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公開番号2025172211
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-20
出願番号2025155619,2022509466
出願日2025-09-19,2021-03-03
発明の名称還元剤およびガスの製造方法
出願人積水化学工業株式会社
代理人個人
主分類C01F 17/241 20200101AFI20251113BHJP(無機化学)
要約【課題】二酸化炭素の一酸化炭素への変換効率が高く、例えば、ケミカルルーピング法に利用可能な還元剤、およびかかる還元剤を使用したガスの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の還元剤は、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際に使用される還元剤であって、Ce_1-x(M)_xO_y(ただし、Mは、そのイオン半径が同一価数かつ同一配位数のCeのイオン半径より小さい金属元素であり、xは、正の実数を示し、yは、1～4の実数を示す。)で表される複合金属酸化物を含むことを特徴とする。
【選択図】なし

特許請求の範囲【請求項１】
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際に使用される還元剤であって、
Ｃｅ
１－ｘ
（Ｍ）
ｘ
Ｏ
ｙ
（ただし、Ｍは、そのイオン半径が同一価数かつ同一配位数のＣｅのイオン半径より小さい金属元素であり、ｘは、正の実数を示し、ｙは、１～４の実数を示す。）で表される複合金属酸化物を含むことを特徴とする還元剤。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元剤およびガスの製造方法に関し、より詳しくは、例えば、ケミカルルーピング法に利用可能な還元剤、およびかかる還元剤を使用したガスの製造方法に関する。
続きを表示（約 1,900 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は、その大気中の濃度が上昇を続けている。大気中の二酸化炭素の濃度の上昇は、地球温暖化を助長する。したがって、大気中に放出される二酸化炭素を回収することは重要であり、さらに回収した二酸化炭素を有価物質に変換して再利用できれば、炭素循環社会を実現することができる。
従来、二酸化炭素から一酸化炭素を製造する方法として、逆水性ガスシフト反応を利用した方法が知られている。しかしながら、この従来の逆水性ガスシフト反応は、生成物である一酸化炭素と水とが系内に共存するため、化学平衡の制約により二酸化炭素の一酸化炭素への変換効率が低くなるという点で問題があった。
【０００３】
そこで、上記問題を解決するため、ケミカルルーピング法を利用して二酸化炭素から一酸化炭素の変換（合成）が行われる。ここで言うケミカルルーピング法とは、上記逆水性ガスシフト反応を、水素による還元反応と、二酸化炭素からの一酸化炭素の生成反応との２つの反応に分割し、これらの反応を金属酸化物（ＭＯ
ｘ
）によって橋渡しさせるという方法である（下記式参照）。
Ｈ
２
＋ＭＯ
ｘ
→ Ｈ
２
Ｏ＋ＭＯ
ｘ－１
ＣＯ
２
＋ＭＯ
ｘ－１
→ ＣＯ＋ＭＯ
ｘ
なお、上記式中、ＭＯ
ｘ－１
は、金属酸化物の一部または全部が還元された状態を示す。
【０００４】
ケミカルルーピング法では、それぞれの反応時には、逆反応の基質である水および一酸化炭素が共存しないため、逆水性ガスシフト反応の化学平衡よりも高い二酸化炭素の一酸化炭素への変換効率を得られる可能性がある。
このケミカルルーピング法において、反応を橋渡しする金属酸化物としては、酸素イオン電導性を有する酸化セリウムや、二酸化炭素との反応性が高い酸化鉄等が広く用いられている。
例えば、特許文献１には、可逆的な酸素欠損を有するジルコニウムを含む酸化セリウムを用いる方法が記載されている。また、非特許文献１には、ジルコニウムを含む酸化セリウムと酸化鉄との混合金属酸化物を用いる方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許５８５８９２６号
【非特許文献】
【０００６】
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣＯ２Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ１７（２０１７）６０－６８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、ジルコニウムをドープした酸化セリウムについてのみ、検討が行われており、その他の金属をドープした酸化セリウムの構造変化や、それに伴う酸素欠陥を生成するために必要なエネルギーの変化が調査されておらず、二酸化炭素からの一酸化炭素への変換効率が未だ十分ではない。
【０００８】
また、非特許文献１では、酸化鉄とジルコニウムを含む酸化セリウムとの混合金属酸化物の調製方法や、それらの混合比の検討が不十分である。このため、混合金属酸化物中において、金属酸化物の分散や存在比に偏りが生じる。その結果、酸素イオンや電子の授受に必要な金属酸化物同士の相互作用が低くなり、二酸化炭素からの一酸化炭素への変換効率が高められていない。
【０００９】
本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、二酸化炭素の一酸化炭素への変換効率が高く、例えば、ケミカルルーピング法に利用可能な還元剤、およびかかる還元剤を使用したガスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
（１）本発明の還元剤は、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際に使用される還元剤であって、
Ｃｅ
１－ｘ
（Ｍ）
ｘ
Ｏ
ｙ
（ただし、Ｍは、そのイオン半径が同一価数かつ同一配位数のＣｅのイオン半径より小さい金属元素であり、ｘは、正の実数を示し、ｙは、１～４の実数を示す。）で表される複合金属酸化物を含むことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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