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公開番号2025112014
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-31
出願番号2024006028
出願日2024-01-18
発明の名称銅クラスター、二酸化炭素還元用電極、二酸化炭素還元装置及びメタノールの製造方法
出願人学校法人東京理科大学
代理人個人,個人
主分類C07F 1/08 20060101AFI20250724BHJP(有機化学)
要約【課題】二酸化炭素を還元してメタノールを製造する反応を高効率化できる触媒として使用できる銅クラスターと、当該銅クラスターを用いた二酸化炭素還元用電極と、当該二酸化炭素還元用電極を用いた二酸化炭素還元装置と、メタノールの製造方法とを提供する。
【解決手段】本発明に係る銅クラスターは、銅原子と、水素原子と、有機配位子とを含む銅クラスターであって、銅原子の数は58個であり、水素原子の数は20個であり、有機配位子の数は36個以上43個以下である。有機配位子は、リン原子を含む有機配位子及び硫黄原子を含む有機配位子の少なくとも一方を含むことが好ましく、銅クラスターは、リン原子を含む有機配位子の数は0個以上7個以下であり、硫黄原子を含む有機配位子の数は36個であることが好ましい。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
銅原子と、水素原子と、有機配位子とを含む銅クラスターであって、
銅原子の数は５８個であり、水素原子の数は２０個であり、有機配位子の数は３６個以上４３個以下である、銅クラスター。
続きを表示（約 490 文字）【請求項２】
前記有機配位子は、リン原子を含む有機配位子及び硫黄原子を含む有機配位子の少なくとも一方を含む、請求項１に記載の銅クラスター。
【請求項３】
前記リン原子を含む有機配位子の数は０個以上７個以下であり、前記硫黄原子を含む有機配位子の数は３６個である、請求項２に記載の銅クラスター。
【請求項４】
二酸化炭素を還元してメタノールを製造する二酸化炭素還元用の二酸化炭素還元用電極であって、
電極基材と、前記電極基材上に設けられた銅クラスターとを含み、
前記銅クラスターは、請求項１～３のいずれか１項に記載の銅クラスターである、二酸化炭素還元用電極。
【請求項５】
前記銅クラスターは、多孔質体に担持されている、請求項４に記載の二酸化炭素還元用電極。
【請求項６】
請求項４に記載の二酸化炭素還元用電極を備える二酸化炭素還元装置。
【請求項７】
請求項４に記載の二酸化炭素還元用電極を用いて、二酸化炭素を還元してメタノールを製造する工程を有する、メタノールの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅クラスター、二酸化炭素還元用電極、二酸化炭素還元装置及びメタノールの製造方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
再生可能エネルギーの増設が進む発電の分野と比較して、工業、輸送、森林開拓といった分野では、人口増加や発展途上国の近代化によって、深刻なＣＯ
２
排出の増大が予想されている。
このため、化成品の原料、工業製品の原料や、農業原料等の炭素源を、ＣＯ
２
とする試みが進んでいる。具体的には、例えば、ＣＯ
２
を還元して、メタン、エチレン、エタン等を製造する技術が開示されている（特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－１６８４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ＣＯ
２
を回収するコスト、及び、ＣＯ
２
からの製造コストを上回る価格で販売可能な化合物をＣＯ
２
から製造しなれば、生産コストに見合わない。このため、高い付加価値があり需要が大きなメタノールをＣＯ
２
から製造できることが望まれる。メタノールは、例えば、酢酸、メタクリル酸メチルやジメチルエーテルの原料として使用できる他、燃料電池のエネルギー源としても検討されており、今後ますます需要が伸びることが期待されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１等の従来の技術では、ＣＯ
２
の還元では、メタノール以外の化合物が多く製造され、メタノールの製造効率が低いという問題がある。
このため、ＣＯ
２
を還元してメタノールを製造する反応を高効率化できる触媒が望まれる。
【０００６】
そこで、本発明は、二酸化炭素を還元してメタノールを製造する反応を高効率化できる触媒として使用できる銅クラスターと、当該銅クラスターを用いた二酸化炭素還元用電極と、当該二酸化炭素還元用電極を用いた二酸化炭素還元装置と、メタノールの製造方法とを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、銅原子と、水素原子と、有機配位子とを含み、銅原子の数は５８個であり、水素原子の数は２０個であり、有機配位子の数は３６個以上４３個以下である、銅クラスターにより、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のとおりである。
【０００８】
（１）銅原子と、水素原子と、有機配位子とを含む銅クラスターであって、
銅原子の数は５８個であり、水素原子の数は２０個であり、有機配位子の数は３６個以上４３個以下である、銅クラスター。
【０００９】
（２）前記有機配位子は、リン原子を含む有機配位子及び硫黄原子を含む有機配位子の少なくとも一方を含む、上記（１）に記載の銅クラスター。
【００１０】
（３）前記リン原子を含む有機配位子の数は０個以上７個以下であり、前記硫黄原子を含む有機配位子の数は３６個である、上記（２）に記載の銅クラスター。
（【００１１】以降は省略されています）

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