炭酸カリウム０．０２０８モルと、二
酸化チタン０．１２５モルとを、蒸留水８０ｍｌに加
え、かきまぜながら蒸発乾固した。得られた固形物を１
１０℃で乾燥させたのち、空気中９４０℃で２０時間焼
成した。得られたＫ2Ｔｉ6Ｏ13粉末３．０グラムを、２
モル／リットル濃度の炭酸ナトリウム水溶液６０ｍｌと
１０００ｐｐｍ塩化白金酸水溶液９ｍｌに加え、よく分
散させたのち、水銀ランプ下１０時間照射して白金の担
持を行った。得られた白金担持Ｋ2Ｔｉ6Ｏ13を水で洗浄
し、１２０℃で１２時間乾燥させた。このようにして調
製した鉄系二酸化炭素還元触媒と白金担持Ｋ2Ｔｉ6Ｏ13
光触媒とを質量比１：１でよく混合したのち、１００〜
８５０μｍの大きさの粒子に造粒することにより、二酸
化炭素還元用光触媒を製造した。
酸化チタン０．１２５モルとを、蒸留水８０ｍｌに加
え、かきまぜながら蒸発乾固した。得られた固形物を１
１０℃で乾燥させたのち、空気中９４０℃で２０時間焼
成した。得られたＫ2Ｔｉ6Ｏ13粉末３．０グラムを、２
モル／リットル濃度の炭酸ナトリウム水溶液６０ｍｌと
１０００ｐｐｍ塩化白金酸水溶液９ｍｌに加え、よく分
散させたのち、水銀ランプ下１０時間照射して白金の担
持を行った。得られた白金担持Ｋ2Ｔｉ6Ｏ13を水で洗浄
し、１２０℃で１２時間乾燥させた。このようにして調
製した鉄系二酸化炭素還元触媒と白金担持Ｋ2Ｔｉ6Ｏ13
光触媒とを質量比１：１でよく混合したのち、１００〜
８５０μｍの大きさの粒子に造粒することにより、二酸
化炭素還元用光触媒を製造した。
【００２３】実施例２
石英製太陽光受光セルの底部に、石英ウール０．２８７
グラムを入れ、蒸留水２．０ｍｌを加えた。さらに、石
英ウール上部に、実施例１で得た複合化二酸化炭素固定
化触媒３．０グラムを入れ、蒸留水２．０ｍｌを加え
た。Ｐｔ−Ｐｔ／Ｒｈ１３％熱電対を触媒層の太陽光受
光面に配置し、受光セル内部を真空脱気したのち、二酸
化炭素を２×１０2ｋＰａの圧で導入し、平成１３年１
０月１２日午前９時３０分から午後４時３０分の間、太
陽光を反応セルに焦点照射した。この日、セル中の最高
反応温度は３２７℃であった。得られた受光セル内部の
生成物を表１に示す。
グラムを入れ、蒸留水２．０ｍｌを加えた。さらに、石
英ウール上部に、実施例１で得た複合化二酸化炭素固定
化触媒３．０グラムを入れ、蒸留水２．０ｍｌを加え
た。Ｐｔ−Ｐｔ／Ｒｈ１３％熱電対を触媒層の太陽光受
光面に配置し、受光セル内部を真空脱気したのち、二酸
化炭素を２×１０2ｋＰａの圧で導入し、平成１３年１
０月１２日午前９時３０分から午後４時３０分の間、太
陽光を反応セルに焦点照射した。この日、セル中の最高
反応温度は３２７℃であった。得られた受光セル内部の
生成物を表１に示す。
【００２４】実施例３
石英製太陽光受光セルの底部に、石英ウール０．１３５
グラムを入れ、蒸留水１．０ｍｌを加えた。さらに、石
英ウール上に、実施例１で製造した複合化二酸化炭素固
定化触媒０．１グラムを入れ、蒸留水１．０ｍｌを加え
た。次いで、受光セル内部を真空脱気したのち、二酸化
炭素を２×１０2ｋＰａの圧で導入し、平成１３年１１
月４日午前９時４６分から午後４時３５分の間、太陽光
を反応セルに焦点照射した。この日、セル中の最高反応
温度は３１４℃であった。得られた受光セル内部の生成
物を表１に示す。
グラムを入れ、蒸留水１．０ｍｌを加えた。さらに、石
英ウール上に、実施例１で製造した複合化二酸化炭素固
定化触媒０．１グラムを入れ、蒸留水１．０ｍｌを加え
た。次いで、受光セル内部を真空脱気したのち、二酸化
炭素を２×１０2ｋＰａの圧で導入し、平成１３年１１
月４日午前９時４６分から午後４時３５分の間、太陽光
を反応セルに焦点照射した。この日、セル中の最高反応
温度は３１４℃であった。得られた受光セル内部の生成
物を表１に示す。
【００２５】実施例４
石英製太陽光受光セルの底部に、石英ウール０．３０１
グラムを入れ、蒸留水２．０ｍｌを加えた。石英ウール
上に、実施例１で製造した複合化二酸化炭素固定化触媒
３．０グラムを入れ、蒸留水を２．０ｍｌを加えた。受
光セル内部を真空脱気したのち、二酸化炭素を８５ｋＰ
ａ導入し、平成１３年１１月７日午前９時２８分から午
後４時１８分の間、太陽光を反応セルに焦点照射した。
この日、セル中の最高反応温度は２７８℃であった。受
光セル内の生成物を表１に示す。
グラムを入れ、蒸留水２．０ｍｌを加えた。石英ウール
上に、実施例１で製造した複合化二酸化炭素固定化触媒
３．０グラムを入れ、蒸留水を２．０ｍｌを加えた。受
光セル内部を真空脱気したのち、二酸化炭素を８５ｋＰ
ａ導入し、平成１３年１１月７日午前９時２８分から午
後４時１８分の間、太陽光を反応セルに焦点照射した。
この日、セル中の最高反応温度は２７８℃であった。受
光セル内の生成物を表１に示す。
【００２６】実施例５
石英製太陽光受光セルの底部に、石英ウール０．２７３
グラムを入れ、０．１モル／リットル水酸化ナトリウム
１．０ｍｌを加えた。石英ウールに、実施例１で製造し
た複合化二酸化炭素固定化触媒３．０グラムを入れ、
０．１モル／リットル水酸化ナトリウム１．５ｍｌを加
えた。受光セル内部を真空脱気したのち、二酸化炭素を
９６ｋＰａの圧で導入し、平成１３年１１月２０日午前
１１時１０分から午後４時１８分の間、及び１１月２１
日午前９時２０分から午後２時３０分の間、太陽光を反
応セルに焦点照射した。この間、セル中の最高反応温度
は２６２℃であった。受光セル内の生成物を表１に示
す。
グラムを入れ、０．１モル／リットル水酸化ナトリウム
１．０ｍｌを加えた。石英ウールに、実施例１で製造し
た複合化二酸化炭素固定化触媒３．０グラムを入れ、
０．１モル／リットル水酸化ナトリウム１．５ｍｌを加
えた。受光セル内部を真空脱気したのち、二酸化炭素を
９６ｋＰａの圧で導入し、平成１３年１１月２０日午前
１１時１０分から午後４時１８分の間、及び１１月２１
日午前９時２０分から午後２時３０分の間、太陽光を反
応セルに焦点照射した。この間、セル中の最高反応温度
は２６２℃であった。受光セル内の生成物を表１に示
す。
【００２７】実施例６
石英製太陽光受光セルの底部に、石英ウール０．１０２
グラムを入れ、０．１モル／リットル水酸化ナトリウム
０．５ｍｌを加えた。石英ウール上に、実施例１で調製
した複合化二酸化炭素固定化光触媒１．０グラムを入
れ、０．１モル／リットル水酸化ナトリウム０．５ｍｌ
を加えた。受光セル内部を真空脱気した後、二酸化炭素
を９６ｋＰａの圧で導入し、平成１３年１２月３日午前
９時１３分から午後４時２８分の間、太陽光を反応セル
に焦点照射した。この間、セル中の最高反応温度は２５
８℃であった。受光セル内の生成物を表１に示す。
グラムを入れ、０．１モル／リットル水酸化ナトリウム
０．５ｍｌを加えた。石英ウール上に、実施例１で調製
した複合化二酸化炭素固定化光触媒１．０グラムを入
れ、０．１モル／リットル水酸化ナトリウム０．５ｍｌ
を加えた。受光セル内部を真空脱気した後、二酸化炭素
を９６ｋＰａの圧で導入し、平成１３年１２月３日午前
９時１３分から午後４時２８分の間、太陽光を反応セル
に焦点照射した。この間、セル中の最高反応温度は２５
８℃であった。受光セル内の生成物を表１に示す。
【００２８】実施例７
石英製太陽光受光セルの底部に、石英ウール０．２４３
グラムを入れ、０．１モル／リットル水酸化ナトリウム
０．５ｍｌを加えた。石英ウール上に、実施例１で調製
した複合化二酸化炭素固定化光触媒１．０グラムを入
れ、０．１モル／リットル水酸化ナトリウム０．５ｍｌ
を再び加えた。受光セル内部を真空脱気したのち、二酸
化炭素を２．０×１０2Ｐａ導入し、平成１３年１２月
６日午前９時３０分から午後２時３８分の間、及び１２
月７日午前９時３３分から午後１時４２分の間、太陽光
を反応セルに焦点照射した。この間、セル中の最高反応
温度は２５１℃であった。受光セル内の生成物を表１に
示す。
グラムを入れ、０．１モル／リットル水酸化ナトリウム
０．５ｍｌを加えた。石英ウール上に、実施例１で調製
した複合化二酸化炭素固定化光触媒１．０グラムを入
れ、０．１モル／リットル水酸化ナトリウム０．５ｍｌ
を再び加えた。受光セル内部を真空脱気したのち、二酸
化炭素を２．０×１０2Ｐａ導入し、平成１３年１２月
６日午前９時３０分から午後２時３８分の間、及び１２
月７日午前９時３３分から午後１時４２分の間、太陽光
を反応セルに焦点照射した。この間、セル中の最高反応
温度は２５１℃であった。受光セル内の生成物を表１に
示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、太陽のエネルギーを利
用して、二酸化炭素の還元反応を高い効率で行わせるこ
とにより、ホルムアルデヒド、ギ酸、メタン、メチルア
ルコール、エチルアルコールなどの有用化合物を製造す
ることができる。
用して、二酸化炭素の還元反応を高い効率で行わせるこ
とにより、ホルムアルデヒド、ギ酸、メタン、メチルア
ルコール、エチルアルコールなどの有用化合物を製造す
ることができる。
【図１】 本発明方法を行うのに好適な反応装置の１例
の説明図。
の説明図。
【図２】 図１の反応装置の集光型太陽光追尾反応機構
の斜視図。
の斜視図。
１ 太陽光受光セル
２ 吸収材料
３ 二酸化炭素還元用複合光触媒
４ 熱電対
５ 冷接点温度補償器
６ データ収集装置
７ 温度看視装置
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ０７Ｃ 9/04 Ｃ０７Ｃ 9/04
27/00 27/00
31/04 31/04
31/08 31/08
47/04 47/04
53/02 53/02
// Ｃ０７Ｂ 61/00 ３００ Ｃ０７Ｂ 61/00 ３００
(72)発明者 官 国清
佐賀県鳥栖市宿町字野々下807番地１ 独
立行政法人産業技術総合研究所九州センタ
ー内
(72)発明者 木田 徹也
佐賀県鳥栖市宿町字野々下807番地１ 独
立行政法人産業技術総合研究所九州センタ
ー内
Ｆターム(参考） 4G069 AA02 AA08 BA07B BA48A
BB06B BC03B BC31B BC66B
BC75B CB62 CB70 CB74
EA02Y
4H006 AA02 AC11 AC41 AC45 AC46
BA02 BA05 BA09 BA10 BA19
BA30 BA71 BA95 BE41 BE60
FE11
4H039 CA60 CA62 CA65 CB20 CL00
Claims (8)
- 【請求項１】 半導体光触媒成分と二酸化炭素還元触媒
成分との複合化物から成る二酸化炭素還元用複合光触
媒。 - 【請求項２】 半導体光触媒成分と二酸化炭素還元触媒
成分との含有割合が１：５ないし５：１の範囲内にある
請求項１記載の二酸化炭素還元用複合光触媒。 - 【請求項３】 半導体光触媒成分が貴金属助触媒を担持
したチタン系複合酸化物である請求項１又は２記載の二
酸化炭素還元用複合光触媒。 - 【請求項４】 二酸化炭素還元触媒成分が、Ｆｅ−Ｃｕ
−Ｋ−Ａｌ系触媒である請求項１、２又は３記載の二酸
化炭素還元用複合光触媒。 - 【請求項５】 Ｆｅ−Ｃｕ−Ｋ−Ａｌ系触媒がゼオライ
トに担持されている請求項４記載の二酸化炭素還元用複
合光触媒。 - 【請求項６】 半導体光触媒成分が白金担持Ｋ2Ｔｉ6Ｏ
13であり、二酸化炭素還元触媒成分がゼオライトに担持
されたＦｅ−Ｃｕ−Ｋ−Ａｌ系触媒である請求項１ない
し５のいずれかに記載の二酸化炭素還元用複合光触媒。 - 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかに記載の二
酸化炭素還元用複合光触媒の存在下で、水と二酸化炭素
の混合物に太陽光を照射し、ホルムアルデヒド、ギ酸、
メタン、メチルアルコール及びエチルアルコールの中か
ら選ばれる少なくとも１種の化合物を生成させることを
特徴とする二酸化炭素光還元方法。 - 【請求項８】 集光型太陽光追尾光反応機構を用いて行
う請求項７記載の二酸化炭素光還元方法。
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| JP2002076830A Expired - Lifetime JP3876305B2 (ja) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | 二酸化炭素還元用複合光触媒及びそれを用いた二酸化炭素光還元方法 |
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