(57)【要約】【課題】本発明は、炭酸ガスに対する良好な接触分解能を有する新規な機能性担体の製造方法、前記機能性担体の製造方法によって製造された機能性担体、前記機能性担体を用いた炭酸ガス処理方法、前記機能性担体の製造方法において用いられる反応容器を提供することを目的とする。【解決手段】  窒化物と、金属と、を少なくとも含む原料を、永久磁石又は電磁石によって生じさせた磁場に晒しながら焼成することによって、二酸化炭素に対する接触分解能を有する機能性担体を製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭酸ガスに対する接触分解能を有する機能性担体を製造する方法であって、
窒化物と、金属と、を少なくとも含む原料を容器内に収容し、
永久磁石又は電磁石によって生じさせた磁場に晒しながら焼成することを特徴とする機能性担体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の機能性担体の製造方法において、
前記金属１００重量部に対して、前記窒化物が１重量部以上の配合割合となされた原料を用いる機能性担体の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の機能性担体の製造方法において、
前記原料を２０ｍＴ以上の磁束密度を有する磁場に晒しながら焼成する機能性担体の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の機能性担体の製造方法において、
前記原料を２００℃以上の焼成温度にて焼成する機能性担体の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の機能性担体の製造方法において、
前記容器として、鉄製、又は鉄合金製のものを用いる機能性担体の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の機能性担体の製造方法において、
前記窒化物として、窒化リチウム、窒化ホウ素、又は窒化アルミニウムから選ばれた少なくとも一種以上を用いる機能性担体の製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の機能性担体の製造方法において、
前記金属として、錫、又は錫合金を用いる機能性担体の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の機能性担体の製造方法において、
前記原料として、アルカリ溶液に分散させた前記窒化物と、前記金属と、を少なくとも含むものを用いる機能性担体の製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の機能性担体の製造方法によって製造されてなる機能性担体であって、
炭酸ガスに対する接触分解能を有することを特徴とする機能性担体。
【請求項１０】
請求項９に記載の機能性担体を用いて、炭酸ガスを接触分解することを特徴とする炭酸ガス処理方法。
【請求項１１】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の機能性担体の製造方法において用いられる容器と、永久磁石又は電磁石と、の組み合わせからなることを特徴とする反応容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭酸ガスに対する接触分解能を有する機能性担体の製造方法、前記機能性担体の製造方法によって製造された機能性担体、前記機能性担体を用いた炭酸ガスの処理方法、前記機能性担体の製造方法において用いられる反応容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化現象は、種々の要因によって引き起こされている現象であるが、人間の産業活動に伴って大気中に排出された炭酸ガス（ＣＯ２）などの温室効果ガスが大きな要因となっているとする説が主流となっている。そのため、炭酸ガスの排出量の削減が国際的な課題とされている。又、排出された炭酸ガスを回収する手段についても開発が進められている。
【０００３】
炭酸ガスを回収する手段としては、大気中の二酸化炭素を吸着し、吸着した二酸化炭素を光分解する吸着分解触媒が開発されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０‐２７４２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、光分解による二酸化炭素の分解は、紫外線領域の光エネルギーが必要であり、夜間や暗所では、効率よく二酸化炭素を分解することができない。
【０００６】
本発明は、前記技術的課題を解決するために開発されたものであって、炭酸ガスに対する良好な接触分解能を有する新規な機能性担体の製造方法、前記機能性担体の製造方法によって製造された機能性担体、前記機能性担体を用いた炭酸ガスの処理方法、前記機能性担体の製造方法において用いられる反応容器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】
本発明の機能性担体の製造方法は、炭酸ガスに対する接触分解能を有する機能性担体を製造する方法であって、窒化物と、金属と、を少なくとも含む原料を容器内に収容し、永久磁石又は電磁石によって生じさせた磁場に晒しながら焼成することを特徴とする（以下、「本発明製造方法」と称する。）。
【０００８】
本発明製造方法において、前記「窒化物」とは、窒素（電気陰性度：３．０４（ポーリングの値））より電気陰性度の低い原子と、窒素との組み合わせからなる化合物を意味する。
【０００９】
本発明製造方法において、前記「金属」とは、純金属及び合金を意味する。
【００１０】
本発明製造方法において、前記「永久磁石」とは、外部から磁場や電流の供給を受けることなく磁石としての性質を比較的長期にわたって保持し続ける物体のことを意味する。前記永久磁石としては、例えば、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、及びネオジウム磁石等を挙げることができる。本発明製造方法においては、前記永久磁石として、耐熱性に優れるサマリウムコバルト磁石を用いることが好ましい。
【００１１】
一方、前記「電磁石」とは、通電することによって一時的に磁力を発生させる機械要素を意味する。前記電磁石としては、磁性材料の芯のまわりにコイルが巻き回されてなり、前記コイルに通電されることによって磁力を発生させるものが好適に用いられる。
【００１２】
本発明製造方法においては、前記金属１００重量部に対して、前記窒化物が１重量部以上の配合割合となされた原料を用いることが好ましい態様となる。
【００１３】
本発明製造方法においては、前記原料を２０ｍＴ以上の磁束密度を有する磁場に晒しながら焼成することが好ましい態様となる。
【００１４】
本発明製造方法においては、前記原料を２００℃以上の焼成温度にて焼成することが好ましい態様となる。
【００１５】
本発明製造方法においては、前記容器として、鉄製、又は鉄合金製のものをもちいることが好ましい態様となる。
【００１６】
本発明製造方法においては、前記窒化物として、窒化リチウム、窒化ホウ素、又は窒化アルミニウムから選ばれた少なくとも一種以上を用いることが好ましい態様となる。
【００１７】
本発明製造方法においては、前記金属として、錫、又は錫合金を用いることが好ましい態様となる。
【００１８】
本発明製造方法においては、前記原料として、アルカリ溶液中に分散させた前記窒化物と、前記金属と、を少なくとも含むものを用いることが好ましい態様となる。
【００１９】
本発明の機能性担体は、前記本発明製造方法によって製造されてなるものであって、炭酸ガスに対する接触分解能を有することを特徴とする（以下、「本発明担体」と称する。）。
【００２０】
本発明の炭酸ガス処理方法は、前記本発明担体を用いて炭酸ガスを接触分解することを特徴とする(以下、「本発明方法」と称する。)。
【００２１】
本発明の反応容器は、前記本発明製造方法において用いられる容器と、永久磁石又は電磁石と、の組み合わせからなることを特徴とする（以下、「本発明容器」と称する。）。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、気体状態にある二酸化炭素に対する接触分解能を有する機能性担体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１(ａ)は、本発明容器における容器を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、前記容器に永久磁石を張り付けた状態の本発明容器を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【００２５】
［実施例１］
錫６０重量部と、鉛４０重量部とからなる錫合金１００重量部に対し、粉末状の窒化アルミニウム（粒径１〜１．５μｍ）５重量部を加えて原料を調整した。この原料を、図１（ａ）に示す鉄製の容器（縦７００ｍｍ×横５００ｍｍ×深さ５０ｍｍ）２に収容したうえで、前記容器２の上部開口を鉄製の蓋３にて覆った。
【００２６】
前記容器２を前記蓋３にて覆った後、図１（ｂ）に示すように、１６ｋｇの吸着力を有する永久磁石（サマリウムコバルト磁石）４を前記容器２の底面側に五個、前記蓋３の表面に五個、それぞれサイコロの５の目の配置となるように張り付けることによって、本発明容器１とした。この際、前記容器２の底面側に張り付けた永久磁石４と、前記蓋３の表面に張り付けた永久磁石４とが、互いに吸引し合う関係となるように、各々の磁極の向きを揃えて張り付けた。これにより、前記補本発明容器１は、前記容器２に向かって前記蓋３が強く引き付けられた状態となる。又、前記容器２内に収容された前記原料は、前記永久磁石４によって生じた磁場（磁束密度：１００ｍＴ）に晒されることになる。
【００２７】
この状態の本発明容器１を電気炉にて、４００℃の焼成温度で３０分加熱することによって、本発明担体を得た。
【００２８】
［実施例２]
前記窒化アルミニウムにつき、アルカリ溶液としての３号水ガラスに分散させた状態として、前記原料を調整した以外は、前記実施例１と同様にして本発明担体を得た。
【００２９】
［比較例１］
前記実施例１と同様の原料を前記容器２内に収容し、前記容器２の上部開口を前記蓋３にて覆ったうえで、磁場に晒すことなく焼成（４００℃、３０分）を行うことによって、比較例１に係る担体を得た。
【００３０】
［比較例２］
錫６０重量部と、鉛４０重量部とからなる錫合金を前記容器本体２に投入し、前記容器本体２の上部開口を前記蓋３にて覆ったうえで、前記実施形態１と同様の磁場に晒しながら焼成（４００℃、３０分）を行うことによって、比較例２に係る担体を得た。即ち、比較例２では、窒化物が配合されていない原料を焼成に供した。
【００３１】
＜本発明方法（炭酸ガスの接触分解）＞
実施例１、実施例２にて得られた本発明担体、及び比較例１、比較例２にて得られた担体を下記に示す手順からなる接触分解試験に供した。
【００３２】
‐試験‐
（１）各担体を破砕し、２〜３ｃｍ角程度の破砕物とする。
（２）容量５リットルのテトラバッグを用意し、各担体の粉砕物２００ｇを各々前記テトラバッグに入れる。
（３）各テトラバッグ内に、３リットルずつ炭酸ガス（二酸化炭素濃度：９９．５％）を注入する。
（４）炭酸ガスの注入後、各テトラバックを室内（２５℃）に静置し、定期的に各テトラバッグ内の二酸化炭素濃度をガス検知管にて測定する。
係る接触分解試験の結果を下記表１に示す。
【００３３】
【表１】
2014205085.tif 000003
【００３４】
表１に示す結果より、実施例１、実施例２にて得られた本発明担体は、試験開始後７２時間以内で、テトラバック内に注入された３リットルの炭酸ガスを全て処理した。これより、本発明担体における、炭酸ガスに対する良好な接触分解能を確認することができた。
【００３５】
又、実施例１にて得られた本発明担体と比較して、実施例２にて得られた本発明担体の方が二酸化炭素に対する接触分解スピードが高いことが確認された。これは、原料を調整する際に、窒化アルミニウムをアルカリ溶液に分散させたことにより、空気中の水分によって窒化アルミニウムが分解される反応が抑制されたことを原因とすると考えられる。
【００３６】
一方、焼成工程時において磁場に晒すことなく焼成された比較例１に係る担体や、窒化物が配合されていない比較例２に係る担体は、炭酸ガスに対する接触分解能を有していないことが認められた。
【００３７】
次いで、実施例１、及び実施例２に係る本発明担体につき、テトラバック内の二酸化炭素濃度が０％となった時点で、テトラバック内に３リットルの炭酸ガスを再度注入する作業を繰り返すことによって、本発明担体一重量単位当たりの二酸化炭素分解量を検討したところ、実施例１に係る本発明担体は、一重量単位当たり、重量にして１００倍以上の二酸化炭素を分解し得ることが確認された。又、実施例２に係る本発明担体は、一重量単位当たり、重量にして１５０倍以上の二酸化炭素を分解し得ることが確認された。
【００３８】
又、炭酸ガスに替えて、テトラバック内にアンモニアガスを注入して同様の試験を行ったところ、本発明担体は、アンモニアガスに対する接触分解能も有することが確認された。
【００３９】
これより、本発明担体は、炭酸ガスのみならず、アンモニアガス等のその他の気体成分についても、良好な接触分解能を有することが認められた。
【００４０】
[実施例３〜６]
下記表２に、前記実施例２と同様の原料を用い、焼成温度、及び磁束密度を適宜変更して焼成を行うことによって本発明担体を得た、実施例３〜６の内容を示す。
【００４１】
【表２】
2014205085.tif 000004
【００４２】
実施例３〜６にて得られた本発明担体を、前記接触分解試験に供した結果を下記表３に示す。
【００４３】
【表３】
2014205085.tif 000005
【００４４】
表３に示す結果より、実施例３〜６にて得られた本発明担体は、いずれも二酸化炭素ガスに対する接触分解能を有していることが認められた。
【００４５】
[実施例７〜９]
下記表４に、窒化アルミニウムの配合量を適宜変更した原料を用い、前記実施例２と同様の焼成を行うことによって本発明担体を得た実施例７〜１０の内容を示す。
【００４６】
【表４】
2014205085.tif 000006
【００４７】
実施例７〜９にて得られた本発明担体を、前記接触分解試験に供した結果を下記表５に示す。
【００４８】
【表５】
2014205085.tif 000007
【００４９】
表３に示す結果より、実施例７〜９にて得られた本発明担体は、いずれも、試験開始後７２時間以内で、テトラバック内に注入された３リットルの炭酸ガスのうちの９０％以上を処理し得ることが確認された。
【００５０】
[実施例１０〜１５]
下記表６に、原料中の金属や窒化物を適宜変更して本発明担体を得た実施例１０〜１５の内容を示す。なお、焼成温度は、母材となる金属の融点に応じて適宜変更した。又、実施例１５においては、磁場を発生させる要素として、電磁石を用いた。
【００５１】
【表６】
2014205085.tif 000008
【００５２】
実施例１０〜１５にて得られた本発明担体を、前記接触分解試験に供した結果を下記表７に示す。
【００５３】
【表７】
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【００５４】
表７に示す結果より、実施例１０〜１５にて得られた本発明担体は、いずれも試験開始後７２時間以内で、テトラバック内に注入された３リットルの炭酸ガスのうちの９０％以上を処理し得ることが確認された。
【００５５】
又、前記実施例１５においては、磁場を発生させる要素として電磁石を用いているが、焼成時において電磁石による磁場に晒した場合にあっても、二酸化炭素ガスに対する接触分解能が得られることが確認された。
【００５６】
なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、炭酸ガスをはじめとする種々の気体成分の分解除去に用いられる新規材料として好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  本発明容器(本発明の反応容器)
２  容器
３  蓋
４  永久磁石
【図１】
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