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金属錯体及びそれからなる分離材

国内特許コード P110002948
整理番号 E093P05
掲載日 2011年6月9日
出願番号 特願2011-099043
公開番号 特開2012-228667
登録番号 特許第5705010号
出願日 平成23年4月27日(2011.4.27)
公開日 平成24年11月22日(2012.11.22)
登録日 平成27年3月6日(2015.3.6)
発明者
  • 北川 進
  • 松田 亮太郎
  • 佐藤 弘志
  • 秋山 穣慈
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 金属錯体及びそれからなる分離材
発明の概要 【課題】ガス等の物質を選択的に吸着できる吸着材や、分離性能の高い分離材を提供する
【解決手段】金属イオンと該金属イオンに配位可能な有機配位子とが繰り返し単位を構成する金属錯体であって、吸着されるガスの種類、吸着圧力または吸着温度により、吸着されるガスを高選択的に吸着することを特徴とする金属錯体。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


従来、原料ガスから目的とするガス(製品ガスという)を分離して得る方法の1つとして圧力スイング吸着法(「PSA法」)が一般に知られている。この方法は、吸着材を充填した吸着塔内に加圧した原料ガスを供給して目的のガス(製品ガス)を吸着材に吸着させ、これにより不純物を分離回収した後(吸着工程)、吸着塔内を減圧して吸着材から製品ガスを脱着させることにより吸着材を再生(脱着工程)させ、この吸着工程と脱着工程とを交互に繰り返すことにより連続的に製品ガスを取出し得るようにしたものである。一般に、分離吸着材として分子ふるい炭やゼオライト、シリカ、アルミナなどが使用されており、その平衡吸着量または吸着速度の差により分離を行っている。



COガスも、H,CO,CO,CH,Nなどの混合ガス(例えば製鉄所の転炉から発生する割合 CO:70%、CO :15%、N :15%の混合ガス)から、高純度のCOが、PSA法によって分離回収されている。COは他の共存成分と、分子径、分子量においてあまり差がないため、分子間の物理吸着力の差ではなく、化学吸着力の差を利用して分離回収される。COを効率的に、かつ高純度で回収するためには、CO吸着に関与するCu(I)量を増やし、COをより多量に、かつ選択的に吸着させることが必要であるとされてきた。この観点から、高比表面積の担体にCu(I)化合物を担持させ、またはCu(II)化合物を担持させたのちこれをCu(I)に還元し、加熱による活性化処理を行なうことによってCO吸着量を増大させた吸着材がすでに提案されており、たとえば銅担持シリカ、銅担持アルミナまたは銅担持シリカ-アルミナ系(特許文献1)、銅担持活性炭系(特許文献2)、銅担持ゼオライト系(特許文献3)がある。



しかし、このように多孔体に銅化合物を担持した吸着材では、COが吸着材に強く吸着されるためにCOが脱着しにくく、塔内を加熱処理し吸着材からCOを脱着させる必要があった。加熱処理に伴いCu(I)は容易に酸化されるため、吸着材の劣化が問題となっている。



一方、より優れた吸着性能を与える吸着材として、外部刺激により動的構造変化を生じる金属錯体が開発されている。この新規な動的構造変化を有する金属錯体をガス吸着材として使用した場合、ある一定の圧力まではガスを吸着しないが、ある一定圧を越えるとガス吸着が始まるという特異な現象が観測されている。また、ガスの種類によって吸着開始圧が異なる現象が観測されている。この様にガスを吸着することで動的構造変化を有する金属錯体は新しい分離材として開発されている(特許文献4、特許文献5参照)。

産業上の利用分野


本発明は、金属イオンと有機配位子からなる金属錯体、並びに、該金属錯体を用いた分離材に関する。具体的には、製鉄所や石油化学での副生ガス及び石油天然ガス等の改質ガス、部分酸化ガス、石炭タールサンド等の改質ガス、メタノール分解ガス等の主として水素、メタン、窒素、一酸化炭素ガスを含んだ混合ガスから一酸化炭素ガスを、圧力スイング吸着法を用いて分離する技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
Cu2+イオンと
イソフタル酸、5-アジドイソフタル酸、5-メチルイソフタル酸または5-メトキシイソフタル酸であるCu2+イオンに配位可能な有機配位子と
が繰り返し単位を構成し、
一般式
【化1】


〔式中、MはCu2+イオンであり、OOC-R―COOはイソフタル酸、5-アジドイソフタル酸、5-メチルイソフタル酸または5-メトキシイソフタル酸を示す。〕
で表され、
前記Cu2+イオンと前記有機配位子とがパドルホイール型二核錯体を形成し、前記有機配位子がそれら二核錯体を連結することで、2次元シート構造を形成し、さらにその2次元シート同士が積層し、1次元細孔を形成しており、
カゴメ構造を有する金属錯体であって、
吸着されるガスの種類、吸着圧力または吸着温度により、吸着されるガスを高選択的に吸着することを特徴とする金属錯体。

【請求項2】
請求項に記載の金属錯体を含む分離材。

【請求項3】
一酸化炭素若しくは一酸化窒素を分離することを特徴とする請求項に記載のガス分離材。
産業区分
  • 処理操作
  • その他無機化学
  • 有機化合物
  • 混合分離
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011099043thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) ERATO 北川統合細孔 領域
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