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ラムズデライト型結晶構造を有したナノメートルサイズの二酸化マンガンを合成する方法、二酸化マンガンを用いて水酸化物イオン起源のプロトン、電子および酸素を生成する方法 外国出願あり

国内特許コード P130009569
整理番号 2829
掲載日 2013年7月10日
出願番号 特願2012-507119
登録番号 特許第5692821号
出願日 平成23年3月25日(2011.3.25)
登録日 平成27年2月13日(2015.2.13)
国際出願番号 JP2011057471
国際公開番号 WO2011118816
国際出願日 平成23年3月25日(2011.3.25)
国際公開日 平成23年9月29日(2011.9.29)
優先権データ
  • 特願2010-073823 (2010.3.26) JP
発明者
  • 古屋仲 秀樹
  • 辻本 将彦
出願人
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 ラムズデライト型結晶構造を有したナノメートルサイズの二酸化マンガンを合成する方法、二酸化マンガンを用いて水酸化物イオン起源のプロトン、電子および酸素を生成する方法 外国出願あり
発明の概要 2価のマンガンを含むマンガン化合物の水溶液にアルカリ試薬を添加して水酸化マンガンを析出させるステップ1と、前記水酸化マンガンを含んだ前記水溶液の水温を室温に保ちながら過酸化水素水を添加して酸化マンガンに変換するステップ2と、さらに水が共存した状態で前記酸化マンガンに希酸を加えるステップ3とからなる湿式の多段酸化によってラムズデライト型結晶構造を有したナノメートルサイズの二酸化マンガンを得る。
従来技術、競合技術の概要


二酸化マンガン(組成式MnO)にはアルファ、ベータ、イプシロン、ガンマ、デルタ、アール、およびラムダ型の結晶構造が存在し、それぞれの結晶構造に応じて物理的,化学的に異なった性質を有する。このうち、アール型はラムズデライト型結晶構造と呼ばれ、結晶構造学的にはオルソロンビック型の構造をもっている。このラムズデライト型結晶構造を有した二酸化マンガンは水中で金錯イオンやパラジウム錯イオンに対して吸着性を示すため、資源回収や触媒合成のために有効な機能性材料である。(例えば、特許文献1、2、および3参照)。

産業上の利用分野


本発明は、ラムズデライト型結晶構造を有した二酸化マンガンを合成する方法と、この二酸化マンガンを用いて水酸化物イオン起源のプロトン、電子および酸素を生成する方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
2価のマンガンを含むマンガン化合物の水溶液にアルカリ試薬を添加して水酸化マンガンを析出させるステップ1と、前記水溶液の水温を室温に保ちながら過酸化水素水を添加して前記水酸化マンガンを酸化マンガンに変換するステップ2と、水が共存した状態で前記酸化マンガンに希酸を加えてラムズデライト型結晶構造を有したナノメートルサイズの二酸化マンガンを得るステップ3とから成る、一連の湿式多段酸化プロセスを特徴とする二酸化マンガンの合成方法。

【請求項2】
2価のマンガンを含むマンガン化合物が、塩化マンガンまたは硫酸マンガンであることを特徴とする請求項1に記載の二酸化マンガンの合成方法。

【請求項3】
請求項1または2のステップ3終了後、前記ナノメートルサイズの二酸化マンガンに、2価のマンガンを含むマンガン化合物の水溶液を添加して加温することを特徴とする二酸化マンガンの合成方法。

【請求項4】
2価のマンガンを含むマンガン化合物の水溶液の液性が、酸性であることを特徴とする請求項3に記載の二酸化マンガンの合成方法。

【請求項5】
2価のマンガンを含むマンガン化合物が、塩化マンガンまたは硫酸マンガンであることを特徴とする請求項3または4に記載の二酸化マンガンの合成方法。

【請求項8】
ラムズデライト型結晶構造を有したナノメートルサイズの二酸化マンガンに、2価のマンガンを含むマンガン化合物の水溶液を添加して加温することにより、前記二酸化マンガンを結晶成長させることを特徴とするラムズデライト型結晶構造を有した二酸化マンガンの結晶成長方法。

【請求項9】
2価のマンガンを含むマンガン化合物の水溶液の液性が、酸性であることを特徴とする請求項8に記載のラムズデライト型結晶構造を有した二酸化マンガンの結晶成長方法。

【請求項10】
2価のマンガンを含むマンガン化合物が、塩化マンガンまたは硫酸マンガンであることを特徴とする請求項8または9に記載のラムズデライト型結晶構造を有した二酸化マンガンの結晶成長方法。

【請求項11】
水中に含まれる水酸化物イオンからプロトンを生成する方法であって、以下のステップを含むことを特徴とする水酸化物イオン起源のプロトン生成方法。
(1)2価のマンガンを含むマンガン化合物の水溶液にアルカリ試薬を添加して水酸化マンガンを析出させるステップ、
(2)前記水溶液の水温を室温に保ちながら過酸化水素水を添加して前記水酸化マンガンを酸化マンガンに変換するステップ、
(3)水が共存した状態で前記酸化マンガンに希酸を加えてラムズデライト型結晶構造を有したナノメートルサイズの二酸化マンガンを得るステップ、
(4)前記二酸化マンガンを水中に配することにより、水中に含まれる水酸化物イオンからプロトンを生成するステップ。

【請求項12】
前記ステップ(4)の水のpHが4.5~10の範囲であることを特徴とする請求項11に記載の水酸化物イオン起源のプロトン生成方法。

【請求項13】
水中に含まれる水酸化物イオン起源の電子を二酸化マンガン表面にチャージさせる方法であって、以下のステップを含むことを特徴とする水酸化物イオン起源の電子のチャージ方法。
(1)2価のマンガンを含むマンガン化合物の水溶液にアルカリ試薬を添加して水酸化マンガンを析出させるステップ、
(2)前記水溶液の水温を室温に保ちながら過酸化水素水を添加して前記水酸化マンガンを酸化マンガンに変換するステップ、
(3)水が共存した状態で前記酸化マンガンに希酸を加えてラムズデライト型結晶構造を有したナノメートルサイズの二酸化マンガンを得るステップ、
(4)前記二酸化マンガンを水中に配することにより、水中に含まれる水酸化物イオン起源の電子を当該二酸化マンガン表面にチャージさせるステップ。

【請求項14】
前記ステップ(4)の水のpHが4.5~10の範囲であることを特徴とする請求項13に記載の水酸化物イオン起源の電子のチャージ方法。

【請求項15】
水中に含まれる水酸化物イオンから酸素ガスを生成する方法であって、以下のステップを含むことを特徴とする水酸化物イオン起源の酸素の生成方法。
(1)2価のマンガンを含むマンガン化合物の水溶液にアルカリ試薬を添加して水酸化マンガンを析出させるステップ、
(2)前記水溶液の水温を室温に保ちながら過酸化水素水を添加して前記水酸化マンガンを酸化マンガンに変換するステップ、
(3)水が共存した状態で前記酸化マンガンに希酸を加えてラムズデライト型結晶構造を有したナノメートルサイズの二酸化マンガンを得るステップ、
(4)前記二酸化マンガンを水中に配することにより、水中に含まれる水酸化物イオンから酸素ガスを生成するステップ。

【請求項16】
前記ステップ(4)の水のpHが4.5~10の範囲であることを特徴とする請求項15に記載の水酸化物イオン起源の酸素の生成方法。

【請求項17】
水溶液中の貴金属イオンを、二酸化マンガンの表面に金属として析出させて前記水溶液から貴金属イオンを回収する方法であって、以下のステップを含むことを特徴とする水中からの貴金属イオンの回収方法。
(1)2価のマンガンを含むマンガン化合物の水溶液にアルカリ試薬を添加して水酸化マンガンを析出させるステップ、
(2)前記水溶液の水温を室温に保ちながら過酸化水素水を添加して前記水酸化マンガンを酸化マンガンに変換するステップ、
(3)水が共存した状態で前記酸化マンガンに希酸を加えてラムズデライト型結晶構造を有したナノメートルサイズの二酸化マンガンを得るステップ、
(4)前記二酸化マンガンが添加された貴金属イオンを含む水溶液のpHを4.5~10に調整することにより、前記水溶液中の貴金属イオンを、前記二酸化マンガンの表面に金属として析出させて前記水溶液から貴金属イオンを回収するステップ。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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