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公開番号2024169271
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-05
出願番号2023176973
出願日2023-10-12
発明の名称カーボンリサイクル方法及びCO2の吸着・変換触媒
出願人国立大学法人高知大学,国立大学法人広島大学
代理人弁理士法人眞久特許事務所
主分類C25B 1/23 20210101AFI20241128BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】CO₂含有ガス中からCO₂を分離し、100～200℃程度の低温雰囲気中でCO₂の還元反応を行うことができるカーボンリサイクル方法を提供する。
【解決手段】カーボンリサイクル方法は、CO₂含有ガス中のCO₂を吸着し、CO含有ガスに変換する触媒として、酸化チタン(TiO₂)粒子の表面に、白金(Pt)、白金塩、白金錯体及び酸化白金から選ばれるいずれかの白金化合物とアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩とが担持されている触媒を用い、前記触媒を100～200℃に加熱状態を維持しつつ、前記触媒に前記CO₂含有ガスを導通し、前記CO₂を吸着するCO₂吸着工程と、前記CO₂を吸着した前記触媒に還元ガスを導通し、且つ前記触媒に電荷を外部刺激として印加して、前記触媒に吸着したCO₂をCO含有ガスに変換し、前記CO含有ガスを前記触媒から脱離する変換・離脱工程とを有する。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
ＣＯ
２
含有ガス中のＣＯ
２
をＣＯ含有ガスに変換するカーボンリサイクル方法であって、
前記ＣＯ
２
を吸着し、ＣＯ含有ガスに変換する触媒として、酸化チタン（ＴｉＯ
２
）粒子の表面に、白金（Ｐｔ）、白金塩、白金錯体及び酸化白金から選ばれるいずれかの白金化合物とアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩とが担持されている触媒を用い、前記触媒を１００～２００℃に加熱状態を維持しつつ、
前記触媒に前記ＣＯ
２
含有ガスを導通し、前記ＣＯ
２
を吸着するＣＯ
２
吸着工程と、
前記ＣＯ
２
を吸着した前記触媒に還元ガスを導通し、且つ前記触媒に電荷を外部刺激として印加して、前記触媒に吸着したＣＯ
２
をＣＯ含有ガスに変換し、前記ＣＯ含有ガスを前記触媒から脱離する変換・離脱工程とを有することを特徴とするカーボンリサイクル方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記アルカリ金属塩が、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，及びＣｓの少なくともいずれかの塩であることを特徴とする請求項１に記載のカーボンリサイクル方法。
【請求項３】
前記アルカリ土類金属塩が、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，及びＢａの少なくともいずれかの塩であることを特徴とする請求項１に記載のカーボンリサイクル方法。
【請求項４】
前記触媒が、酸化チタン（ＴｉＯ
２
）粒子の表面に白金（Ｐｔ）及びナトリウム(Ｎａ)塩が担持されているものであることを特徴とする請求項１に記載のカーボンリサイクル方法。
【請求項５】
前記還元ガスとして、水素ガスを用いることを特徴とする請求項１に記載のカーボンリサイクル方法。
【請求項６】
前記触媒が充填された二本のＣＯ
２
吸着・変換筒を設け、前記二本のＣＯ
２
吸着・変換筒の各々の前記ＣＯ
２
吸着工程と前記変換・離脱工程とが交互になされ、前記ＣＯ
２
吸着・変換筒の一方が前記ＣＯ
２
吸着工程のとき、他方の前記ＣＯ
２
吸着・変換筒が前記変換・離脱工程となるように調整されることを特徴とする請求項１に記載のカーボンリサイクル方法。
【請求項７】
ＣＯ
２
含有ガス中のＣＯ
２
を吸着し、還元ガス中で吸着した前記ＣＯ
２
をＣＯ含有ガスに変換する触媒が、酸化チタン（ＴｉＯ
２
）粒子の表面に白金（Ｐｔ）及びアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩が担持されているものであることを特徴とするＣＯ
２
の吸着・変換触媒。
【請求項８】
前記アルカリ金属塩が、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，及びＣｓの少なくともいずれかの塩であることを特徴とする請求項７に記載のＣＯ
２
の吸着・変換触媒。
【請求項９】
前記アルカリ土類金属塩が、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，及びＢａの少なくともいずれかの塩であることを特徴とする請求項７に記載のＣＯ
２
の吸着・変換触媒。
【請求項１０】
前記触媒が、酸化チタン（ＴｉＯ
２
）粒子の表面に白金（Ｐｔ）及びナトリウム(Ｎａ)塩が担持されているものであることを特徴とする請求項７に記載のＣＯ
２
の吸着・変換触媒。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯ
２
含有ガス中のＣＯ
２
をＣＯ含有ガスに変換するカーボンリサイクル方法及びこのカーボンリサイクル方法に用いるＣＯ
２
の吸着・変換触媒に関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、温室効果ガスの一種である二酸化炭素（ＣＯ
２
）を一酸化炭素（ＣＯ）やメタン（ＣＨ
４
）に変換して有効利用を図ろうとするカーボンリサイクル方法が検討されている。例えば、下記特許文献１には、二酸化炭素を含む原料ガスと接触させることにより、前記二酸化炭素を還元して、一酸化炭素を含む生成ガスを製造するのに使用される酸素キャリアであって、銅（Ｃｕ）と、銅と異なる第２の元素とを含有する金属酸化物を含み、該金属酸化物は、酸化銅の結晶相と、前記第２の元素の酸化物の結晶相とを有する酸素キャリアを、二酸化炭素を含む原料ガスと接触させることにより、前記二酸化炭素を還元して、一酸化炭素を含む生成ガスを製造するガスの製造方法が提案されている。この製造方法では、二酸化炭素の還元反応を進行するには３００℃以上の高温が必要である。
【０００３】
また、下記特許文献２には、モリブデン三酸化物を含むＭｏ酸化物と、前記Ｍｏ酸化物に担持された白金粒子とを具備する白金担持Ｍｏ酸化物触媒を用い、水素の存在下で、二酸化炭素の脱酸素反応を行い、一酸化炭素及びメタノールの少なくとも一方を生成させる工程を有する、一酸化炭素／メタノールの製造方法が提案されている。この製造方法では、二酸化炭素の脱酸素反応を２００～３００℃で進行させることができる。
【０００４】
ところで、カーボンリサイクル方法でも、工業的に実施できることが大切であり、原料となるＣＯ
２
の発生源が問題である。大気中でのＣＯ
２
濃度は低く工業的なカーボンリサイクル方法のＣＯ
２
源とはなり得ない。一方、石炭火力発電所等の工場からの排気ガス中のＣＯ
２
濃度は大気中よりも高濃度であり、有効なＣＯ
２
源と成り得る。しかし、工場からの排気ガス中の窒素（Ｎ
２
）濃度がＣＯ
２
濃度よりも著しく高く、先ず、ＣＯ
２
を排気ガスから分離することを要する。また、石炭火力発電所等の工場からの排気ガスの有する熱量をカーボンリサイクル方法に利用することが、工業的にカーボンリサイクル方法を実施するうえで重要である。しかし、工場からの排気ガスは、含有するダスト除去やＮＯ
Ｘ
除去等の種々の処理が施されてから排出され、排気ガス温度は１００～２００℃程度に低下しており、このような低温でもカーボンリサイクル方法を実施できることが大切である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２２－５３１８１号公報
特開２０２１-１８６７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、ＣＯ
２
含有ガス中からＣＯ
２
を分離し、１００～２００℃程度の低温雰囲気中でＣＯ
２
の還元反応を行うことができるカーボンリサイクル方法及びＣＯ
２
の吸着・変換触媒を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するためになされた、ＣＯ
２
含有ガス中のＣＯ
２
をＣＯ含有ガスに変換するカーボンリサイクル方法は、前記ＣＯ
２
を吸着し、ＣＯ含有ガスに変換する触媒として、酸化チタン（ＴｉＯ
２
）粒子の表面に、白金（Ｐｔ）、白金塩、白金錯体及び酸化白金から選ばれるいずれかの白金化合物とアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩とが担持されている触媒を用い、前記触媒を１００～２００℃に加熱状態を維持しつつ、前記触媒に前記ＣＯ
２
含有ガスを導通し、前記ＣＯ
２
を吸着するＣＯ
２
吸着工程と、前記ＣＯ
２
を吸着した前記触媒に還元ガスを導通し、且つ前記触媒に電荷を外部刺激として印加して、前記触媒に吸着したＣＯ
２
をＣＯ含有ガスに変換し、前記ＣＯ含有ガスを前記触媒から脱離する変換・離脱工程とを有することを特徴とするものである。
【０００８】
前記アルカリ金属塩が、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，及びＣｓの少なくともいずれかの塩であることにより、メタン（ＣＨ
４
）濃度よりもＣＯ濃度が高いＣＯ含有ガスを得ることができる。
【０００９】
前記アルカリ土類金属塩が、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，及びＢａの少なくともいずれかの塩であることにより、前記アルカリ金属塩としてアルカリ金属塩を用いた場合に比較して、高濃度のメタン（ＣＨ
４
）を含有するＣＯ含有ガスを得ることができる。
【００１０】
前記触媒が、酸化チタン（ＴｉＯ
２
）粒子の表面に白金（Ｐｔ）及びナトリウム(Ｎａ)塩が担持されているものであることにより、最もＣＯ
２
吸着量が多く且つ高濃度のＣＯ含有ガスを得ることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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