(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素酸化物を含む空気に、銀イオンを担持した、ゼオライトまたはシリカを光触
媒として、−２０〜１００℃の温度範囲で紫外線を照射し、窒素酸化物をＮ２とＯ
２および／またはＮ２Ｏに分解することを特徴とする、窒素酸化物の分解除去
方法。
【請求項２】
光触媒として銀イオンを担持した、ゼオライトＺＳＭ−５又はＹ型を用いること
を特徴とする、請求項１記載の窒素酸化物の分解除去方法。
【請求項３】
建造物の壁面に請求項１又は２に記載された光触媒を塗布し、常温で紫外線を
照射し、大気中の窒素酸化物をＮ２とＯ２および／またはＮ２Ｏに分解することを
特徴とする、窒素酸化物の分解除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、空気中に含まれる窒素酸化物を光触媒を利用して分解除去する方法に関する。とくに、道路トンネルの排気、コゼネレーション装置の排気、室内などにおける低濃度窒素酸化物の除去に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、窒素酸化物を除去する技術が数多く提案され、実施されているが、その多くは、特定された窒素酸化物発生源において、大気に排出される前の高濃度の窒素酸化物を除去するのに有効な技術であって、不特定の窒素酸化物発生源から大気中に排出された稀薄な窒素酸化物を除去する手段として利用することは困難であった。一方、発生源での窒素酸化物除去は不十分であって、大気中に排出された窒素酸化物による環境汚染は依然大きな社会問題になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、従来技術を、大気中に排出された窒素酸化物の除去手段に利用するべく検討したが、常温処理が難しく、還元剤の添加を要するなど、大量の空気を簡易、かつ経済的な処理するには数多くの問題点があり、その解決は甚だ困難であることが、あらためて分かった。そこで、常温活性で、還元剤の不要な銅イオン系光触媒の利用を検討したが、これも酸素の存在下では窒素酸化物分解の活性度が低く、実用化するには難しいことが分かった。そこで本発明者は、別途、熱エネルギーや還元剤を用いないで大気中の窒素酸化物を除去する手段を研究した結果、本発明を完成することができた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、窒素酸化物を含む空気に、銀イオンを担持した、ゼオライトまたはシ
リカを光触媒として、−２０〜１００℃の温度範囲で紫外線を照射し、窒素酸化物
をＮ２とＯ２および／またはＮ２Ｏに分解することを特徴とする、窒素酸化物の分
解除去方法を提供する。前記のゼオライトとしてはＺＳＭ−５又はＹ型を好ましく
利用できる。光触媒の銀の担持量は担体に対して０．１〜１０重量％が好ましく、
照射する紫外線の波長は２３０〜３２０ｎｍが好ましい。本発明は、大気中の窒素
酸化物濃度が０．５ｐｐｍ〜３％の範囲であるとき、効果的に利用することができ
る。すなわち、本発明は、銀イオンを担持したゼオライトまたはシリカ触媒に、紫
外線を照射し、常温に近い温度域で窒素酸化物を分解するものである。そして本発
明は建造物の壁面等に前記の本発明に係る光触媒を塗布し、常温で紫外線を照射し
、大気中の窒素酸化物をＮ２とＯ２および／またはＮ２Ｏ窒素、酸素および／また
は二酸化窒素に分解することを特徴とする、窒素酸化物の分解除去方法を提供する
。
【０００５】
【作用と実施態様例】
本発明に使用する銀イオン型光触媒の作用原理については、詳細を検討中であるが、二酸化チタンなどの半導体を用いた光触媒の作用原理とは異なるものと考えられる。本発明に使用する光触媒は、紫外線の照射により、活性サイト上で局所的な電荷移動を伴なった励起状態になるものと推定される。紫外線照射によって励起された電子は、窒素酸化物のＮＯ分子の反結合性軌道に移動し、Ｎ−Ｏ結合に弱化を生ずる。これを契機に、２個のＮＯ分子のＮ−Ｏ結合の開裂が１個の銀イオンまたはクラスター上で同時に進行し、Ｎ２  とＯ２  とに分解する反応が進行しているものと考えられている。
【０００６】
本発明に使用する紫外線の波長は、２３０〜３２０ｎｍの範囲がとくに有効に作用し、その中でも２５０ｎｍ前後において最も有効に作用するものとみられる。本発明にかかる窒素酸化物の分解反応は、−２０〜１００℃の範囲で進行させることが好ましい。加熱する必要がなく、容易に実施できるからである。また、この温度範囲外では、分解した酸素の触媒からの離脱が容易に進行しない傾向にある。触媒における銀の担持量は担体に対して０．１〜１０重量％が好ましい。０．１〜１０重量％未満では触媒活性に乏しく、１０重量％を超えると銀イオンが凝集して高分散が困難になり、逆に活性域が減少する上、コストも上昇する。被処理空気中の窒素酸化物濃度に制限はないが、総合的には、０．５ｐｐｍ〜３容量％の範囲のとき好ましく利用することができる。３容量％を超えると除去率が低下し、また、従来の窒素酸化物還元分解法などを有効に利用することができる。
【０００７】
本発明に使用する光触媒は、例えば、一般的に用いられているイオン交換法によって容易に調整することができる。担体にはシリカまたはゼオライトを用いるが、ゼオライトとしては、ＺＳＭ−５またはＹ型を好ましく使用することができる。光触媒を調整する方法の一例を具体的に説明すると、まず、硝酸銀と担体とをアンモニア稀薄水溶液中で攪拌し、担体のイオン交換サイトに銀イオンを固定させる。銀イオンを固定した担体をろ過、分離し、乾燥した後、空気の流通下で約５００℃に加熱し、さらに真空下で約２００℃に加熱して、銀イオンを部分還元するとともに吸着ガスを除去し、光触媒を得る。紫外線の光源としては、太陽光のほか、波長が２３０ｎｍを超える紫外線を照射する各種の水銀灯、キセノン灯などを単独または併用することができる。
【０００８】
得られた光触媒の作用効果は、真空装置に接続した石英製の反応セルに入れ、この反応セルに３０Ｔｏｒｒを超えない一酸化窒素を含む常圧の空気を封入し、前記の紫外線の光源を用い、外部から光照射して窒素酸化物の分解試験を行った後、反応セル内のガス分析を行えば、窒素酸化物がＮ２  とＯ２  および／またはＮ２  Ｏに分解されていることをもって確認できる。
【０００９】
【実施例】
本発明の実施例について具体的に説明する。
実施例１
前記のイオン交換法を用いてＺＳＭ−５ゼオライトに６重量％の銀イオンを担持させ、本発明に使用する光触媒を得た。この光触媒１００ｍｇを内容量が５０ｍｌの石英反応セルに入れ、さらに３０Ｔｏｒｒの一酸化窒素を含む常圧の空気を封入し、波長が２５０ｎｍ以上の紫外線を照射し、反応時間経過ごとにガスクロマトグラフを用いて反応セル内のＮＯおよびＮ２  Ｏのガス分析を実施した。この間、一時的に紫外線の照射を停止し、紫外線照射の効果を確めた。紫外線照射停止期間を含めた分析結果を、時間経過とＮＯ転化率とを両軸にして図１に示す。
【００１０】
さらに、銀担持ＺＳＭ−５触媒の活性度を確認するために、前記同様の実験を銅担持ＺＳＭ−５触媒および銅担持シリカ触媒について実施し、ＮＯ転化率を求め、銅担持シリカ触媒のＮＯ転化率を１として比較した結果を、図２に示す。縦軸は、銅担持シリカ触媒のＮＯ転化率を１とするＮＯ転化率比であって、銅担持ＺＳＭ−５触媒は約１０、銀担持ＺＳＭ−５触媒では約２３０である。紫外線照射して用いた銀担持ＺＳＭ−５触媒の優れた活性が認められる。
【００１１】
実施例２
実施例１と同様にして、ただし、一酸化窒素の濃度を３Ｔｏｒｒに下げて、本発明の効果を確かめた。紫外線照射停止期間を含めた分析結果を、時間経過とＮＯ転化率とを両軸にして図３に示す。
【００１２】
実施例３
実施例１と同様にして、ただし、イオン交換法を用いてシリカに６重量％の銀イオンを担持させた光触媒を用い、本発明の効果を確かめた。紫外線照射停止期間を含めた分析結果を、時間経過とＮＯ転化率とを両軸にして図４に示す。
【００１３】
【発明の効果】
本発明を利用すれば、大気中の比較的低濃度の窒素酸化物を、紫外線照射により
常温近辺の温度で、効率よく分解することができる。熱エネルギーや還元剤を使用
することなく、経済的である。屋外の、例えば、建物の壁、高速道路の遮音壁、道
路トンネルの出入口近傍の壁面、換気塔内壁などの建造物壁面に光触媒を塗布して
おくと、自然光のみを利用して窒素酸化物を分解することができる。また、屋内や
トンネル内、夜間など自然光を得られない場合には、水銀ランプなどを利用すれば
容易に同様の効果を得ることができる。特別な装置を用いないで、大気中の自動車
や燃焼の排ガスなどによる窒素酸化物の増加を防止でき、環境維持に効果的である
。
【図面の簡単な説明】
【図１】銀担持ＺＳＭ−５触媒を用いて実施した本発明の時間経過とＮＯ転化率との関係の一例。
【図２】銀担持ＺＳＭ−５触媒と銅系光触媒の活性の比較を示す一例。
【図３】銀担持ＺＳＭ−５触媒を用いて実施した本発明の時間経過とＮＯ転化率との関係の一例。
【図４】銀担持シリカ触媒を用いて実施した本発明の時間経過とＮＯ転化率との関係の一例。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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