还原剂和气体的制造方法技术

本发明专利技术提供一种二氧化碳向一氧化碳转换的效率高、例如可用于化学链法的还原剂、以及使用该还原剂的气体的制造方法。本发明专利技术的还原剂，是在通过与含有二氧化碳的原料气体接触来还原所述二氧化碳、从而制造含有一氧化碳的生成气体时所使用的还原剂，其特征在于，含有Ce1‑

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】还原剂和气体的制造方法


[0001]本专利技术涉及还原剂和气体的制造方法，更具体地说，涉及例如可用于化学链法(chemical looping method)的还原剂和使用该还原剂进行的气体的制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，作为温室气体的一种的二氧化碳，其在大气中的浓度持续上升。大气中二氧化碳浓度的上升助长了全球变暖。因此，回收被释放到大气中的二氧化碳是很重要的，而且如果能够将回收得到的二氧化碳转换为有价物质并再利用，则能够实现碳循环社会。
[0003]以往，作为由二氧化碳制造一氧化碳的方法，已知利用了逆水性气体转移反应的方法。但是，该以往的逆水性气体转移反应，由于作为产物的一氧化碳和水共存于体系内，因此存在因受到化学平衡的制约而二氧化碳向一氧化碳转换的效率低的问题。
[0004]于是，为了解决上述问题，利用化学链法进行从二氧化碳到一氧化碳的转换(合成)。这里所说的“化学链法”是将上述逆水性气体转移反应分为通过氢气进行的还原反应、和由二氧化碳生成一氧化碳的反应这两反应，通过金属氧化物(MO
x
)使这些反应牵连的方法(参照下述式)。
[0005]H2+MO
x
→
H2O+MO
x
‑1[0006]CO2+MO
x
‑1→
CO+MO
x
[0007]另外，在上述式中，MO
x
‑1表示金属氧化物的一部分或全部被还原了的状态。
[0008]在化学链法中，在各自的反应时，作为逆反应的基质的水和一氧化碳不共存，因此有可能得到比逆水性气体转移反应的化学平衡更高的二氧化碳向一氧化碳转换的转换效率。
[0009]在该化学链法中，作为使反应有牵连的金属氧化物，广泛使用具有氧离子传导性的氧化铈、或与二氧化碳的反应性高的氧化铁等。
[0010]例如，专利文献1中记载了使用含有具有可逆性氧缺损的锆的氧化铈的方法。另外，在非专利文献1中记载了使用含有锆的氧化铈和氧化铁的混合金属氧化物的方法。
[0011]现有技术文献
[0012]专利文献
[0013]专利文献1:日本特许5858926号
[0014]非专利文献
[0015]非专利文献1:Journal of CO2 Utilization 17(2017)60－68

技术实现思路

[0016]专利技术要解决的课题
[0017]但是，在专利文献1中，仅对掺杂了锆的氧化铈进行了研究，未调查掺杂了其他金属的氧化铈的结构变化、和生成与之相伴的氧缺损所需的能量的变化，从二氧化碳到一氧化碳的转换效率还不充分。
[0018]另外，在非专利文献1中，对于氧化铁与含有锆的氧化铈的混合金属氧化物的制备方法、它们的混合比的研究不充分。因此，在混合金属氧化物中，金属氧化物的分散或存在比产生偏差。其结果，氧离子和电子的交换所需的金属氧化物彼此的相互作用降低，从二氧化碳向一氧化碳转换的效率没有提高。
[0019]本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种二氧化碳向一氧化碳转换的效率高、例如可用于化学链法的还原剂、以及使用该还原剂的气体的制造方法。
[0020]解决课题的手段
[0021]这样的目的通过下述的本专利技术来实现。
[0022][1].本专利技术的还原剂，是在通过与含有二氧化碳的原料气体接触来还原所述二氧化碳、从而制造含有一氧化碳的生成气体时所使用的还原剂，其特征在于，
[0023]含有Ce1‑
x
(M)
x
O
y
(M是其离子半径比相同价数且相同配位数的Ce的离子半径小的金属元素，x表示正实数，y表示1～4的实数)表示的复合金属氧化物。
[0024][2].本专利技术的还原剂，优选所述Ce的离子半径与所述金属元素M的离子半径之差，在价数为3、配位数为6时为大于0pm且47pm以下，在价数为4、配位数为8时为大于0pm且24pm以下。
[0025][3].本专利技术的还原剂，优选所述复合金属氧化物具有氧离子传导性，具有作为氧载体的功能。
[0026][4].本专利技术的还原剂，优选所述金属元素M是选自钐(Sm)、铪(Hf)、钇(Y)、钆(Gd)、铌(Nb)、镨(Pr)、钛(Ti)、钕(Nd)、铕(Eu)、银(Ag)、金(Au)和钪(Sc)中的至少一种。
[0027][5].本专利技术的还原剂，优选所述x为0.05～0.4。
[0028][6].本专利技术的还原剂，优选相对于所述还原剂100质量份，所述复合金属氧化物的量为60质量份以上。
[0029][7].本专利技术的还原剂，优选还包含担载所述复合金属氧化物的载体，所述载体具有氧离子传导性、具有作为氧载体的功能。
[0030][8].本专利技术的还原剂，优选所述金属元素M为选自钐(Sm)、锆(Zr)和铪(Hf)中的至少一种。
[0031][9].本专利技术的还原剂，优选所述载体包含选自钒(V)、锰(Mn)、铁(Fe)、钛(Ti)、钼(Mo)、钇(Y)、铬(Cr)、镧(La)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、钨(W)、铌(Nb)和铈(Ce)中的至少一种。
[0032][10].本专利技术的还原剂，优选相对于所述还原剂100质量份，所述复合金属氧化物的量为50质量份以下。
[0033][11].本专利技术的还原剂，优选该还原剂用于通过与含有二氧化碳的原料气体接触来还原所述二氧化碳、从而制造含有一氧化碳的生成气体。
[0034][12].本专利技术的还原剂，优选被氧化了的该还原剂通过与含有氢气的还原气体接触而被还原。
[0035][13].本专利技术的还原剂，优选该还原剂用于二氧化碳的还原反应和被氧化了的该还原剂的还原反应的各自反应工序。
[0036][14].本专利技术的气体的制造方法，其特征在于，通过使本专利技术的还原剂与含有二氧化碳的原料气体接触来还原所述二氧化碳，从而制造含有一氧化碳的生成气体。
[0037]专利技术效果
[0038]根据本专利技术，可以由含有二氧化碳的原料气体高效率地制造含有一氧化碳的生成气体。另外，本专利技术的还原剂例如可用于化学链法。
附图说明
[0039]图1是表示实施例B2得到的还原剂的STEM
‑
EDS分析的结果的照片。
具体实施方式
[0040]以下基于优选实施方式对本专利技术的还原剂和气体的制造方法进行详细说明。
[0041][还原剂][0042]本专利技术的还原剂是在通过与含有二氧化碳的原料气体接触，来还原二氧化碳，制造含有一氧化碳的生成气体时使用的(即，用于本专利技术的气体的制造方法)。另外，通过使还原气体与被氧化了的还原剂接触，可以使还原剂还原(再生)。
[0043]此时，优选通过使原料气体和还原气体交替通过填充有本专利技术的还原剂的反应管(反应容器)内部，通过还原剂进行从二氧化碳向一氧化碳的转换、且通过还原气体进行氧化状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种还原剂，是在通过与含有二氧化碳的原料气体接触来还原所述二氧化碳、从而制造含有一氧化碳的生成气体时所使用的还原剂，其特征在于，含有Ce1‑
x
(M)
x
O
y
表示的复合金属氧化物，其中，M是其离子半径比相同价数且相同配位数的Ce的离子半径小的金属元素，x表示正实数，y表示1～4的实数。2.根据权利要求1所述的还原剂，所述Ce的离子半径与所述金属元素M的离子半径之差，在价数为3、配位数为6时为大于0pm且47pm以下，在价数为4、配位数为8时为大于0pm且24pm以下。3.根据权利要求2所述的还原剂，所述复合金属氧化物具有氧离子传导性，具有作为氧载体的功能。4.根据权利要求2或3所述的还原剂，所述金属元素M是选自钐(Sm)、铪(Hf)、钇(Y)、钆(Gd)、铌(Nb)、镨(Pr)、钛(Ti)、钕(Nd)、铕(Eu)、银(Ag)、金(Au)和钪(Sc)中的至少一种。5.根据权利要求2～4中任一项所述的还原剂，所述x为0.05～0.4。6.根据权利要求2～5中任一项所述的还原剂，相对于所述还原剂100质量份，所述复合金属氧化物的量为60质量份以上。7.根据权利要求2所述的还原剂，...

【专利技术属性】
技术研发人员：泷泽昂嗣，F，
申请(专利权)人：积水化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：