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公開番号2025047768
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-03
出願番号2023156464
出願日2023-09-21
発明の名称過酸化水素の製造方法および過酸化水素製造システム
出願人株式会社日本触媒,学校法人近畿大学
代理人弁理士法人アスフィ国際特許事務所
主分類C25B 1/30 20060101AFI20250326BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】本発明は、効率的に過酸化水素を製造する方法と効率的な過酸化水素製造システムを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る過酸化水素の製造方法は、有機酸塩を含む水溶液中、n型金属酸化物半導体に光を照射する工程を含むことを特徴とする。本発明に係る過酸化水素製造システムは、有機酸塩を含む水溶液、及びn型金属酸化物半導体を含み、前記n型金属酸化物半導体が前記水溶液に浸漬されていることを特徴とする。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
過酸化水素を製造するための方法であって、
有機酸塩を含む水溶液中、ｎ型金属酸化物半導体に光を照射する工程を含むことを特徴とする方法。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
前記有機酸塩がジカルボン酸塩である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ｎ型金属酸化物半導体が、酸化スズ、酸化チタン、バナジン酸ビスマス、及び酸化タングステンからなる群から選択される１以上のｎ型金属酸化物半導体を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記光の波長ピークが可視光域に含まれる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記水溶液中、カソードと前記ｎ型金属酸化物半導体を含むアノードとをプロトン伝導膜で仕切り、前記アノードと前記カソードとの間に電圧を印加する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
有機酸塩を含む水溶液、及びｎ型金属酸化物半導体を含み、
前記ｎ型金属酸化物半導体が前記水溶液に浸漬されていることを特徴とする過酸化水素製造システム。
【請求項７】
前記有機酸塩がジカルボン酸塩である請求項６に記載の過酸化水素製造システム。
【請求項８】
前記ｎ型金属酸化物半導体が、酸化スズ、酸化チタン、バナジン酸ビスマス、及び酸化タングステンからなる群から選択される１以上のｎ型金属酸化物半導体を含む請求項６に記載の過酸化水素製造システム。
【請求項９】
更に光源を含む請求項６に記載の過酸化水素製造システム。
【請求項１０】
更に、カソード、前記ｎ型金属酸化物半導体を含むアノード、プロトン伝導膜、及び電源を有し、
前記アノードと前記カソードは、水溶液中、前記プロトン伝導膜で仕切られており、
前記電源は、前記アノードと前記カソードとの間に電圧を印加するものである請求項６に記載の過酸化水素製造システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、効率的に過酸化水素を製造する方法と効率的な過酸化水素製造システムに関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
過酸化水素（Ｈ
2
Ｏ
2
）は、非常に強力な酸化剤のみでなく、対象に応じて還元剤としても働き、殺菌剤や漂白剤などとして利用されている。過酸化水素は、工業的には、溶媒中、２－エチルアントラヒドロキノンや２－アミルアントラヒドロキノンなどのアントラヒドロキノンを酸素と混合することにより酸化し、生じた過酸化水素をアントラキノンからイオン交換水で抽出し、減圧蒸留することにより製造されている。副生するアントラキノンは、ニッケル触媒やパラジウム触媒によりアントラヒドロキノンに還元して再利用することができる。しかし本法では、アントラヒドロキノンを酸化する際に側鎖が酸化されたり、アントラヒドロキノンを還元して再利用する際に芳香環が還元されることがある。よって、過酸化水素のより効率的な製造方法が求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、キノリニウム誘導体を含む触媒を用い、芳香族化合物を酸化してフェノール類に変換するに当たり、過酸化水素を副生物として製造する方法が開示されている。
【０００４】
非特許文献１には、Ｍｏ－ドープトＢｉＶＯ
4
を用い、光反応により水と酸素から過酸化水素を製造する方法が記載されている。
【０００５】
本発明者らは、Ａｕを担持したＳｂ（ＩＩＩ）ドープトＳｎＯ
2
を用い、光反応により水と酸素から過酸化水素を製造する方法を開発している（非特許文献２）。
【０００６】
非特許文献３には、ＷＯ
3
下層にＢｉＶＯ
4
を組み合わせた光電極を用い、炭酸水素イオンを含む水から光反応により過酸化水素を製造する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１１－１８９２２４号公報
【非特許文献】
【０００８】
ＴｉａｎＬｉｕら，Ｎａｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２０２２，１３，１０３４－
ＭｉｗａｋｏＴｅｒａｎｉｓｈｉら，Ｃａｔａｌ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，２０２２，１６，６０６２－
ＫｏｊｉｒｏＦｕｋｕら，Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２０１６，５２，５４０６－
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、光触媒反応により水から過酸化水素を製造する方法は種々開発されている。
しかし、特許文献１および非特許文献１，２に記載の外部量子収率は、それぞれ５．６％、５．８％、１．１％であり、これら方法は十分に効率的であるとはいえない。また、非特許文献３のファラデー効率は約５％であり、外部量子収率は当然にこれ以下になる。
そこで本発明は、効率的に過酸化水素を製造する方法と効率的な過酸化水素製造システム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】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、特定の触媒を用い、且つ有機酸塩を添加することにより、光反応により水から過酸化水素を効率的に製造できることを見出して、本発明を完成した。
以下、本発明を示す。
（【００１１】以降は省略されています）

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