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光触媒並びに硝酸イオンおよび亜硝酸イオン還元方法

国内特許コード P09P007169
掲載日 2009年10月9日
出願番号 特願2008-060893
公開番号 特開2009-214033
登録番号 特許第5071857号
出願日 平成20年3月11日(2008.3.11)
公開日 平成21年9月24日(2009.9.24)
登録日 平成24年8月31日(2012.8.31)
発明者
  • 工藤 昭彦
  • 岡 万里絵
  • 三石 雄悟
出願人
  • 学校法人東京理科大学
発明の名称 光触媒並びに硝酸イオンおよび亜硝酸イオン還元方法
発明の概要

【課題】優れた硝酸イオンおよび亜硝酸イオンの還元反応に対する活性を有し、硝酸イオンおよび亜硝酸イオンの少なくとも一方を含有する水溶液中において、当該水溶液中に含有されている硝酸イオンおよび亜硝酸イオンを高い効率で還元することのできる新規な光触媒、および紫外光照射下において容易に高効率で硝酸イオンおよび亜硝酸イオンの還元を行なうことのできる硝酸イオンおよび亜硝酸イオンの還元方法を提供すること。
【解決手段】光触媒は、特定の層状ペロブスカイト化合物よりなる触媒物質の表面に助触媒が担持されてなる構造を有し、硝酸イオンおよび亜硝酸イオンの少なくとも一方を含有する水溶液中において、当該水溶液に含有されてなる硝酸イオンおよび亜硝酸イオンを還元することを特徴とする。還元方法は、前記の光触媒を用いることを特徴とし、特に緩衝液を共に用いることが好ましい。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


従来、工場などにおける廃水には、硝酸イオンが多く含まれており、このような多量の硝酸イオンを含む汚水は水質汚染の原因の1つの原因とされている。
また、この硝酸イオンは、体内に吸収されることにより、亜硝酸イオンとなって血中ヘモグロビンと結合して酸素欠乏をひき起こす、更には、発ガン物質とされるニトロソアミンの原料物質となるなど、人体に害を及ぼすものである。



このような多量の硝酸イオンを含有する汚水を処理する方法としては、汚水の硝酸イオン濃度を、定められている排出基準以下の濃度にまで薄める手法、アンモニアを還元剤として用いて処理する手法などが広く用いられている。
しかしながら、これらのいずれの手法においても、特に前者の手法によっては根本的な解決が得られず、また後者の手法によっては還元剤として用いられているアンモニアがその取扱に注意を要するものである、などの種々の問題があることから、新たな処理方法の開発が切望されている。



近年、硝酸イオンなどの水質汚染の原因とされる物質を含有する廃水や、例えば窒素酸化物などを含有する排ガスの処理に、光触媒を用いることが提案されている(例えば、特許文献1~特許文献3参照。)。



また、本発明者らも、硝酸イオンの還元に光触媒を用いることについて検討を重ね、例えばTiO2 、K3 Ta3 2 12、NaTaO3 、KTaO3 などの触媒物質よりなる紫外光応答性光触媒や、例えばNi-ZnSなどの触媒物質よりなる可視光応答性光触媒が硝酸イオンの還元反応に活性を示し、これらの光触媒を用いることによって硝酸イオンを最終的には窒素(窒素ガス)にまで転換することが可能であることを見出したが(非特許文献1~4参照。)、これらのいずれの光触媒を用いた場合においても、高い効率で硝酸イオンの還元反応を進行させることができていないのが現状である。




【特許文献1】特開2001-38348号公報

【特許文献2】特開平11-151445号公報

【特許文献3】特開平9-234347号公報

【非特許文献1】A.Kudo,K.Domen,K.Maruyama and T.Onishi,Bull.Chem.Soc.Jpn.1988.

【非特許文献2】T.Kurihara,Y.Miseki,H.Kato and A.Kudo,第98回触媒討論会,富山,2006年9月.

【非特許文献3】Hideki Kato and Akihiko Kudo,Phys.Chem.Chem.Phys.,2002,4,2833-2838.

【非特許文献4】Osamu Hamanoi and Akihiko Kudo,Chem.Lett.,2002,31,838.

産業上の利用分野


本発明は、光触媒並びに硝酸イオンおよび亜硝酸イオンの還元方法に関し、更に詳しくは、紫外光照射下において硝酸イオンおよび亜硝酸イオンの少なくとも一方を含有する水溶液中において、当該水溶液中に含有されてなる硝酸イオンおよび亜硝酸イオンを還元させる光触媒、並びに硝酸イオンおよび亜硝酸イオンの還元方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
下記一般式(1)で表される層状ペロブスカイト化合物よりなる触媒物質の表面に、ニッケル、銅および銅とニッケルとを組み合わせてなるもののいずれかよりなる助触媒が担持されてなる構造を有し、硝酸イオンおよび亜硝酸イオンの少なくとも一方を含有する水溶液中において、当該水溶液に含有されている硝酸イオンおよび亜硝酸イオンを還元することを特徴とする光触媒。
【化学式1】



〔式中、Aは、カルシウム原子、ストロンチウム原子またはバリウム原子を示す。〕

【請求項2】
硝酸イオンおよび亜硝酸イオンの少なくとも一方を含有する水溶液中に、下記一般式(1)で表される層状ペロブスカイト化合物よりなる触媒物質の表面に、ニッケル、銅および銅とニッケルとを組み合わせてなるもののいずれかよりなる助触媒が担持されてなる構造を有する光触媒が分散されてなる光触媒分散液に対して光を照射し、当該光触媒分散液に含有されている硝酸イオンおよび亜硝酸イオンを還元することを特徴とする硝酸イオンおよび亜硝酸イオンの還元方法。
【化学式2】



〔式中、Aは、カルシウム原子、ストロンチウム原子またはバリウム原子を示す。〕

【請求項3】
光触媒分散液に緩衝液が含有されていることを特徴とする請求項2に記載の硝酸イオンおよび亜硝酸イオンの還元方法。

【請求項4】
緩衝液が、リン酸水溶液またはホウ酸水溶液であることを特徴とする請求項3に記載の硝酸イオンおよび亜硝酸イオンの還元方法。
産業区分
  • その他無機化学
  • 処理操作
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008060893thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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