催化剂、二氧化碳还原方法以及二氧化碳还原装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种催化剂，其含有通式M

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】催化剂、二氧化碳还原方法以及二氧化碳还原装置
本专利技术涉及一种用于化学循环等的催化剂、使用该催化剂的二氧化碳还原方法以及具备催化剂的二氧化碳还原装置。
技术介绍
已知从发电设施、焚化设施、炼钢设施等排放的大量二氧化碳，作为温室气体而为引起全球变暖的主要原因，期望减少二氧化碳。因此，迄今为止已经进行了许多固定或还原二氧化碳的尝试。作为还原二氧化碳的方法，已知二氧化碳和氢气产生一氧化碳和水的逆移反应。此外，近年来，已经研究了利用化学循环进行二氧化碳的还原。化学循环，例如，所述逆移反应可以分割成下述过程：催化剂还原反应(第一过程)，其中，氢被氧化成水并还原金属氧化物催化剂，以及二氧化碳还原反应(第二过程)，其中，通过被还原的金属氧化物催化剂将二氧化碳还原成一氧化碳，同时将金属氧化物催化剂在第一过程和第二过程中循环使用的手法。作为用于化学循环的金属氧化物催化剂，氧化铁等过渡金属氧化物被认为是有力的候选。仅氧化铁的情况下，容易失活，难以提高二氧化碳的还原率，因此，例如在非专利文献1中，使用氧化铁和氧化铈的混合物(CeO2-Fe2O3)作为催化剂，进行化学循环。此外，已知在金属氧化物催化剂中掺杂Sr、Co等各种金属种类。具体而言，在非专利文献2中公开了，La0.75Sr0.25Co(1-γ)FeγO3(其中，γ＝0、0.5％、0.75和1)等钙钛矿型。现有技术文件非专利文献非专利文献1：Ind.Eng.Chem.Res.2013，52，第8416-8426页非专利文献2：CatalysisToday258(2015)第691-698页
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在利用所述化学循环的以二氧化碳的还原为代表的还原反应中，希望尽可能降低反应温度。然而，例如，在非专利文献1中，尽管一氧化碳生成量很大，但是该反应需要高温。此外，如非专利文献2中，以La0.75Sr0.25Co(1-γ)FeγO3用作催化剂时，生成的一氧化碳的量较少。因此，本专利技术的目的是提供一种即使在相对较低的温度下进行还原反应，也能够提高二氧化碳的还原率的催化剂。解决问题的技术手段本专利技术人进行深入研究的结果，发现在催化剂中，通过将特定的过渡金属氧化物负载于能够吸附二氧化碳的金属化合物上，而可以解决所述问题，从而完成了以下的本专利技术。即，本专利技术提供以下的[1]～[19]。[1]一种催化剂，其含有通式M1Ox(式中，M1是过渡金属元素，x是正实数)所示的第一过渡金属氧化物(A1)、以及能够吸附二氧化碳的金属化合物(B1)，所述第一过渡金属氧化物(A1)负载于所述金属化合物(B1)，所述第一过渡金属氧化物(A1)能够通过还原而生成通式M1Ox-n(式中，M1和x与上述相同，n为x以下的正实数)所示的化合物。[2]根据上述[1]所述的催化剂，其中，M1所示的过渡金属元素是选自铁、钛、钼、钇、铬、镧和铌中的至少一种。[3]根据上述[1]或[2]所述的催化剂，其进一步含有通式M2Oy(式中，M2是过渡金属元素且与M1不同，y是正实数)所示的第二过渡金属氧化物(A2)，所述第二过渡金属氧化物(A2)负载于所述金属化合物(B1)。[4]根据上述[3]所述的催化剂，其中，M2所示的过渡金属元素是铈。[5]根据上述[3]或[4]所述的催化剂，其中，M1所示的过渡金属元素为铁，M2所示的过渡金属元素为铈。[6]根据上述[3]～[5]中任一项所述的催化剂，其中，M2所示的第二过渡金属元素与M1所示的第一过渡金属元素的质量比(第二过渡金属元素/第一过渡金属元素)为5/95以上且80/20以下。[7]根据上述[1]～[6]中任一项所述的催化剂，其中，构成所述金属化合物(B1)的金属元素是选自铍、镁、钙、锶、钡和锌中的至少一种金属。[8]根据上述[1]～[7]中任一项所述的催化剂，其中，所述金属化合物(B1)为金属氧化物。[9]根据上述[1]～[8]中任一项所述的催化剂，其还包含铂类化合物(C1)。[10]根据上述[1]～[9]中任一项所述的催化剂，其通过二氧化碳的还原被氧化，并被氢还原。[11]一种催化剂混合物，其含有上述[1]～[10]中任一项所述的催化剂以及惰性缓冲材料。[12]根据上述[11]所述的催化剂混合物，其中，所述惰性缓冲材料是无机氧化物。[13]根据上述[11]或[12]所述的催化剂混合物，其中，所述惰性缓冲材料选自包含第4族元素的氧化物以及包含第14族元素的氧化物中的至少一种。[14]一种二氧化碳还原方法，其使用上述[1]～[10]中任一项所述的催化剂或上述[11]～[13]中任一项所述的催化剂混合物来还原二氧化碳，该方法包括进行以下反应：还原所述催化剂的催化剂还原反应，以及通过所述催化剂使二氧化碳还原的二氧化碳还原反应。[15]根据上述[14]所述的二氧化碳还原方法，其中，所述二氧化碳还原反应中的反应温度为所述金属化合物(B1)的平衡反应起始温度以上。[16]根据上述[14]或[15]所述的二氧化碳还原方法，其中，所述二氧化碳还原反应中的反应温度为700℃以下。[17]一种二氧化碳还原装置，其包含上述[1]～[10]中任一项所述的催化剂或[11]～[13]中任一项所述的催化剂混合物。[18]根据上述[17]所述的二氧化碳还原装置，其含有：包含所述催化剂或所述催化剂混合物的第一反应器、二氧化碳供应器、氢供应器和切换系统，其中，所述第一反应器通过切换系统交替连接至二氧化碳供应器和氢气供应器。[19]根据上述[18]所述的二氧化碳还原装置，其进一步具有第二反应器，该第二反应器包含所述催化剂或所述催化剂混合物，其中，所述第一反应器和所述第二反应器通过切换系统交替连接至二氧化碳供应器和氢气供应器。专利技术效果本专利技术提供一种即使在相对较低的温度下还原二氧化碳，也具有高还原率的催化剂。附图说明图1是使用本专利技术催化剂的二氧化碳还原系统的一个实施方案的示意图。图2是表示在二氧化碳还原系统中使用的燃烧炉的示例的示意图。具体实施方式[催化剂]本专利技术的催化剂包含过渡金属氧化物(A)以及金属化合物(B1)，例如为在化学循环中使用的物质。本专利技术的催化剂用作二氧化碳还原用催化剂。更具体而言，分别进行用氢气等还原催化剂的催化剂还原反应(第一过程)、使用催化剂还原二氧化碳以生成一氧化碳等还原产物的二氧化碳还原反应(第二过程)，将催化剂用于这些催化剂还原反应以及二氧化碳还原反应循环进行的化学循环等中。本专利技术的催化剂是可通过二氧化碳的还原而被氧化，通过氢而被还原的催化剂即可。下文，将详细说明本专利技术的催化剂使用的各成分。[过渡金属氧化物(A)]本专利技术的催化剂至少含有第一过渡金属氧化物(A1)作为过渡金属氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化剂，其含有：/n通式M

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180529 JP 2018-102695;20180914 JP 2018-173100;201.一种催化剂，其含有：
通式M1Ox所示的第一过渡金属氧化物(A1)，予以说明，式中，M1是过渡金属元素，x是正实数；以及
能够吸附二氧化碳的金属化合物(B1)，其中，
所述第一过渡金属氧化物(A1)负载于所述金属化合物(B1)，
所述第一过渡金属氧化物(A1)能够通过还原而生成通式M1Ox-n所示的化合物，予以说明，式中，M1和x与上述相同，n为x以下的正实数。


2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，M1所示的过渡金属元素是选自铁、钛、钼、钇、铬、镧和铌中的至少一种。


3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其进一步含有通式M2Oy所示的第二过渡金属氧化物(A2)，予以说明，式中，M2是过渡金属元素且与M1不同，y是正实数，
所述第二过渡金属氧化物(A2)负载于所述金属化合物(B1)。


4.根据权利要求3所述的催化剂，其中，M2所示的过渡金属元素是铈。


5.根据权利要求3或4所述的催化剂，其中，M1所示的过渡金属元素为铁，M2所示的过渡金属元素为铈。


6.根据权利要求3～5中任一项所述的催化剂，其中，
M2所示的第二过渡金属元素与M1所示的第一过渡金属元素的质量比、即第二过渡金属元素/第一过渡金属元素为5/95以上且80/20以下。


7.根据权利要求1～6中任一项所述的催化剂，其中，构成所述金属化合物(B1)的金属元素是选自铍、镁、钙、锶、钡和锌中的至少一种金属。


8.根据权利要求1～7中任一项所述的催化剂，其中，所述金属化合物(B1)为金属氧化物。


9.根据权利要求1～8中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：R达萨纳雅克阿鲁特吉，新明健一，柳桥宣利，西山悠，森大洋，
申请(专利权)人：积水化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP