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活性酸素種を包接する12CaO・7Al2O3化合物およびその製造方法 実績あり

国内特許コード P03A002013
整理番号 E060P08
掲載日 2003年10月1日
出願番号 特願2001-049524
公開番号 特開2002-003218
登録番号 特許第3531868号
出願日 平成13年2月26日(2001.2.26)
公開日 平成14年1月9日(2002.1.9)
登録日 平成16年3月12日(2004.3.12)
優先権データ
  • 特願2000-122368 (2000.4.18) JP
発明者
  • 細野 秀雄
  • 平野 正浩
  • 林 克郎
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 活性酸素種を包接する12CaO・7Al2O3化合物およびその製造方法 実績あり
発明の概要 【課題】12CaO・7Al23酸化物の利用。
【構成】12CaO・7Al23化合物をO2-イオンラジカルおよび/またはO-イオンラジカルを1020cm-3以上の高濃度に含むものとする。この化合物は、酸化触媒、抗菌剤、イオン伝導体、固体電解質燃料電池用電極などの用途に使用される。
従来技術、競合技術の概要


O2イオンラジカルは、活性酸素種の1種であり、有機物や無機物の酸化過程で重要な役割を果たすことが知られている。酸化物化合物の固体表面上に吸着したO2については、広範な研究が行われている(J. H. Lunsford, Catal. Rev. 8,135, 1973, M. Che and A. J. Tench, Adv. Catal, 32,1, 1983)。これらの研究のほとんどは、γ線などの高エネルギーの放射線を酸化物化合物表面に照射することによってO2イオンラジカルを作成している。
O2イオンラジカルを構成アニオンとする結晶はRO2(R=アルカリ金属)が知られているが、これらの化合物は、いずれも300℃以下の温度で容易に分解してしまうため、酸化触媒、イオン伝導体などの用途には使用できない。
Oイオンラジカルは、O2イオンラジカルに比較しても、より活性である。アルカリハライド、カルシウム・アルミガラス中などに少量含まれた例が報告されている(J.R.Bralsford他,J.Chem.Physics,Vol.49,pp2237,1968、H.Hosono他,J.Am.Ceramic.Soc,70,867,1987)。しかし、Oイオンラジカルを構成イオンとする結晶は、これまで、知られていない。
1970年にH. B. Bartlらは、C12A7と称される12CaO・7Al2O3結晶においては、2分子を含む単位包にある66個の酸素のうち、2個はネットワークには含まれず、結晶の中に存在するケージ内の空間に「フリー酸素」として存在すると主張している(H. B. Bartl and T. Scheller, Neuses Jarhrb. Mineral., Monatsh. 1970, 547)。
本発明者らの一人である細野らは、CaCO3とAl2O3またはAl(OH)2を原料として空気中で1200℃の温度で固相反応により合成した12CaO・37Al2O3結晶中に1×1019cm-3程度のO2が包接されていることを電子スピン共鳴の測定から発見し、フリー酸素の一部がO2の形でケージ内に存在するというモデルを提案している(H.Hosono and Y. Abe, Inorg. Che. 26, 1193, 1987)。この12CaO・7Al2O3は、融点1415℃の安定な酸化物であり、包接される活性酸素種の量を増加させ、可逆的な取り込み、放出が可能となれば、酸化触媒、イオン伝導体などとしての用途が開けるものと期待できる。

産業上の利用分野


本発明は、活性酸素種であるO2イオンラジカルおよびOイオンラジカル(以下両酸素イオンラジカルを総称して、活性酸素種と呼ぶ。)を高濃度に包接する酸化物である12CaO・7Al2O3化合物とその製造方法および該化合物の用途に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
活性酸素種であるO2イオンラジカルおよび/またはOイオンラジカルを1020cm3以上の高濃度に包接することを特徴とする12CaO・7Al2O3化合物。

【請求項2】
カルシウム(Ca)とアルミニウム(Al)を原子当量比で12:14に含む混合原料を用い、焼成温度1200℃以上、1415℃未満、酸素分圧104Pa以上、水蒸気分圧102Pa以下の乾燥酸化雰囲気で固相反応させることを特徴とする請求項1記載の12CaO・7Al2O3化合物の製造方法。

【請求項3】
カルシウムとして炭酸カルシウムまたは水酸化カルシウムまたは酸化カルシウムを、アルミニウムとして、酸化アルミニウムまたは水酸化アルミニウムを原料とすることを特徴とする請求項2記載の12CaO・7Al2O3化合物の製造方法。

【請求項4】
温度1200℃以上、真空中、または大気中で熱処理することを特徴とする請求項1記載の12CaO・7Al2O3化合物に包接される活性酸素種を取り出す方法。

【請求項5】
請求項1記載の12CaO・7Al2O3化合物を用いた酸化触媒。

【請求項6】
請求項1記載の12CaO・7Al2O3化合物を用いた抗菌剤。

【請求項7】
請求項1記載の12CaO・7Al2O3化合物を用いたイオン伝導体。

【請求項8】
請求項1記載の12CaO・7Al2O3化合物を用いた固体電解質燃料電池用電極。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
ライセンス状況 通常実施権[S03-01]
参考情報 (研究プロジェクト等) ERATO 細野透明電子活性プロジェクト 領域
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