(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスを含む物質を焼成して得られた焼成炭化物の粉末に対し金属の粉末もしくは金属酸化物の粉末を混合した混合粉末を原料とし、この原料を型内に充填した状態で加圧しつつ粉末粒子間に放電させて焼結することにより得られてなる
ことを特徴とする汚染物質の分解無害化用触媒。
【請求項２】
請求項１において、
金属の粉末もしくは金属酸化物の粉末は、
Ｃｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｌｉ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｐｔ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，
Ｃｏ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｋ，Ｓｎ，Ａｕの内から選択された１種もしくは２種以上の金属の粉末もしくは上記１種もしくは２種以上の金属の金属酸化物の粉末である
ことを特徴とする汚染物質の分解無害化用触媒。
【請求項３】
バイオマスを含む物質を焼成して得られた焼成炭化物の粉末を金属塩溶液中もしくは金属アルコキシド溶液中のいずれかに浸漬させた後に乾燥させたものを原料とし、この原料を型内に充填した状態で加圧しつつ粉末粒子間に放電させて焼結することにより得られてなる
ことを特徴とする汚染物質の分解無害化用触媒。
【請求項４】
請求項３において、
金属塩溶液は、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ａｇ，Ｔｉの内のいずれか一種の硝酸塩または硫酸塩の溶液である
ことを特徴とする汚染物質の分解無害化用触媒。
【請求項５】
請求項３において、
金属アルコキシド溶液は、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ａｇ，Ｔｉの内のいずれか一種の１−プロパノール溶液である
ことを特徴とする汚染物質の分解無害化用触媒。
【請求項６】
請求項１または請求項３において、
バイオマスを含む物質はセルロースを含む物質である
ことを特徴とする汚染物質の分解無害化用触媒。
【請求項７】
請求項１または請求項３において、
焼成炭化物は、３００℃から８００℃までの温度域で焼成されたものである
ことを特徴とする汚染物質の分解無害化用触媒。
【請求項８】
請求項１または請求項３において、
型内に充填された粉末原料に対する加圧と放電とが減圧状態で行われて焼結されてなる
ことを特徴とする汚染物質の分解無害化用触媒。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒素酸化物（ＮＯx）、ダイオキシン、ホルムアルデヒド、トリハロメタン等の空気中もしくは水中に存在する汚染物質を還元分解して無害化するために用いられる触媒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、空気中もしくは水中に存在する汚染物質を浄化するものとして活性炭が知られている。これは活性炭の有する吸着作用により上記汚染物質を吸着させて空気中もしくは水中から上記汚染物質を除去しようとするものである。
【０００３】
一方、水道水中に存在するトリハロメタンを対象として、そのトリハロメタンを分解する光半導体触媒としての二酸化チタンを用いたものが知られている（特開平９−２３９２６８号公報参照）。これは、二酸化チタンを担持させる担体として吸着機能を有し細孔を有する木炭を選択し、二酸化チタンと木炭とを混合したものを成型し、触媒として用いるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の如き活性炭による吸着除去では、吸着量が飽和に達すると、それ以上の吸着機能は発揮せず、その吸着飽和状態の活性炭の再生もしくは交換が必要になる。この場合、汚染物質を飽和状態まで吸着した活性炭をそのまま処分するのは環境汚染の観点から問題がある。加えて、吸着した汚染物質を再生処理により取り出すにしても、その吸着飽和状態の活性炭をそのまま処分するにしても、吸着された汚染物質の種類によっては困難な問題が生じることになる。
【０００５】
一方、光触媒である二酸化チタンを用いるものでは、担体としての木炭は安価に入手し得るものの光触媒自体（二酸化チタン）が高価であり、大量に存在する汚染物質に対処する触媒として用いるには実現性に乏しいものとなる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吸着ではなくて分解によって汚染物質の無害化を図る触媒として大量に供給し得るものを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者は、焼成された木炭をさらに高温で焼結した焼結炭が還元作用を発揮することを見出し、この焼結炭の有する還元作用による汚染物質の還元分解を基本としつつこの還元作用をさらに増幅させるために上記焼結炭に金属を組み合わせて汚染物質の分解無害化用触媒としたものである。具体的に、第１の発明は、請求項１記載の如く、バイオマスを含む物質を焼成して得られた焼成炭化物の粉末に対し金属の粉末もしくは金属酸化物の粉末を混合した混合粉末を原料とし、この原料を型内に充填した状態で加圧しつつ粉末粒子間に放電させて焼結することにより得られてなるものとする。また、第２の発明は、請求項３記載如く、バイオマスを含む物質を焼成して得られた焼成炭化物の粉末を金属塩溶液中もしくは金属アルコキシド溶液中のいずれかに浸漬させた後に乾燥させたものを原料とし、この原料を型内に充填した状態で加圧しつつ粉末粒子間に放電させて焼結することにより得られてなるものとする。
【０００８】
ここで、第１の発明における「金属の粉末もしくは金属酸化物の粉末」としては、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｌｉ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｐｔ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｋ，Ｓｎ，Ａｕの内から選択された１種もしくは２種以上の金属の粉末もしくは上記１種もしくは２種以上の金属の金属酸化物の粉末とするのが好ましい。中でも、Ｃｕ，Ｆｅもしくはその酸化物の粉末がより好ましい。また、第２の発明における「金属塩溶液」としてはＣｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ａｇ，Ｔｉの内のいずれか一種の硝酸塩または硫酸塩の溶液が好ましく、「金属アルコキシド溶液」としてはＣｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ａｇ，Ｔｉの内のいずれか一種の１−プロパノール溶液が好ましい。
【０００９】
さらに、第１もしくは第２の発明において、「バイオマス」とは生物系有機資源のことであり、木材，竹，草，コーヒー豆の殻等の植物性残渣，紙，もしくは，パルプ等のセルロースを含む物質のことである。また、このようなバイオマスを含む物質とは例えば上記の紙，バージンパルプもしくは故紙等と、フェノール系樹脂，オレフィン系樹脂もしくはデンプン系生分解性樹脂等との複合材のことである。これらのバイオマスとしては、資源の有効活用の観点から、例えば間伐材，製材屑，未利用木材，家屋解体材等の廃木材、刈草、ヤシ殻、パームツリー、もしくは、ビール粕，ジュースの絞り滓，焼酎粕，コーヒー滓，おから，モミ殻，キビ殻，フスマ等の植物性残滓等の廃棄物質を用いることが好ましい。また、バイオマスを含む物質を焼成した焼成炭化物としては３００℃から８００℃までの温度域で焼成したものが好ましい。さらに、通電焼結法で型内に充填するのはバインダを用いないで上記の原料のみを用いるのが好ましい。加えて、上記の汚染物質の分解無害化用触媒は上記原料に対し減圧状態で通電焼結が行われたものであることが好ましい。
【００１０】
上記第１の発明の場合、バイオマスを含む物質を焼成して得られた焼成炭化物をさらに高温で焼結することにより還元作用を発揮するようになる。一方、その焼結は上記焼成炭化物に対し金属粉末もしくは金属酸化物の粉末を混合したものを原料として行われるものであるため、焼結により形成された分解無害化用触媒としての金属複合焼結炭の還元作用は上記の混合された金属により増幅されることになる。このため、上記の金属複合焼結炭を汚染物質が含まれた空気もしくは水と接触させることにより、その汚染物質が焼結炭の有する若干の吸着作用により吸着される一方、その吸着された汚染物質もしくは接触している汚染物質が還元作用により還元分解されることになる。
【００１１】
また、上記第２の発明の場合、焼成炭化物の粉末を金属塩溶液もしくは金属アルコキシド溶液に浸漬した後に乾燥させたものを原料として通電焼結したものであるため、上記の浸漬により焼成炭化物の有する吸水性に基づき上記各溶液が焼成炭化物の微細構造内にまで取り込まれることになる。これにより、上記各溶液中の金属の微結晶粒子が焼成炭化物の多数のミクロポア内に均一に分散して包まれた状態になる。そして、乾燥されることにより、上記金属の微粒子が焼成炭化物の微細構造内に均一に分散した状態の原料粉末となり、この原料粉末が通電焼結されることにより上記金属微粒子が均一に分散して均質な分解無害化用触媒としての金属複合焼結体となる。このため、焼結炭の有する還元作用がこの焼結炭の微細構造内にまで均一に分散した金属により均一に増幅されることになり、汚染物質の全体としての還元分解機能も第１の発明の場合よりも向上することになる。
【００１２】
そして、上記第１及び第２の各発明の場合、上記のような触媒による汚染物質の除去は、活性炭の如く吸着して蓄えることにより周囲の雰囲気から汚染物室を除去するものではなく、還元分解することにより汚染物質を除去するものであるため、半永久的に使用可能であり、交換もしくは処分の必要がなく交換・処分に伴う問題も生じない。しかも、本質的には焼結炭の有する還元作用を利用した汚染物質の還元分解であり、その還元作用を増幅するために金属を混合分散させるものであるため、本触媒を大量にしかも容易に供給することが可能になる。
【００１３】
このような第１及び第２の発明の触媒は、そのまま空中もしくは水中に晒した状態で使用してもよいが、工場や焼却場等の排気ダクトの途中にフィルタ層として充填してダイオキシン，ＮＯx等の汚染物質を還元分解させるために、室内の空気清浄器の空気流通路の途中にフィルタ層として充填して特に住宅建材から発生するホルムアルデヒドやケトン類を還元分解させるために、あるいは、大型車両等の排気管の途中に排ガス用触媒として充填してＮＯxを還元分解させるためにそれぞれ用いられる。なお、室内用の空気清浄器としては卓上型、壁掛け型、吊り下げ型等の種々の形態を採用すればよい。さらに、水道配管の途中や水道水の貯水槽等において水中にそのまま、あるいは内外に通水可能な容器に収容した状態で上記触媒を設置することにより、水中に含まれるトリハロメタン等のハロゲン化有機物を還元分解して汚染物質の除去が可能になる。これらの用途に供する際に、上記の原料の焼結を通電焼結により行っているため、焼結と成型とが同時に行われ、従来の電気炉を用いて高温度域の焼成を行なう場合と比べて成型のための特別な装置が不要になる。しかも、電気炉で昇温させる場合と比べ、大幅に短時間（数分間）で焼結を完了させることができる。また、上記型に対しバインダを混合せずに、上記原料粉末をのみ充填して複合焼結体とすることにより、バインダ等の焼結助材が不要となる上、そのバインダとの面倒な均一混合等の作業も不要となり、より一層容易に分解無害化用触媒を得ることが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００１５】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の分解無害化用触媒を通電焼結法により製造する装置を示し、１は型、２，２は電極兼加圧用パンチ、３は原料の混合粉末である。
【００１６】
上記型１は、内部に上下に開口する円柱状の孔１ａが形成され、この孔１ａの内径とほぼ同じ外径の電極兼加圧用パンチ２，２が上下各側から上下方向に相対移動可能に内嵌されるようになっている。そして、上記型１内の両電極兼加圧用パンチ２，２間に混合粉末３を充填した状態で両電極兼加圧用パンチ２，２が図示省略のプレス装置により図１矢印方向に押圧され、同時に図示省略の電源装置から両電極兼加圧用パンチ２，２間に通電されて両者２，２間の混合粉末３が成形されかつ焼結されるようになっている。
【００１７】
上記混合粉末３は、バイオマスを焼成して得られた焼成炭化物の粉末と、金属の粉末もしくは金属酸化物の粉末とを混合したものである。上記焼成炭化物の粉末は、バイオマスとしての伐採木や間伐材等を原料として図外の炭化炉でほぼ３００℃〜ほぼ８００℃の低温度域で加熱処理することにより得た焼成炭化物（木炭）を所定径の粉末に調整したものである。また、上記金属の粉末もしくは金属酸化物の粉末は、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｌｉ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｐｔ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｋ，Ｓｎ，Ａｕの内から選択されたいずれか１種もしくは２種以上の金属の粉末、もしくは、上記のいずれか１種もしくは２種以上の金属の金属酸化物の粉末を用いる。焼成炭化物の粉末と、金属粉末もしくは金属酸化物粉末との混合比率は、重量比で焼成炭化物粉末１００に対し金属粉末もしくは金属酸化物粉末１〜５０とするのが好ましい。もちろん金属粉末もしくは金属酸化物粉末を重量比で５０以上としてもよい。一方、金属粉末もしくは金属酸化物粉末の節約・低減化という観点からはその混合比率を小さくすることが好ましく、重量比で１〜２５，２５〜５０、細かくは１〜１０，１１〜２５の範囲の値とするのが好ましい。
【００１８】
そして、この混合粉末３を上記型１内の両電極兼加圧用パンチ２，２間に充填し、この充填した混合粉末３を上記両電極兼加圧用パンチ２，２間に挟み込んで加圧しながら所定電流を数分間にわたり通電する。この通電により、まず、混合粉末３の粒子間にミクロ放電を起こさせてその粒子表面にプラズマを発生させ、これにより、粒子表面を清浄化させて活性化させる。これと連続して、上記通電により混合粉末３の粒子間にジュール熱を発生させて、その熱により粒子同士を焼成しながら熱接合させる。この結果、上記型１の内周面と両電極兼加圧パンチ２，２の各先端面とにより所定の円柱形状に成形された分解無害化用触媒としての金属複合焼結体が得られる。
【００１９】
なお、上記の型１内への充填は上記の混合粉末３のみを用いて行うのが好ましいが、その混合粉末３に対し固定炭素５０％以上を含有する焼結助材を３０重量％程度以下の範囲で混合するようにしてもよい。また、上記の混合粉末３に対し他の無機質粉末，セラミックス粉末等を混合し、木炭粉末，金属粉末，金属酸化物粉末，無機質粉末，セラミックス粉末等からなる複合焼結体を分解無害化用触媒として得るようにしてもよい。また、厚み方向に金属の濃度分布を変化させて還元分解機能が厚み方向で変化するようにするために、上記の木炭粉末と他の金属粉末等との混合割合を上記厚み方向に変化させて型１内に充填し、これを加圧しながら通電焼結してもよい。さらに、上記の通電焼結法を実施する型１や両電極兼加圧パンチ２，２が設置された空間を所定の負圧もしくは真空状態にして行なってもよい。また、Ａｒ，Ｎ2 ，Ｈｅ等の不活性ガス中或いは空気中で行ってもよい。
【００２０】
図２は、上記の分解無害化用触媒としての金属複合焼結炭を通電焼結法により製造するための具体的装置を示し、１１はフレーム、１２は型である黒鉛製のダイス、１３ａ，１３ｂはダイス１２内に嵌入される上下の各パンチ、１４ａ，１４ｂは上下の両パンチ１３ａ，１３ｂを挟む上下部の各電極、１５は上下部電極１４ａ，１４ｂに接続された電源、１６は上部電極１４ｂを押圧する油圧シリンダ、１７は上記ダイス１２，上下両パンチ１３ａ，１３ｂ及び上下部電極１４ａ，１４ｂを内部に配設した真空チャンバ、１８は真空チャンバ１７内を真空引きするための真空ポンプ、１９は両パンチ１３ａ，１３ｂ間に挟まれたダイス１２内の温度を計測する放射温度計である。
【００２１】
上記ダイス１２は、図３に詳細を示すように、内部に上下方向に開口する円柱状の孔１２ａが形成され、この孔１２ａの内径とほぼ同じ外径の各パンチ１３ａ，１３ｂが上下各側から上下方向に相対移動可能に内嵌されるようになっている。そして、真空ポンプ１８の作動により真空チャンバ１７内を所定の真空状態にし、油圧シリンダ１６を作動させて上部電極１４ａを介して上側パンチ１３ａを押圧することにより上下パンチ１３ａ，１３ｂ間の焼結対象の混合粉末２０（上記の混合粉末３と同じ）とを加圧しつつ、上下部電極１４ａ，１４ｂに対し電源１５から通電させて焼結するようになっている。この際の焼結温度を放射温度計１９により計測しながら所定温度にする。
【００２２】
次に、前述の分解無害化用触媒を得るプロセスについて図４に基づいて説明する。基本的には、例えば杉材等の木質系材料を図示省略の炭化炉でほぼ３００℃〜８００℃の低温度域で加熱処理して炭化させることにより焼成炭化物（木炭）を得る低温焼成と、その木炭を粉砕して所定径（例えば２０〜４０メッシュ）に調整した粉末に上記と同様の金属粉末もしくは金属酸化物粉末を所定量混合して混合粉末２０を得る原料調整と、通電焼結（放電焼結）により８００℃〜３０００℃の高温度域で焼結して複合焼結炭を得る高温焼成とを行う。上記低温焼成では、炭化炉での加熱処理に伴い発生した煙をアフタバーナにより燃焼させて無公害化させた上で排気する。また、上記高温焼成では、上記木炭を粉砕処理して所定径の粉末にし、その木炭粉末と上記金属粉末もしくは金属酸化物粉末とをそれぞれ計量して均一に混合しその混合粉末２０の所定量をダイス１２の上下パンチ１３ａ，１３ｂ間に型詰めし、その後、真空チャンバ１７内で所定の真空状態下で上記の油圧シリンダ１６により所定の高圧力を付与しつつ放電焼結し、これを冷却して円盤形もしくは円柱形に成型された分解無害化用触媒を得る。
【００２３】
図５は上記の如くして得られた触媒を用いた室内用空気清浄器３０の例を示すものである。この空気清浄器３０は、台座３１の上に立設された角筒形もしくは円筒形のハウジング３２と、このハウジング３２の上下方向中間位置に充填された触媒層３３と、この触媒層３３に対し空気を流通させるファン３４とを備えている。上記ハウジング３２の下部周面には室内の空気を吸い込む多数の吸い込み口３５，３５，…が内外に貫通して形成される一方、上面には上記触媒層３３を通過した後の空気の吹き出し口３６が上方に臨んで開口されこの吹き出し口３６にモータ３７により駆動される上記ファン３４が配設されている。また、上記ハウジング３２の中間位置には多数の透孔３８ａを有する支持板３８が設けられ、この支持板３８上に上記触媒層３３が充填されている。
【００２４】
そして、上記モータ３７の作動によりファン３４が作動されると、下の吸い込み口３５，３５，…から室内の空気を吸い込み、その空気が触媒層３３を通過して吹き出し口３６から元の室内に戻される。上記触媒層３３を通過する際に、空気中の汚染物質、例えば住宅建材から揮発したホルムアルデヒド等が上記触媒層３３で吸着され還元分解される。
【００２５】
このような空気清浄器においては、空気を流通させるための手段としてファン３４の代わりにヒータ，発熱ランプ等の発熱体を配設して空気の対流により吸い込み口３５からの吸い込みと、触媒層３３を通過した空気の吹き出し口３６からの吹き出しとを行わせるようにしてもよい。
【００２６】
＜第２実施形態＞
第２実施形態は通電焼結のための原料として、第１実施形態における焼成炭化物の粉末を金属塩溶液もしくは金属アルコキシド溶液に浸漬した後に乾燥して水分を除去したもの（原料粉末３′，２０′）を用いるものである。第２実施形態は上記の如き原料粉末３′，２０′を用いる点のみが第１実施形態と異なり、通電焼結の装置・方法は第１実施形態と同様であるため、それらの詳細については省略する。
【００２７】
上記金属塩溶液としては、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｌｉ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｐｔ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｋ，Ｓｎ，Ａｕの内から選択されたいずれか１種もしくは２種以上の金属を硝酸もしくは硝酸塩に添加して溶液にしたものを用いればよい。例えば、Ｃｕ（ＮＯ3）2やＮｉ（ＮＯ3）2やＡｇＮＯ3が挙げられる。また、上記金属アルコキシド溶液としては、上記に示した金属のいずれか１種もしくは２種以上の１−プロパノール溶液を用いればよい。例えば、Ｔｉ（ＯＣ3Ｈ7）4やＦｅ（Ｃ5Ｈ7Ｏ2）3等が挙げられる。これらの溶液の濃度としては高い程好ましいものの、上記金属の節約・低減化という観点からは上記濃度を低くすることが好ましく、例えば０．０５Ｍ（モル）もしくは０．１０Ｍ程度以上の濃度とすることにより十分に高い導電性能を有する金属複合焼結体にすることができる。
【００２８】
そして、この原料粉末３′を上記型１内の両電極兼加圧用パンチ２，２間に充填し、この充填した原料粉末３′を上記両電極兼加圧用パンチ２，２間に挟み込んで加圧しながら所定電流を数分間（例えば５分間）にわたり通電する。この通電により、まず、原料粉末３′の粒子間にミクロ放電を起こさせてその粒子表面にプラズマを発生させ、これにより、粒子表面を清浄化させて活性化させる。これと連続して、上記通電により原料粉末３′の粒子間にジュール熱を発生させて、その熱により粒子同士を焼成しながら熱接合させる。この結果、上記型１の内周面と両電極兼加圧パンチ２，２の各先端面とにより所定の円柱形状に成形された分解無害化用触媒としての金属複合焼結体が得られる。
【００２９】
なお、上記の型１内への充填は上記の原料粉末３′のみを用いて行うのが好ましい等の通電焼結の方法については第１実施形態と同様である。
【００３０】
次に、第１実施形態において説明した図２の装置を用いて前述のバイオマスを含む物質を出発材料として分解無害化用触媒を得るプロセスについて図６に基づいて説明する。基本的には、例えば杉材等の木質系材料を図示省略の炭化炉でほぼ３００℃〜８００℃の低温度域で加熱処理して炭化させることにより焼成炭化物（木炭）を得る低温焼成と、その木炭を粉砕して所定径に調整した粉末を上記の金属塩溶液もしくは金属アルコキシド溶液に浸漬した後に加熱乾燥して原料粉末を得る原料調整と、通電焼結（放電焼結）により８００℃〜３０００℃の高温度域で焼結して複合焼結体を得る高温焼成とを行う。上記低温焼成では、炭化炉での加熱処理に伴い発生した煙をアフタバーナにより燃焼させて無公害化させた上で排気する。また、上記高温焼成では、原料粉末２０′（図２参照）を計量し所定量をダイス１２の上下パンチ１３ａ，１３ｂ間に型詰めし、その後、真空チャンバ１７内で所定の真空状態下で上記の油圧シリンダ１６により所定の高圧力を付与しつつ放電焼結し、これを冷却して分解無害化用触媒としての金属複合焼結体を得る。
【００３１】
【実施例】
汚染物質としてＮＯxの内のＮＯを対象として還元分解性能について以下の比較試験を行った。
【００３２】
（試験に用いた試料）
第１実施形態に係る実施例１として、杉材をほぼ７００℃の温度で加熱処理して焼成炭化物を製造し、これを２０〜４０メッシュの粉末にして木炭粉末とする一方、この木炭粉末１００ｇに対し金属酸化物粉末としてＦｅ2Ｏ3（酸化鉄）粉末２５ｇを均一に混合し、木炭／酸化鉄の混合粉末を作製した。そして、この混合粉末の原料のみを型１内に充填し、型１の保護のために１〜０．１Ｔorr の真空雰囲気で、加圧力を４９ＭＰａにして５分間焼結して木炭／酸化鉄の金属複合焼結体を作製した。この際の焼結温度は２５００℃とした。
【００３３】
第２実施形態に係る実施例２として、上記と同じ木炭粉末２ｇを濃度０．１Ｍ（モル）のＣｕ（ＮＯ3）2（硝酸銅）溶液５０ｍｌ中に浸漬させた後、１０５℃の乾燥機により２４時間乾燥させて原料粉末を作製した。そして、この原料粉末のみを型１２内に充填し、型１２の保護のために１〜０．１Torrの真空雰囲気で４９ＭＰａの加圧力により５分間焼結して木炭／硝酸銅の金属複合焼結体を作製した。その際の焼結温度は２５００℃とした。
【００３４】
比較例１として、杉材をほぼ６００℃の温度で加熱処理して焼成炭化物を製造し、これを２０〜４０メッシュの粉末にして木炭粉末を用意した。
【００３５】
比較例２として、比較例１の木炭粉末５ｇをＴｉ（ＯＣ3Ｈ7）4（チタンアルコキシド）の溶液１００ｍｌ中に浸漬した後に１０５℃で乾燥させて木炭／酸化チタンの複合体を作製した。
【００３６】
（試験方法）
試験は図７に示すような試験装置を用いて行った。試験方法としては、まず、上下流端にそれぞれ開閉弁４１，４１を有する反応管４２の内部に上記の４種類の試料を個別に所定量ずつ充填し、この状態の反応管４２に対し、上流側のボンベ４３から９５ｐｐｍのＮＯガスを１００ｍｌ／ｍｉｎの流量で流し、下流側の検出部４４において上記の反応管４２を通過後の出口ガス中のＮ2，Ｏ2，ＮＯ，Ｎ2Ｏの各濃度を所定の経過時間毎にガスクロマトグラフィーにより分析測定した。なお、上記試料の充填量として、実施例１では１ｇ、実施例２では０．６４５ｇ、比較例１では０．５ｇ、比較例２では１ｇとした。
【００３７】
（試験結果）
実施例１の場合を表１に、実施例２の場合を表２に、比較例１の場合を表３に、比較例２の場合を表４にそれぞれ示す。
【００３８】
【表１】
0003927694.tif 000002
【００３９】
【表２】
0003927694.tif 000003
【００４０】
【表３】
0003927694.tif 000004
【００４１】
【表４】
0003927694.tif 000005
【００４２】
まず、比較例１と実施例１，２との比較を行うと、木炭粉末のみの比較例１の場合には反応管４２に入れた９５ｐｐｍのＮＯ濃度が反応管４２通過後の出口ガス濃度は３８〜３９ｐｐｍとなり、実施例１，２の出口ガス濃度４６〜４９ｐｐｍと比べかなり低くなった。これは、焼結前の木炭のみの比較例１の場合には吸着作用が強く、その吸着作用によりＮＯがより強く吸着されたものと考えられる。一方、比較例１の場合にはＮ２濃度は６３０〜７５０ｐｐｍの範囲で時間経過と共に低くなり、Ｏ２濃度はゼロであり、Ｎ２Ｏ濃度は１．１〜１．３ｐｐｍであったのに対し、実施例１，２ではＮ２濃度は１０８０〜１７００ｐｐｍの範囲で時間経過と共に増加傾向を示し、Ｏ２濃度は１０〜７０ｐｐｍであり、ＮＯ濃度は４６〜４９ｐｐｍというように比較例１と比べ大幅に高い濃度となっている。つまり反応管４２に流したＮＯがＮ２，Ｏ２，Ｎ２Ｏにそれぞれ還元分解されたものと考えられる。従って、実施例１，２は比較例１に比べＮＯの還元分解能力に優れていると考えられる。
【００４３】
次に、比較例２と実施例１，２との比較を行うと、木炭／酸化チタンの複合体の比較例２の場合には反応管４２に入れた９５ｐｐｍのＮＯ濃度が反応管４２通過後の出口ガス濃度は４１〜４２ｐｐｍとなり、実施例１，２の出口ガス濃度４６〜４９ｐｐｍと比べわずかに低くなった。一方、比較例２の場合にはＮ２濃度は７５０〜１０３０ｐｐｍの範囲、Ｏ２濃度は１０〜３０ｐｐｍ、Ｎ２Ｏ濃度は２．１〜２．４ｐｐｍであったのに対し、実施例１，２ではＮ２濃度は１０８０〜１７００ｐｐｍの範囲で時間経過と共に増加傾向を示し、Ｏ２濃度は１０〜７０ｐｐｍであり、ＮＯ濃度は４６〜４９ｐｐｍというように比較例２と比べ同等か高い濃度となっている。従って、反応管４２に流したＮＯをＮ２，Ｏ２，Ｎ２Ｏにそれぞれ還元分解する能力においては、光触媒である酸化チタンを混合した比較例２に対しも実施例１，２は少なくとも同等か優れていると考えられる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１，２，６〜８のいずれかに記載の第１の発明における汚染物質の分解無害化用触媒、または、請求項３〜８のいずれかに記載の第２の発明における汚染物質の分解無害化用触媒によれば、バイオマスを含む物質を焼成して得られた焼成炭化物をさらに高温で焼結することにより還元作用を発揮するようになる一方、その還元作用が焼結用原料に含まれた金属により増幅されるため、本分解無害化用触媒を汚染物質が含まれた空気もしくは水と接触させることにより、その汚染物質が焼結炭の有する若干の吸着作用により吸着される一方、その吸着された汚染物質もしくは接触している汚染物質を還元作用により還元分解することができるようになる。この際、含有させる金属を第２の発明の如く焼成炭化物の粉末を金属塩溶液もしくは金属アルコキシド溶液に浸漬した後に乾燥させて原料としこれを通電焼結した場合には、焼結炭の有する還元作用がこの焼結炭の微細構造内にまで均一に分散した金属により均一に増幅されることになり、汚染物質の全体としての還元分解機能も第１の発明の場合よりも向上することになる。
【００４５】
そして、上記第１及び第２の各発明の場合、触媒による汚染物質の除去は、活性炭の如く吸着して蓄えることにより周囲の雰囲気から汚染物室を除去するものではなく、還元分解することにより汚染物質を除去するものであるため、半永久的に使用可能であり、交換もしくは処分の必要がなく交換・処分に伴う問題も生じない。しかも、本質的には焼結炭の有する還元作用を利用した汚染物質の還元分解であり、その還元作用を増幅するために金属を混合分散させるものであるため、本触媒を大量にしかも容易に供給することができるようになる。加えて、上記の原料の焼結を通電焼結により行っているため、焼結と成型とが同時に行われ、従来の電気炉を用いて高温度域の焼成を行なう場合と比べて成型のための特別な装置が不要になる上に、電気炉で昇温させる場合と比べ、大幅に短時間（数分間）で焼結を完了させることができ、より一層容易に分解無害化用触媒を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の通電焼結の原理を示す断面説明図である。
【図２】通電焼結のための装置を示す模式図である。
【図３】通電焼結のための型及び原料粉末を示す一部断面斜視図である。
【図４】第１実施形態の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図５】触媒の利用例としての空気清浄器の断面説明図である。
【図６】第２実施形態の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図７】試験装置を示す模式図である。
【符号の説明】
３，２０          混合粉末（原料粉末）
３′，２０′      原料粉末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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