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過酸化水素及びオゾンの分解触媒及びその製造方法、ならびに過酸化水素及びオゾンの分解方法

国内特許コード P150011895
整理番号 S2013-1345-N0
掲載日 2015年4月17日
出願番号 特願2013-173339
公開番号 特開2015-039684
出願日 平成25年8月23日(2013.8.23)
公開日 平成27年3月2日(2015.3.2)
発明者
  • 亀島 欣一
  • 三宅 通博
  • 西本 俊介
  • 中村 佳奈
出願人
  • 国立大学法人 岡山大学
発明の名称 過酸化水素及びオゾンの分解触媒及びその製造方法、ならびに過酸化水素及びオゾンの分解方法
発明の概要 【課題】安価で大量利用が可能であり、かつ毒性の低い、過酸化水素およびオゾンの分解触媒を提供する。
【解決手段】式(1)で表される層状複水酸化物を含有する、過酸化水素またはオゾンの分解触媒。
[M2+1-x3+x(OH)2][An-x/n・yH2O] ・・・(1)
式(1)中、M2+はMg2+,Co2+,Ni2+およびCu2+からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む二価の金属イオンであり、M3+はAl3+,Fe3+,Mn3+およびCr3+からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む三価の金属イオンであり、ただし、M2+としてMg2+を含みかつM3+としてAl3+を含む組み合わせおよびM2+としてNi2+を含みかつM3+としてAl3+を含む組み合わせは除外され、An-はCO32-,HCO3-およびOH-からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む陰イオンであり、xは1/6~1/2であり、yは0~4である。
【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要



過酸化水素およびオゾンは水処理に利用されているが、それらを含む廃水が環境中に排出されると活性酸素などが生じて水質悪化の原因となることから、分解処理されている。特に過酸化水素は漂白剤、殺菌剤、酸化剤、表面処理剤など広範囲で利用されていることから、安価で大量利用が可能な分解技術、特に分解触媒の開発が望まれている。





従来の過酸化水素およびオゾンの分解技術として、白金などの貴金属を用いる方法(たとえば特許文献1参照)、二酸化マンガンを用いる方法、および酵素触媒を用いる方法が知られている。しかしながら、貴金属は埋蔵量や価格が、二酸化マンガンは毒性の高いマンガンの溶出が、酵素触媒は有機物による汚染源となることが問題となっていた。





一方、一般式[M2+1-x3+x(OH)2][An-x/n・yH2O](式中、M2+は2価の金属イオンであり、M3+は3価の金属イオンであり、An-は陰イオンである。)で表される、層状複水酸化物〔Layered Double Hydroxide: LDH〕またはハイドロタルサイト様化合物と呼ばれる物質が知られている。この物質は、前記一般式の前半部分に相当する水酸化物の層同士の間に、前記一般式の後半部分に相当する陰イオンおよび水が保持されている積層構造を有する。





層状複水酸化物は、イオン交換能や、層間に様々な分子を取り込む性質を有しており、その性質を利用したイオン交換体、吸着材、担体などの用途が提案されている。たとえば、特許文献2には、M2+8-xFe3+x(OH)16(CO32-)x/2・mH2O(式中、M2+はMg2+またはCa2+であり、0<x≦6、0<m≦5である)で表される、パイロオーライト型の構造を有する層状複水酸化物を用いて、水に含まれるアルカリ金属、アルカリ土類金属、鉛、亜鉛、アルミニウム、マンガン、リン等の金属、或いはフミン物質のような有機物の陰イオン等のヒトの健康上有害な物質を吸着等により除去する、水処理方法が記載されている。





しかしながら、特定の層状複水酸化物を過酸化水素およびオゾンの分解のために利用できることは、特許文献2およびその他の文献に記載も示唆もされていない。

産業上の利用分野



本発明は、過酸化水素及びオゾンの分解技術、具体的には過酸化水素及びオゾンの分解触媒、当該分解触媒の製造方法、および当該分解触媒を使用する過酸化水素及びオゾンの分解方法などに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
式(1)で表される層状複水酸化物を含有する、過酸化水素またはオゾンの分解触媒。
[M2+1-x3+x(OH)2][An-x/n・yH2O] ・・・(1)
式(1)中、M2+はMg2+,Co2+,Ni2+およびCu2+からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む二価の金属イオンであり、M3+はAl3+,Fe3+,Mn3+およびCr3+からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む三価の金属イオンであり、ただし、M2+としてMg2+を含みかつM3+としてAl3+を含む組み合わせおよびM2+としてNi2+を含みかつM3+としてAl3+を含む組み合わせは除外され、An-はCO32-,HCO3-およびOH-からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む陰イオンであり、xは1/6~1/2であり、yは0~4である。

【請求項2】
前記M2+がMg2+であり、前記M3+がFe3+である、請求項1に記載の過酸化水素またはオゾンの分解触媒。

【請求項3】
前記An-がHCO3-である、請求項1または2に記載の過酸化水素またはオゾンの分解触媒。

【請求項4】
式(1)で表される層状複水酸化物の製造方法であって、
2+およびM3+が溶解している水溶液と、An-が溶解している水溶液とを混合し、式(1)で表される層状複水酸化物の粒子を沈殿させる工程を含む、層状複水酸化物の製造方法。
[M2+1-x3+x(OH)2][An-x/n・yH2O] ・・・(1)
式(1)中、M2+はMg2+,Co2+,Ni2+およびCu2+からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む二価の金属イオンであり、M3+はAl3+,Fe3+,Mn3+およびCr3+からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む三価の金属イオンであり、ただし、M2+としてMg2+を含みかつM3+としてAl3+を含む組み合わせおよびM2+としてNi2+を含みかつM3+としてAl3+を含む組み合わせは除外され、An-はCO32-,HCO3-およびOH-からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む陰イオンであり、xは1/6~1/2であり、yは0~4である。

【請求項5】
前記M2+がMg2+であり、前記M3+がFe3+である、請求項4に記載の製造方法。

【請求項6】
前記An-がHCO3-である、請求項4または5に記載の製造方法。

【請求項7】
式(1)で表される層状複水酸化物を、過酸化水素またはオゾンの水溶液と接触させる工程を含む、過酸化水素またはオゾンの分解方法。
[M2+1-x3+x(OH)2][An-x/n・yH2O] ・・・(1)
式(1)中、M2+はMg2+,Co2+,Ni2+およびCu2+からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む二価の金属イオンであり、M3+はAl3+,Fe3+,Mn3+およびCr3+からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む三価の金属イオンであり、ただし、M2+としてMg2+を含みかつM3+としてAl3+を含む組み合わせおよびM2+としてNi2+を含みかつM3+としてAl3+を含む組み合わせは除外され、An-はCO32-,HCO3-およびOH-からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む陰イオンであり、xは1/6~1/2であり、yは0~4である。

【請求項8】
前記M2+がMg2+であり、前記M3+がFe3+である、請求項7に記載の過酸化水素またはオゾンの分解方法。

【請求項9】
前記An-がHCO3-である、請求項7または8に記載の過酸化水素またはオゾンの分解方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 公開
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