JPH0436249A - 炭酸ガスの有機物変換方法 - Google Patents
炭酸ガスの有機物変換方法Info
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- JPH0436249A JPH0436249A JP2144227A JP14422790A JPH0436249A JP H0436249 A JPH0436249 A JP H0436249A JP 2144227 A JP2144227 A JP 2144227A JP 14422790 A JP14422790 A JP 14422790A JP H0436249 A JPH0436249 A JP H0436249A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
-
- 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
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- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
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。
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を有機物へ変換する方法に関する。
ｒ従来の技術」
空気中の炭酸ガスの濃度の増加が地球温暖化の最大の原
因であることが知られ、炭酸ガスの放出源である排煙か
ら炭酸ガスを濃縮分離する方法が研究されている。しか
しそのようにして濃縮された炭酸ガスをどのように処理
するかが重大な工業的問題である。
因であることが知られ、炭酸ガスの放出源である排煙か
ら炭酸ガスを濃縮分離する方法が研究されている。しか
しそのようにして濃縮された炭酸ガスをどのように処理
するかが重大な工業的問題である。
従来において炭酸ガスを有機物へ変換する方法として、
炭酸ガス分子を一酸化炭素と酸素とに分解させた後、水
素分子と反応させて炭化水素を作る方法が、Ｆｉｓｃｈ
ｅｒ−Ｔｒｏｐｓｃｈ反応として知られている。しかし
この方法では高価な水素ガスを多量に必要とするため、
生成された炭化水素が高価になり、工業的に実用化する
ことは困難であって、現在の所、はとんど使用されてい
ない。
炭酸ガス分子を一酸化炭素と酸素とに分解させた後、水
素分子と反応させて炭化水素を作る方法が、Ｆｉｓｃｈ
ｅｒ−Ｔｒｏｐｓｃｈ反応として知られている。しかし
この方法では高価な水素ガスを多量に必要とするため、
生成された炭化水素が高価になり、工業的に実用化する
ことは困難であって、現在の所、はとんど使用されてい
ない。
この発明の目的は炭酸ガスを比較的簡単に、かつ安価に
簡単な有機分子に変換することができ、工業的に利用可
能な炭酸ガスの有機物変換方法を提供することにある。
簡単な有機分子に変換することができ、工業的に利用可
能な炭酸ガスの有機物変換方法を提供することにある。
「課題を解決するための手段」
この発明によれば、表面に正イオン及び負イオンが局所
的に生ずるように活性化された金属酸化物に対し、炭酸
ガスと水とを供給すると共にその金属酸化物に対し、光
エネルギーを照射して炭酸ガスを有機物に変換する。
的に生ずるように活性化された金属酸化物に対し、炭酸
ガスと水とを供給すると共にその金属酸化物に対し、光
エネルギーを照射して炭酸ガスを有機物に変換する。
金属酸化物としては例えばＺｎＯＣＷｉｔ化亜鉛）の微
粒子が用いられ、ＺｎＯ微粒子を加熱して活性化する。
粒子が用いられ、ＺｎＯ微粒子を加熱して活性化する。
つまり、加熱により表面近傍においてＺｎと結合してい
たＯの一部が脱離し、Ｚｎ” （正イオン）過剰の不完
全ＺｎＯ格子ができる。このため第１図ＡにそのＺｎＯ
微粒子の表面エネルギーバンド構造を示すように、表面
層が正電荷（Ｚｎ”）過剰となり、表面でエネルギーバ
ンドに曲がりが生じ、その部分に伝導電子が蓄積され、
その結果表面伝導性が現われる。図においてＥｖは荷電
子帯のエネルギーレベルを、Ｅｆはフェルミエネルギー
レベルを、ＥＣは伝導帯エネルギーレベルをそれぞれ示
す。この第１図Ａに示した活性化されたＺｎＯ微粒子に
対し、水が分解したＯＨ−や空気中の酸素のＯ−が表面
に吸着すると、第１図Ｂに示すように電子蓄積がなくな
り、示−ル（Ｚｎ”）が表面に蓄積される。また第１図
Ａに示した活性化されたＺｎＯ微粒子に対し、水が分解
したＨ゛がＯＨ−よりも過剰に吸着すると、第１図Ｃに
示すように表面における伝導電子の蓄積が増加する。こ
のように活性化されたＺｎＯ微粒子の表面には第１図Ａ
〜Ｃに示した各種の状態が不均一に分布する。
たＯの一部が脱離し、Ｚｎ” （正イオン）過剰の不完
全ＺｎＯ格子ができる。このため第１図ＡにそのＺｎＯ
微粒子の表面エネルギーバンド構造を示すように、表面
層が正電荷（Ｚｎ”）過剰となり、表面でエネルギーバ
ンドに曲がりが生じ、その部分に伝導電子が蓄積され、
その結果表面伝導性が現われる。図においてＥｖは荷電
子帯のエネルギーレベルを、Ｅｆはフェルミエネルギー
レベルを、ＥＣは伝導帯エネルギーレベルをそれぞれ示
す。この第１図Ａに示した活性化されたＺｎＯ微粒子に
対し、水が分解したＯＨ−や空気中の酸素のＯ−が表面
に吸着すると、第１図Ｂに示すように電子蓄積がなくな
り、示−ル（Ｚｎ”）が表面に蓄積される。また第１図
Ａに示した活性化されたＺｎＯ微粒子に対し、水が分解
したＨ゛がＯＨ−よりも過剰に吸着すると、第１図Ｃに
示すように表面における伝導電子の蓄積が増加する。こ
のように活性化されたＺｎＯ微粒子の表面には第１図Ａ
〜Ｃに示した各種の状態が不均一に分布する。
このようなＺｎＯ微粒子に対して、光エネルギーを照射
すると、光エネルギーｈνが３．２ｅＶ（ＥｖとＥＣと
の差）以下の場合は、第２図におけるＺｎＯ微粒子１１
の右半分に示すようにドナー準位より伝導帯エネルギー
レベルに光励起された電子１２が伝導電子として矢印で
示すようにエネルギーレベルが低い方へ、つまりＺ″１
が過剰な表面（第１図Ａ、Ｃ）へ移動して表面に蓄積さ
れた伝導電子の数が増加する。一方、光エネルギーｈν
が３．２ｅＶ以上の場合は荷電子帯から電子が伝導帯エ
ネルギーレベルに光励起され、その電子１３は伝導電子
として表面に蓄積された伝導電子の数を増加し、また電
子１３が抜けることにより生じたホールＩ４が矢印で示
すように０−が過剰な表面（第１図Ｂ）へ移動して表面
に蓄積されているホールの数を増加する。このように活
性化によりエネルギーバンドが曲げられているため、光
励起により伝導電子とホールとの分離が生し、これらが
表面に現れる。
すると、光エネルギーｈνが３．２ｅＶ（ＥｖとＥＣと
の差）以下の場合は、第２図におけるＺｎＯ微粒子１１
の右半分に示すようにドナー準位より伝導帯エネルギー
レベルに光励起された電子１２が伝導電子として矢印で
示すようにエネルギーレベルが低い方へ、つまりＺ″１
が過剰な表面（第１図Ａ、Ｃ）へ移動して表面に蓄積さ
れた伝導電子の数が増加する。一方、光エネルギーｈν
が３．２ｅＶ以上の場合は荷電子帯から電子が伝導帯エ
ネルギーレベルに光励起され、その電子１３は伝導電子
として表面に蓄積された伝導電子の数を増加し、また電
子１３が抜けることにより生じたホールＩ４が矢印で示
すように０−が過剰な表面（第１図Ｂ）へ移動して表面
に蓄積されているホールの数を増加する。このように活
性化によりエネルギーバンドが曲げられているため、光
励起により伝導電子とホールとの分離が生し、これらが
表面に現れる。
このような状態でそのＺｎＯ微粒子に炭酸ガスＣｃｏｚ
＞及び水（Ｈ，Ｏ）が供給されると、表面の伝導電子に
よる化学反応を起してＣＨ３０Ｈ（メタノール）が生成
される。このための反応メカニズムは光エネルギーｈν
が３．２ｅＶ以下の場合法のように考えられる。
＞及び水（Ｈ，Ｏ）が供給されると、表面の伝導電子に
よる化学反応を起してＣＨ３０Ｈ（メタノール）が生成
される。このための反応メカニズムは光エネルギーｈν
が３．２ｅＶ以下の場合法のように考えられる。
ｈν
ＺｎＯ−ＺｎＯｏ （ｅ−） （１
）また光エネルギーが３．２ｅＶ以上の場合には伝導電
子（ｅ−）とホール（ρ゛）が同時に励起されｐ゛の移
動によるＨ２０の分解が促進される。このための反応メ
カニズムは次のように考えられる。
）また光エネルギーが３．２ｅＶ以上の場合には伝導電
子（ｅ−）とホール（ρ゛）が同時に励起されｐ゛の移
動によるＨ２０の分解が促進される。このための反応メ
カニズムは次のように考えられる。
ｈν
ＺｎＯＺｎＯ” （ｅ−＋ ｐ”） （８）
ｈν、触媒 １ ＋（１０＋ ２ｐ” ２８’ ＋ Ｊ
（９）ｈν、触媒 Ｃｏ、＋２Ｈ’ ＋２ｅ−ＨＣＯＯＨＯωＣＯ＋ＯＨ−
＋Ｈ” −一→ＨＣＯＯＨＣＨｓＯＨ＋２Ｈ’＋２ｃ
−ＣＨ４＋８．００湯 触媒 ２ＣＨＡ ＣＪ＆ ＋ ２ Ｈ圓 ＺｎＯ微粒子の表面に吸着した水分子は、ＺｎＯ微粒子
表面の約８０％を覆い、ＯＨとＨとに解離し、Ｚｎ−Ｏ
Ｈ、Ｏ−Ｈの状態で存在し、そのＯＨ基と相互作用して
ＣＯ２が吸着し、そのＣＯ，が光分解反応を起すと思わ
れる。水が多い場合は第３［ＤＡに示すようにＣＯ２は
水分子と結合吸着し、ＣＯ２はプラスに分極する（状ｆ
ｉａ）、これよりも水が少なくなると第３図Ｂに示すよ
うに水分子と結合することなく吸着し、Ｃ（ｈは中性と
なる（状態ｂ）、更に水が少なくなると、第３図Ｃに示
すように水分子の０がＺｎＯの○と共有し、ＣＯ□はマ
イナスに分極する（状Ｍｌ ｃ ） 、更に水が少なく
なると、第３図りに示すように、ＣＯ□がＺｏｏの表面
と直接吸着し、マイナス分極となる（状Ｊｌｉｄ及びｅ
）。
ｈν、触媒 １ ＋（１０＋ ２ｐ” ２８’ ＋ Ｊ
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−ＣＨ４＋８．００湯 触媒 ２ＣＨＡ ＣＪ＆ ＋ ２ Ｈ圓 ＺｎＯ微粒子の表面に吸着した水分子は、ＺｎＯ微粒子
表面の約８０％を覆い、ＯＨとＨとに解離し、Ｚｎ−Ｏ
Ｈ、Ｏ−Ｈの状態で存在し、そのＯＨ基と相互作用して
ＣＯ２が吸着し、そのＣＯ，が光分解反応を起すと思わ
れる。水が多い場合は第３［ＤＡに示すようにＣＯ２は
水分子と結合吸着し、ＣＯ２はプラスに分極する（状ｆ
ｉａ）、これよりも水が少なくなると第３図Ｂに示すよ
うに水分子と結合することなく吸着し、Ｃ（ｈは中性と
なる（状態ｂ）、更に水が少なくなると、第３図Ｃに示
すように水分子の０がＺｎＯの○と共有し、ＣＯ□はマ
イナスに分極する（状Ｍｌ ｃ ） 、更に水が少なく
なると、第３図りに示すように、ＣＯ□がＺｏｏの表面
と直接吸着し、マイナス分極となる（状Ｊｌｉｄ及びｅ
）。
これらのことは水が吸着したＺｎＯ微粒子にＣ（ｈを吸
着させた時の、ＣＯ□の赤外光吸収スペクトルが、炭酸
ガス分子の伸縮振動に対し、第４図Ａに示すように生し
、炭酸ガス分子の挟み振動に対し第４図Ｂに示すように
生じることからも予測される。第４図で（ａ）〜（ｅ）
はそれぞれ第３図における状態ａ −ｅと対応する。な
おＣＯ□分子はプラス分極すると振動周波数（吸収周波
数）が高くなる。
着させた時の、ＣＯ□の赤外光吸収スペクトルが、炭酸
ガス分子の伸縮振動に対し、第４図Ａに示すように生し
、炭酸ガス分子の挟み振動に対し第４図Ｂに示すように
生じることからも予測される。第４図で（ａ）〜（ｅ）
はそれぞれ第３図における状態ａ −ｅと対応する。な
おＣＯ□分子はプラス分極すると振動周波数（吸収周波
数）が高くなる。
ＺｎＯの微粒子としては不純物のなるべく少ない金属Ｚ
ｎを直接酸化して作った高純度の結晶性ＺｎＯ微粒子が
好ましい。ＺｎＯｖ＆粒子へ供給するＣＯ□ガスは１気
圧前後でよい、つまり特に加圧とか減圧とかする必要は
ない、Ｈ，Ｏガスは１０〜１００Ｔｏｒｒ、好ましくは
室温における平衡蒸気圧がよい、これも特に加熱蒸発さ
せる必要はない。
ｎを直接酸化して作った高純度の結晶性ＺｎＯ微粒子が
好ましい。ＺｎＯｖ＆粒子へ供給するＣＯ□ガスは１気
圧前後でよい、つまり特に加圧とか減圧とかする必要は
ない、Ｈ，Ｏガスは１０〜１００Ｔｏｒｒ、好ましくは
室温における平衡蒸気圧がよい、これも特に加熱蒸発さ
せる必要はない。
「実施例」
第５図にこの発明を適用した炭酸ガスの有機物変換装置
を示す。反応容器２１は例えばガラス又は石炭ガラスに
より円板状に構成されて受光面が大とされ、その内部に
ＺｎＯ微粒子が充填されている。このＺｎＯ微粒子の粒
度は直径が１００〜２００人程度である。この反応容器
２１に対し、電気炉２２を上下して電気炉２２内に反応
容器２１を配し、反応容器２１内を加熱することができ
る。
を示す。反応容器２１は例えばガラス又は石炭ガラスに
より円板状に構成されて受光面が大とされ、その内部に
ＺｎＯ微粒子が充填されている。このＺｎＯ微粒子の粒
度は直径が１００〜２００人程度である。この反応容器
２１に対し、電気炉２２を上下して電気炉２２内に反応
容器２１を配し、反応容器２１内を加熱することができ
る。
炭酸ガス源２３からの炭酸ガスをバルブ２４を開いてパ
イプ２５へ供給することができ、また窒素ガス１１１Ｘ
２６からの窒素ガスをバルブ２７を開いてパイプ２５へ
供給することができる。パイプ２５には必要に応して流
量計２８が取付けられる。パイプ２５よりのガスはバル
ブ２９と３１とに分岐供給され、バルブ３１よりのガス
は水容器３２内の水中に放出され、水容器３２からの水
分を含むガスはバルブ３３を通じて供給パイプ３４へ供
給される。バルブ２９からのガスも供給パイプ３４へ供
給される。供給パイプ３４のガスは反応容器２１へ供給
される０反応容器２１内に供給されたガスはＺｎＯ微粒
子間を通って排気パイプ３５へ排出される。排気バイブ
３５よりのガスは温度トラップ３６へ供給されて生成物
が収集され、温度トラップ３６よりの排気バイブ３７の
ガスはバルブ３８より外部へ放出されるか、又は循環ポ
ンプ３９を通してパイプ２５に戻される。反応容器２１
の一方の面に太陽光４１を直接照射し、かつ反射鏡４２
を利用して太陽光を反応容器２１の他方の面に照射させ
る。
イプ２５へ供給することができ、また窒素ガス１１１Ｘ
２６からの窒素ガスをバルブ２７を開いてパイプ２５へ
供給することができる。パイプ２５には必要に応して流
量計２８が取付けられる。パイプ２５よりのガスはバル
ブ２９と３１とに分岐供給され、バルブ３１よりのガス
は水容器３２内の水中に放出され、水容器３２からの水
分を含むガスはバルブ３３を通じて供給パイプ３４へ供
給される。バルブ２９からのガスも供給パイプ３４へ供
給される。供給パイプ３４のガスは反応容器２１へ供給
される０反応容器２１内に供給されたガスはＺｎＯ微粒
子間を通って排気パイプ３５へ排出される。排気バイブ
３５よりのガスは温度トラップ３６へ供給されて生成物
が収集され、温度トラップ３６よりの排気バイブ３７の
ガスはバルブ３８より外部へ放出されるか、又は循環ポ
ンプ３９を通してパイプ２５に戻される。反応容器２１
の一方の面に太陽光４１を直接照射し、かつ反射鏡４２
を利用して太陽光を反応容器２１の他方の面に照射させ
る。
まず反応容器２１を電気炉２２内に配し、反応容器２１
内を真空排気（又はＮ２ガスの循環）しながら、２００
°Ｃ〜４００°Ｃで４時間加熱してＺｎＯ微粒子を活性
化処理する。高温真空排気によりＺｎＯ微粒子表面に存
在した）１２０．０□その他の不純物を脱離させると共
に、表面層に過剰Ｚｎ”を存在させる。
内を真空排気（又はＮ２ガスの循環）しながら、２００
°Ｃ〜４００°Ｃで４時間加熱してＺｎＯ微粒子を活性
化処理する。高温真空排気によりＺｎＯ微粒子表面に存
在した）１２０．０□その他の不純物を脱離させると共
に、表面層に過剰Ｚｎ”を存在させる。
次に電気炉２２を外し、バルブ２４．３１．３３を開き
、炭酸ガスを１気圧前後で水容器３２内の水を通して反
応容器２１内へ水蒸気と共に供給し、また循環ポンプ３
９を動作させて、炭酸ガスを強制的に循環させ、同時に
、反応容器２１に太陽光４１を照射する。
、炭酸ガスを１気圧前後で水容器３２内の水を通して反
応容器２１内へ水蒸気と共に供給し、また循環ポンプ３
９を動作させて、炭酸ガスを強制的に循環させ、同時に
、反応容器２１に太陽光４１を照射する。
炭酸ガスは反応容器２１内で前述した光触媒反応でエタ
ン、メタノール、エタノール、パラフィン、オレフィン
などの有機物に変換され、これら有機物３６は温度トラ
ップ３６に収集される。この生成有機物を反応容器２１
から追い出すためには、バルブ２４．３１．３３を閉め
、バルブ２７゜２９を開き、かつ反応容器２１を電気炉
２２で加熱して生成物を、窒素ガスをキャリアとして温
度トラップ３６へ送り込む、この生成物の追い出しを周
期的に行うと、炭酸ガスの有機物への変換を効率的に行
うことができる。炭酸ガスの供給時においても水分が十
分な場合はバルブ２９側を循環させてもよい。なお生成
有機物は温度トラップ３６を加熱して蒸溜分離法により
、各成分ごとに分離することができる。
ン、メタノール、エタノール、パラフィン、オレフィン
などの有機物に変換され、これら有機物３６は温度トラ
ップ３６に収集される。この生成有機物を反応容器２１
から追い出すためには、バルブ２４．３１．３３を閉め
、バルブ２７゜２９を開き、かつ反応容器２１を電気炉
２２で加熱して生成物を、窒素ガスをキャリアとして温
度トラップ３６へ送り込む、この生成物の追い出しを周
期的に行うと、炭酸ガスの有機物への変換を効率的に行
うことができる。炭酸ガスの供給時においても水分が十
分な場合はバルブ２９側を循環させてもよい。なお生成
有機物は温度トラップ３６を加熱して蒸溜分離法により
、各成分ごとに分離することができる。
實験には０．５〜１．０ｇのＺｎＯ微粒子を用い、Ｚｎ
Ｏに吸着したＣＯ□の赤外吸収スペクトルを測定し、ま
たＺｎＯ微粒子表面に蓄積された有機物を、交流電場の
印加による励起脱離法で脱離し、その脱離された物質を
質量分析器により分析した。第６図Ａは太陽光照射前の
赤外光吸収スペクトルを示し、炭酸ガス分子の伸縮分子
振動による赤外光吸収が斜線領域４３で示すように大き
く生じている（これば第４図Ａの吸収と同一）、シかし
太陽光を２時間照射した後の赤外線スペクトルは第６図
Ｂに示すように炭酸ガスの伸縮分子振動による赤外線吸
収は斜線領域４４で示すように太陽光照射前より可成り
少なくなっている。このことはＺｎＯに吸着していた炭
酸ガスが可成り他の物質に変換されたことを意味してい
る。第７図は広い波長領域にわたる同様の測定であり、
太陽光照射前は第７図Ａに示すように炭酸ガスの伸縮分
子振動による吸収４５と、挟み分子振動による吸収４６
（第４図Ｂと対応）と、水による赤外線吸収４７４８と
が観測される。太陽光の照射（２時間）後の赤外線スペ
クトルは第７図已に示すように、炭酸ガスによる吸収は
４５’、４６’ とそれぞれ少なくなり、代りにＣＩ（
、ＯＨによる吸収４９．５１が生じている。これは炭酸
ガスがＣＨｆｆＯＨに変換されたことを意味している。
Ｏに吸着したＣＯ□の赤外吸収スペクトルを測定し、ま
たＺｎＯ微粒子表面に蓄積された有機物を、交流電場の
印加による励起脱離法で脱離し、その脱離された物質を
質量分析器により分析した。第６図Ａは太陽光照射前の
赤外光吸収スペクトルを示し、炭酸ガス分子の伸縮分子
振動による赤外光吸収が斜線領域４３で示すように大き
く生じている（これば第４図Ａの吸収と同一）、シかし
太陽光を２時間照射した後の赤外線スペクトルは第６図
Ｂに示すように炭酸ガスの伸縮分子振動による赤外線吸
収は斜線領域４４で示すように太陽光照射前より可成り
少なくなっている。このことはＺｎＯに吸着していた炭
酸ガスが可成り他の物質に変換されたことを意味してい
る。第７図は広い波長領域にわたる同様の測定であり、
太陽光照射前は第７図Ａに示すように炭酸ガスの伸縮分
子振動による吸収４５と、挟み分子振動による吸収４６
（第４図Ｂと対応）と、水による赤外線吸収４７４８と
が観測される。太陽光の照射（２時間）後の赤外線スペ
クトルは第７図已に示すように、炭酸ガスによる吸収は
４５’、４６’ とそれぞれ少なくなり、代りにＣＩ（
、ＯＨによる吸収４９．５１が生じている。これは炭酸
ガスがＣＨｆｆＯＨに変換されたことを意味している。
１２０ｋＨｚ ４Ｗの交流電場を印加して生成有機物
をＺｎＯから分離し、分離されたものを質量分析した結
果を第８図に示す。横軸は交流電場の印加開始からの時
間であり、縦軸はイオン電流を示す。これよりＣＪｉ、
ＣＨｓＯＨ，ＣｚＨｓＯＨ，ＣＨ４が、ＣＯ□より変換
されて生成されたことが理解される。なお太陽光の場合
は３．２ｅＶ以上のエネルギーは少なく、前記（１）〜
（７）式の反応が主として生じると考えられるが、更に
、生成されたアルコールから、ＣＨ，。
をＺｎＯから分離し、分離されたものを質量分析した結
果を第８図に示す。横軸は交流電場の印加開始からの時
間であり、縦軸はイオン電流を示す。これよりＣＪｉ、
ＣＨｓＯＨ，ＣｚＨｓＯＨ，ＣＨ４が、ＣＯ□より変換
されて生成されたことが理解される。なお太陽光の場合
は３．２ｅＶ以上のエネルギーは少なく、前記（１）〜
（７）式の反応が主として生じると考えられるが、更に
、生成されたアルコールから、ＣＨ，。
Ｃ，Ｈ６が生成される反応が起ると思われる。
太陽光の照射の代りにＸｅランプの光を照射した場合の
赤外線スペクトルを第９図に示す。同図ＡはＸｅランプ
光の照射前であり、炭酸ガスによる大きな吸収５２があ
る。５３．５４の吸収はＺｎＯ微粒子の容器による吸収
である。Ｘｅランプの光を２０分間照射した後の赤外線
スペクトルを第９図Ｂに示す。炭酸ガスによる吸収がほ
とんどなくなり、代りにＣＪ８のＣ−Ｈ分子振動モード
による吸収５５が生じている。これより、炭酸ガスがＣ
３ＨＩｌに変換されたことが理解される。
赤外線スペクトルを第９図に示す。同図ＡはＸｅランプ
光の照射前であり、炭酸ガスによる大きな吸収５２があ
る。５３．５４の吸収はＺｎＯ微粒子の容器による吸収
である。Ｘｅランプの光を２０分間照射した後の赤外線
スペクトルを第９図Ｂに示す。炭酸ガスによる吸収がほ
とんどなくなり、代りにＣＪ８のＣ−Ｈ分子振動モード
による吸収５５が生じている。これより、炭酸ガスがＣ
３ＨＩｌに変換されたことが理解される。
第１０図にＸｅランプ光を２０分間照射した後、交流電
場を印加して生成有機物を分離し、その分離物質を質量
分析した結果を第１Ｏ図に示す。
場を印加して生成有機物を分離し、その分離物質を質量
分析した結果を第１Ｏ図に示す。
これより、炭酸ガスがＣＪｓ 、ＣＨ４、ＣＪｉに変換
されたことが理解される。Ｘｅランプ光はエネルギーが
強く、３．２ｅＶ以上であり、前記（８）〜（ロ）式の
反応が主として行われると考えられる。
されたことが理解される。Ｘｅランプ光はエネルギーが
強く、３．２ｅＶ以上であり、前記（８）〜（ロ）式の
反応が主として行われると考えられる。
生成物の追い出しは電気炉による加熱の他に、交流電場
を印加して行ってもよい。ＺｎＯの代りに他の金属酸化
物微粒子を用いて、これを活性化して、Ｃｏ、 、 ）
１２０と太陽光とを供給して同様に反応させることがで
きる。
を印加して行ってもよい。ＺｎＯの代りに他の金属酸化
物微粒子を用いて、これを活性化して、Ｃｏ、 、 ）
１２０と太陽光とを供給して同様に反応させることがで
きる。
［発明の効果Ｊ
以上述べたようにこの発明によれば、炭酸ガスを、水と
共に活性化された金属酸化物微粒子へ供給し、かつ光エ
ネルギーを照射させて炭酸ガスを有機物へ変換するから
、光エネルギーとして太陽光を利用でき、反応に加熱を
必要とせず、炭酸ガスを高圧にしたりする必要もなく、
安価に有機物への変換を行うことができ、炭酸ガスを大
量に工業的に有機物へ変換させることも可能である。
共に活性化された金属酸化物微粒子へ供給し、かつ光エ
ネルギーを照射させて炭酸ガスを有機物へ変換するから
、光エネルギーとして太陽光を利用でき、反応に加熱を
必要とせず、炭酸ガスを高圧にしたりする必要もなく、
安価に有機物への変換を行うことができ、炭酸ガスを大
量に工業的に有機物へ変換させることも可能である。
第１図は活性化されたＺｎＯ＠粒子の表面エネルギーバ
ンド構造の各種の状態を示す図、第２図はＺｎＯ微粒子
の表面エネルギーバンド構造と光エネルギー励起による
電子とホールの発生とその分離とを示す図、第３図はＺ
ｎＯ微粒子表面に吸着された水分子に対する炭酸ガスの
吸着の各種状態を示す図、第４図はＺｎＯに吸着された
炭酸ガスによる赤外線１収を示すスペクトル図、第５図
はこの発明の方法を適用した炭酸ガスの有機物変換装置
の構成例を示すブロック図、第６図はＺｎＯ表面に吸着
した炭酸ガスの赤外線吸収を示すスペクトル図、第７図
はＺｎＯに対する太陽光照射前後における赤外線吸収ス
ペクトルを示す図、第８図は太陽光照射により生成され
た物質の成分及び量を示す図、第９閃はＺｎＯに対する
Ｘｅランプ光照射前後における赤外線吸収スペクトルを
示す図、第１０図はＸｅランプ光照射により生成された
物質の成分及び量を示す図である。
ンド構造の各種の状態を示す図、第２図はＺｎＯ微粒子
の表面エネルギーバンド構造と光エネルギー励起による
電子とホールの発生とその分離とを示す図、第３図はＺ
ｎＯ微粒子表面に吸着された水分子に対する炭酸ガスの
吸着の各種状態を示す図、第４図はＺｎＯに吸着された
炭酸ガスによる赤外線１収を示すスペクトル図、第５図
はこの発明の方法を適用した炭酸ガスの有機物変換装置
の構成例を示すブロック図、第６図はＺｎＯ表面に吸着
した炭酸ガスの赤外線吸収を示すスペクトル図、第７図
はＺｎＯに対する太陽光照射前後における赤外線吸収ス
ペクトルを示す図、第８図は太陽光照射により生成され
た物質の成分及び量を示す図、第９閃はＺｎＯに対する
Ｘｅランプ光照射前後における赤外線吸収スペクトルを
示す図、第１０図はＸｅランプ光照射により生成された
物質の成分及び量を示す図である。
Claims (3)
- （１）表面に正イオン及び負イオンが局所的に生じるよ
うに活性化された金属酸化物に対し、炭酸ガスと水とを
供給すると共に上記金属酸化物に光エネルギーを照射し
て上記炭酸ガスを有機物に変換することを特徴とする炭
酸ガスの有機物変換方法。 - （２）上記金属酸化物はＺｎＯの微粒子であることを特
徴とする請求項１記載の炭酸ガスの有機物変換方法。 - （３）上記光エネルギーは太陽エネルギーであることを
特徴とする請求項１記載の炭酸ガスの有機物変換方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2144227A JPH0436249A (ja) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | 炭酸ガスの有機物変換方法 |
| CA002043335A CA2043335A1 (en) | 1990-06-01 | 1991-05-27 | Method for photosynthesis of organic substances from carbon dioxide and water |
| EP91108837A EP0459471A1 (en) | 1990-06-01 | 1991-05-29 | Method for photosynthesis of organic substances from carbon dioxide and water |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2144227A JPH0436249A (ja) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | 炭酸ガスの有機物変換方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0436249A true JPH0436249A (ja) | 1992-02-06 |
Family
ID=15357203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2144227A Pending JPH0436249A (ja) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | 炭酸ガスの有機物変換方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0459471A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0436249A (ja) |
| CA (1) | CA2043335A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5482599A (en) * | 1992-06-17 | 1996-01-09 | Advantest Corporation | Photochemical method for converting carbon dioxide gas to organic substances |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0671134A (ja) * | 1992-07-09 | 1994-03-15 | Toshiba Corp | 排ガス中の二酸化炭素除去装置および二酸化炭素除去方法 |
| RU2181747C1 (ru) * | 2000-12-25 | 2002-04-27 | Новицкая Людмила Алексеевна | Способ получения жидких углеводородных продуктов из диоксида углерода |
| CN117504848A (zh) * | 2023-11-09 | 2024-02-06 | 西南民族大学 | 石墨靶材废料回收和再利用的方法、纳米氧化锌粉体光催化剂及其应用 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IL54408A (en) * | 1978-03-31 | 1981-09-13 | Yeda Res & Dev | Photosynthetic process for converting carbon dioxide to organic compounds |
| IT1211079B (it) * | 1981-07-20 | 1989-09-29 | Sibit S P A Ora Tioxide Italia | Catalizzatori per reazioni di ossido-riduzione fotoassistite. |
-
1990
- 1990-06-01 JP JP2144227A patent/JPH0436249A/ja active Pending
-
1991
- 1991-05-27 CA CA002043335A patent/CA2043335A1/en not_active Abandoned
- 1991-05-29 EP EP91108837A patent/EP0459471A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5482599A (en) * | 1992-06-17 | 1996-01-09 | Advantest Corporation | Photochemical method for converting carbon dioxide gas to organic substances |
| WO2004083159A1 (ja) * | 1992-06-17 | 2004-09-30 | Masao Watanabe | 炭酸ガスの有機物への光化学変換法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0459471A1 (en) | 1991-12-04 |
| CA2043335A1 (en) | 1991-12-02 |
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