特許 6983400 二酸化炭素吸着剤、二酸化炭素吸着剤の再生方法、および、脱離型の層状金属水酸化物の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6983400

(24)【登録日】2021年11月26日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】二酸化炭素吸着剤、二酸化炭素吸着剤の再生方法、および、脱離型の層状金属水酸化物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B01J 20/28 20060101AFI20211206BHJP

   B01J 20/34 20060101ALI20211206BHJP

   B01J 20/30 20060101ALI20211206BHJP

   C01F 7/02 20060101ALI20211206BHJP

   B01J 20/04 20060101ALI20211206BHJP

   B01J 20/06 20060101ALI20211206BHJP

   B01J 20/08 20060101ALI20211206BHJP

   B01D 53/04 20060101ALI20211206BHJP

   B01D 53/62 20060101ALI20211206BHJP

【ＦＩ】

   B01J20/28 Z

   B01J20/34 H

   B01J20/30

   C01F7/02 Z

   B01J20/04 C

   B01J20/06 C

   B01J20/08 C

   B01D53/04 220

   B01D53/62

【請求項の数】3

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-166046(P2017-166046)

(22)【出願日】2017年8月30日

(65)【公開番号】特開2019-42639(P2019-42639A)

(43)【公開日】2019年3月22日

【審査請求日】2020年7月10日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ・刊行物名 「公益社団法人日本セラミックス協会 ２０１７年 年会 講演予稿集」 発行日 平成２９年３月１日 発行者 公益社団法人日本セラミックス協会 会長 徳植 桂治 ・研究集会名 公益社団法人日本セラミックス協会 ２０１７年 年会 開催場所 日本大学（駿河台キャンパス） 開催日 平成２９年３月１９日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２８年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、戦略的創造研究推進事業、先導的物質変換領域（ＡＣＴ−Ｃ）、「１６２５００１０２００ ナノメートルレベルで設計された複合構造による二酸化炭素の触媒的・光触媒的化学変換」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】504136568

【氏名又は名称】国立大学法人広島大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】犬丸 啓

(72)【発明者】

【氏名】片桐 清文

(72)【発明者】

【氏名】飯尾 奈々

【審査官】 瀧 恭子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１５９８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３６６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０１６３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０１４４２２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 Ｓｔｒｕｃｔｕａｌ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ＣＯ２ ｏｎ ａ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｈｙｄｒｏｔａｌｃｉｔｅ，Ｃｈｅｍ． Ｍａｔｅｒ．，2004年，１６，4135-4143

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｊ ２０／００−２０／２８、２０／３０−２０／３４

Ｃ０１Ｆ １／００−１７／３８

Ｂ０１Ｄ ５３／３４−５３／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

平均粒子径が１５０ｎｍ以下である脱離型の層状金属水酸化物を含み、
上記脱離型の層状金属水酸化物は、以下の一般式（１）にて示されるホスト層を含むものであることを特徴とする、二酸化炭素吸着剤。
［Ｍ^２＋_１−ｘＭ^３＋_ｘ（ＯＨ）_２］ ・・・一般式（１）
（一般式（１）中、Ｍ^２＋は２価の金属イオンを示し、Ｍ^３＋は３価の金属イオンを示し、ｘは０．３４≦ｘ＜１の数を示す）

【請求項2】

二酸化炭素を吸着している請求項１に記載の二酸化炭素吸着剤を２００℃以上４００℃以下に加熱する工程を有することを特徴とする、二酸化炭素吸着剤の再生方法。

【請求項3】

平均粒子径が１５０ｎｍ以下である非脱離型の層状金属水酸化物を２００℃以上４００℃以下に加熱する工程を有し、
上記非脱離型の層状金属水酸化物は、以下の一般式（１）にて示されるホスト層を含むものであることを特徴とする、脱離型の層状金属水酸化物の製造方法。
［Ｍ^２＋_１−ｘＭ^３＋_ｘ（ＯＨ）_２］ ・・・一般式（１）
（一般式（１）中、Ｍ^２＋は２価の金属イオンを示し、Ｍ^３＋は３価の金属イオンを示し、ｘは０．３４≦ｘ＜１の数を示す）

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二酸化炭素吸着剤、二酸化炭素吸着剤の再生方法、および、脱離型の層状金属水酸化物の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

層状金属水酸化物は、金属水酸化物を含んでいるホスト層と、陰イオンおよび水を含んでいるゲスト層と、が交互に積層した、層状の化合物である。

【0003】

層状金属水酸化物を一般式で表すと、［Ｍ^２＋_１−ｘＭ^３＋_ｘ（ＯＨ）_２］^ｘ＋［Ａ^ｎ−_ｘ／ｎ］^ｘ−・ｍＨ_２Ｏにて示され、このとき、ホスト層は、［Ｍ^２＋_１−ｘＭ^３＋_ｘ（ＯＨ）_２］^ｘ＋にて示され、ゲスト層は、［Ａ^ｎ−_ｘ／ｎ］^ｘ−・ｍＨ_２Ｏにて示される。

【0004】

ホスト層は、２価の金属イオン（Ｍ^２＋：Ｍｇ^２＋、Ｚｎ^２＋、Ｃｏ^２＋、または、Ｎｉ^２＋等）と、３価の金属イオン（Ｍ^３＋：Ａｌ^３＋、Ｆｅ^３＋、Ｃｒ^３＋、または、Ｇａ^３＋等）と、を含み、金属イオンを６つのヒドロキシル基が取り込んで形成される八面体が互いに稜を共有することにより形成され得る。ホスト層は、２価の金属イオンの一部が３価の金属イオンによって置換されているため、正電荷を有し、当該ホスト層では、水酸化物シートが重なって層状構造を形成している。

【0005】

一方、ゲスト層は、陰イオン（Ａ^ｎ−：Ｃｌ⁻、ＮＯ_３⁻、ＣＯ_３^２−、ＳＯ_４^２−、または、ＰＯ_４^３−等）と、水とを含み、更に、その他の分子も含み得る。層状金属水酸化物が電気的に中性となるように、ゲスト層は陰イオンを含んでいる。

【0006】

ホスト層に含まれる金属イオンの組成を変化させることにより、ホスト層の電荷密度を制御することができる。ホスト層の電荷密度を特定の値に制御すれば、特定の陰イオンを、当該ホスト層に吸着させることができる。つまり、ホスト層に含まれる金属イオンの組成を変化させることにより、当該ホスト層に、特定の陰イオンに対する吸着特性を付与することができる。

【0007】

ホスト層に吸着した特定の陰イオンを脱離させることができれば、当該ホスト層を再生可能な機能性材料として利用することができる。それ故に、近年、ホスト層に特定の陰イオンを吸着させる技術のみならず、ホスト層に吸着した特定の陰イオンを脱離させる技術の開発も、盛んに行われている。

【0008】

例えば、非特許文献１および非特許文献２には、２価の金属イオンとしてＭｇ^２＋、３価の金属イオンとしてＡｌ^３＋を用い、陰イオンとしてＣＯ_３^２−（換言すれば、二酸化炭素）を用いた層状金属水酸化物が開示されている。更に、これらの非特許文献は、層状金属水酸化物を加熱した場合の二酸化炭素の放出挙動と、層状金属水酸化物の層構造の変化と、について開示している。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】Nick D. Hutson et. al., Chem. Mater.，2004, 16, p.4135-4143

【非特許文献2】Toshiyuki Hibino et. al., Clays and Clay minerals, Vol.43, No.4, p.427-432, 1995

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、従来の層状金属水酸化物は、層状金属水酸化物から二酸化炭素を効率良く脱離させるためには高温条件（例えば、４００℃をこえる高温条件）が必要であるとともに、層状金属水酸化物から二酸化炭素を脱離させるときに層状金属水酸化物の層構造が破壊されるという問題点を有している。なお、層状金属水酸化物の層構造が破壊されると、層構造を再構築しない限り当該層状金属水酸化物に対して繰り返して二酸化炭素を吸着および脱離させることができない。

【0011】

本発明の一態様は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、低温条件にて層状金属水酸化物から二酸化炭素を効率良く脱離させることができるとともに、層状金属水酸化物から二酸化炭素を脱離させるときに層状金属水酸化物の層構造の少なくとも一部が破壊されない技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明者は、鋭意研究を行った結果、層状金属水酸化物をナノ粒子化することによって、低温条件にて層状金属水酸化物から二酸化炭素を効率良く脱離できるとともに、層状金属水酸化物から二酸化炭素を脱離させるときに層状金属水酸化物の層構造を少なくとも一部は維持できることを見出し、本発明を完成させるに至った。なお、現在まで層状金属水酸化物をナノ粒子化したものを二酸化炭素吸収剤として使用した例はない。即ち、本発明は以下の構成を含む。

【0013】

〔１〕平均粒子径が１５０ｎｍ以下である脱離型の層状金属水酸化物を含んでいることを特徴とする、二酸化炭素吸着剤。

【0014】

〔２〕上記脱離型の層状金属水酸化物は、以下の一般式（１）にて示されるホスト層を含むものである、〔１〕に記載の二酸化炭素吸着剤：
［Ｍ^２＋_１−ｘＭ^３＋_ｘ（ＯＨ）_２］ ・・・一般式（１）
（一般式（１）中、Ｍ^２＋は２価の金属イオンを示し、Ｍ^３＋は３価の金属イオンを示し、ｘは０＜ｘ＜１の数を示す）。

【0015】

〔３〕上記脱離型の層状金属水酸化物は、上記一般式（１）において、０．３４≦ｘ＜１のものであることを特徴とする、〔２〕に記載の二酸化炭素吸着剤。

【0016】

〔４〕二酸化炭素を吸着している〔１〕〜〔３〕の何れかに記載の二酸化炭素吸着剤を２００℃以上４００℃以下に加熱する工程を有することを特徴とする、二酸化炭素吸着剤の再生方法。

【0017】

〔５〕平均粒子径が１５０ｎｍ以下である非脱離型の層状金属水酸化物を２００℃以上４００℃以下に加熱する工程を有することを特徴とする、脱離型の層状金属水酸化物の製造方法。

【0018】

〔６〕上記非脱離型の層状金属水酸化物は、以下の一般式（１）にて示されるホスト層を含むものである、〔５〕に記載の製造方法：
［Ｍ^２＋_１−ｘＭ^３＋_ｘ（ＯＨ）_２］ ・・・一般式（１）
（一般式（１）中、Ｍ^２＋は２価の金属イオンを示し、Ｍ^３＋は３価の金属イオンを示し、ｘは０＜ｘ＜１の数を示す）。

【0019】

〔７〕上記非脱離型の層状金属水酸化物は、上記一般式（１）において、０．３４≦ｘ＜１のものであることを特徴とする、〔６〕に記載の製造方法。

【発明の効果】

【0020】

本発明の一態様によれば、低温条件にて層状金属水酸化物から二酸化炭素を脱離できるとともに、層状金属水酸化物から二酸化炭素を脱離させるときに層状金属水酸化物の層構造の少なくとも一部を維持できる。それ故に、本発明の一態様によれば、層状金属水酸化物に対する二酸化炭素の吸着および脱離を、繰り返し行うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】反応時間が４時間、８時間、１６時間、４８時間、または７２時間の水熱合成法によって得られた層状金属水酸化物のナノ粒子と、市販品であるハイドロタルサイト（和光純薬製、以下ＨＴとも呼ぶ）と、の粉末Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）によるＸＲＤピークを示す。

【図2】反応時間が４時間、８時間、１６時間、４８時間、または７２時間の水熱合成法によって得られた層状金属水酸化物のナノ粒子と、市販品であるハイドロタルサイト（和光純薬製、以下ＨＴとも呼ぶ）と、の走査型電子顕微鏡観察（ＳＥＭ）による粒子形状および動的光散乱測定（ＤＬＳ）による平均粒子径を示す。

【図3】反応時間が４時間、８時間、１６時間、４８時間、または７２時間の水熱合成法によって得られた層状金属水酸化物のナノ粒子と、市販品であるハイドロタルサイト（和光純薬製、以下ＨＴとも呼ぶ）と、の結合プラズマ発光分光分析（ＩＣＰ）によるＡｌイオンおよびＭｇイオンの含有量およびＡｌイオンおよびＭｇイオンの含有割合から計算される層状金属水酸化物の組成式について示す。

【図4】応時間が４時間、８時間、１６時間、４８時間、または７２時間の水熱合成法によって得られた層状金属水酸化物のナノ粒子と、市販品であるハイドロタルサイト（和光純薬製、以下ＨＴとも呼ぶ）と、を常温から６００℃まで加温させることによる水および二酸化炭素の脱離量をガスクロマトグラフ質量分析計で測定した結果示す。

【図5】反応時間が４時間の水熱合成法によって得られた層状金属水酸化物のナノ粒子と、市販品であるハイドロタルサイト（和光純薬製、以下ＨＴとも呼ぶ）と、を常温、３５０℃、および６００℃に加温後の層状金属水酸化物の構造を粉末Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）によるＸＲＤピークを示す。

【図6】反応時間が４時間の水熱合成法によって得られた層状金属水酸化物のナノ粒子と、市販品であるハイドロタルサイト（和光純薬製、以下ＨＴとも呼ぶ）と、を二酸化炭素の吸脱着を繰り返した際の二酸化炭素の脱離量をガスクロマトグラフ質量分析計で測定した結果示す。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明の一実施形態について以下に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、以下に説明する各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態や実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態や実施例についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、本明細書中に記載された学術文献及び特許文献の全てが、本明細書中において参考文献として援用される。また、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「Ａ〜Ｂ」は、「Ａ以上、Ｂ以下」を意図する。加えて、本明細書において「層状金属水酸化物」とは、層状複水酸化物（Ｌａｙｅｒｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ：ＬＤＨ）と同じ結晶構造を有する層状金属水酸化物を意図する。

【0023】

〔１．二酸化炭素吸着剤〕
本実施の形態の二酸化炭素吸着剤は、平均粒子径が１５０ｎｍ以下である脱離型の層状金属水酸化物を含んでいる。

【0024】

本明細書において「脱離型の層状金属水酸化物」とは、ゲスト層が脱離しているホスト層を備えている層状金属水酸化物を意図する。このとき、「脱離型の層状金属水酸化物」では、ホスト層から少なくとも一部のゲスト層が脱離していればよく、ホスト層から全てのゲスト層が脱離している必要はない。例えば、ホスト層に対してゲスト層が飽和状態にて吸着しているときのゲスト層の重量を「１」としたとき、「脱離型の層状金属水酸化物」は、ホスト層に対して、０．９以下、より好ましくは０．８以下、より好ましくは０．７以下、より好ましくは０．６以下、より好ましくは０．５以下、より好ましくは０．４以下、より好ましくは０．３以下、より好ましくは０．２以下、最も好ましくは０．１以下のゲスト層が吸着しているものであり得る。

【0025】

一方、本明細書において「非脱離型の層状金属水酸化物」とは、ゲスト層が吸着しているホスト層を備えている層状金属水酸化物を意図する。このとき、「非脱離型の層層状金属水酸化物」では、少なくとも一部のホスト層に対してゲスト層が吸着していればよく、ホスト層に対してゲスト層が飽和状態にて吸着している必要はない。例えば、ホスト層に対してゲスト層が飽和状態にて吸着しているときのゲスト層の重量を「１」としたとき、「非脱離型の層状金属水酸化物」は、ホスト層に対して、０．１よりも多い、０．２よりも多い、０．３よりも多い、０．４よりも多い、０．５よりも多い、より好ましくは０．６よりも多い、より好ましくは０．７よりも多い、より好ましくは０．８よりも多い、最も好ましくは０．９よりも多いゲスト層が吸着しているものであり得る。

【0026】

本実施の形態の二酸化炭素吸着剤では、脱離型の層状金属水酸化物は、平均粒子径が、１５０ｎｍ以下、好ましくは１４０ｎｍ以下、より好ましくは１３０ｎｍ以下、より好ましくは１２０ｎｍ以下、より好ましくは１１０ｎｍ以下、より好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましくは９０ｎｍ以下、より好ましくは８０ｎｍ以下、より好ましくは７０ｎｍ以下、より好ましくは６０ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは４０ｎｍ以下、より好ましくは３０ｎｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ以下、最も好ましくは１０ｎｍ以下である。平均粒子径の下限値は、限定されないが、例えば、０．０１ｎｍ、０．１ｎｍ、１ｎｍ、または５ｎｍであってもよい。当該構成によれば、二酸化炭素吸着剤に吸着した二酸化炭素を低温条件にて脱離することができるとともに、二酸化炭素吸着剤から二酸化炭素を脱離させるときに二酸化炭素吸着剤の少なくとも一部の層構造を維持できる。それ故に、当該構成によれば、二酸化炭素を繰り返して吸着および脱離することができる二酸化炭素吸着剤を実現することができる。

【0027】

平均粒子径は、動的光散乱測定（ＤＬＳ）によって求めることができる。なお、動的光散乱測定は、市販の装置（例えば、大塚電子株式会社製 ＥＬＳＺ−１０００ＺＳ）を用い、当該市販の装置に添付のプロトコルにしたがって行えばよい。

【0028】

上記脱離型の層状金属水酸化物は、以下の一般式（１）にて示されるホスト層を含むものであってもよい：
［Ｍ^２＋_１−ｘＭ^３＋_ｘ（ＯＨ）_２］ ・・・一般式（１）
（一般式（１）中、Ｍ^２＋は２価の金属イオンを示し、Ｍ^３＋は３価の金属イオンを示し、ｘは０＜ｘ＜１の数を示す）。

【0029】

「Ｍ^２＋」としては、特に限定されないが、例えば、Ｍｇ^２＋、Ｆｅ^２＋、Ｚｎ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｍｎ^２＋、Ｎｉ^２＋、Ｃｏ^２＋、Ｃｕ^２＋、および、Ｓｒ^２＋を挙げることができる。一方、「Ｍ^３＋」としては、特に限定されないが、例えば、Ａｌ^３＋、Ｆｅ^３＋、Ｃｒ^３＋、Ｍｎ^３＋、Ｇａ^３＋、および、Ｃｏ^３＋を挙げることができる。一般式（１）における「Ｍ^２＋」と「Ｍ^３＋」との組み合わせは、特に限定されず、Ｍｇ^２＋、Ｆｅ^２＋、Ｚｎ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｍｎ^２＋、Ｎｉ^２＋、Ｃｏ^２＋、Ｃｕ^２＋、および、Ｓｒ^２＋からなる群より選択される任意の「Ｍ^２＋」と、Ａｌ^３＋、Ｆｅ^３＋、Ｃｒ^３＋、Ｍｎ^３＋、Ｇａ^３＋、および、Ｃｏ^３＋からなる群より選択される任意の「Ｍ^３＋」と、の組み合わせであり得る。「Ｍ^２＋」および「Ｍ^３＋」の各々は、単一種類のイオンによって構成されていてもよいが、複数種類のイオンによって構成されていてもよい。つまり、「Ｍ^２＋」および「Ｍ^３＋」の各々は、それぞれの群より選択される複数種類のイオンが混在して構成されるものであってもよい。なお、複数種類のイオンによって構成されている場合には、２種類のイオン、３種類のイオン、４種類のイオン、または、５種類以上のイオンによって構成され得る。

【0030】

二酸化炭素吸着剤に吸着した二酸化炭素をより低温条件にて脱離でき、かつ、二酸化炭素吸着剤から二酸化炭素を脱離させるときに二酸化炭素吸着剤の層構造をより安定に維持できるという観点からは、上述した「Ｍ^２＋」の中では、Ｍｇ^２＋、Ｚｎ^２＋、または、Ｎｉ^２＋がより好ましく、上述した「Ｍ^３＋」の中では、Ａｌ^３＋、または、Ｇａ^３＋がより好ましく、上述した「Ｍ^２＋」と「Ｍ^３＋」との組み合わせの中では、Ｍｇ^２＋とＡｌ^３＋との組み合わせ、Ｚｎ^２＋とＡｌ^３＋との組み合わせ、または、Ｎｉ^２＋とＡｌ^３＋との組み合わせがより好ましいといえる。

【0031】

ｘは、０＜ｘ＜１の数であればよいが、０．３４≦ｘ＜１の数であることが好ましく、０．３５≦ｘ＜１の数であることが更に好ましい。これらｘの値の範囲では、ｘの上限値は「１未満」となっているが、当該上限値に限定されず、上限値は「０．９０以下」、「０．８０以下」、「０．７０以下」、「０．６０以下」、「０．５０以下」、または、「０．４０以下」であってもよい。当該構成によれば、二酸化炭素吸着剤に吸着した二酸化炭素を低温条件にて脱離することができるとともに、二酸化炭素吸着剤から二酸化炭素を脱離させるときに二酸化炭素吸着剤の層構造の少なくとも一部を維持できる。それ故に、当該構成によれば、二酸化炭素を繰り返して吸着および脱離することができる二酸化炭素吸着剤を実現することができる。

【0032】

本実施の形態の二酸化炭素吸着剤に含まれている脱離型の層状金属水酸化物の量は、特に限定されず、例えば、二酸化炭素吸着剤を１００重量％とした場合に、０．００１重量％〜１００重量％であってもよく、０．０１重量％〜１００重量％であってもよく、０．１重量％〜１００重量％であってもよく、０．１重量％〜９５重量％であってもよく、０．１重量％〜９０重量％であってもよく、０．１重量％〜８０重量％であってもよく、０．１重量％〜７０重量％であってもよく、０．１重量％〜６０重量％であってもよく、０．１重量％〜５０重量％であってもよく、０．１重量％〜４０重量％であってもよく、０．１重量％〜３０重量％であってもよく、０．１重量％〜２０重量％であってもよく、０．１重量％〜１０重量％であってもよい。

【0033】

本実施の形態の二酸化炭素吸着剤は、脱離型の層状金属水酸化物以外の成分を含有し得る。これらの成分としては、例えば、非脱離型の層状金属水酸化物、および、脱離型および／または非脱離型の層状金属水酸化物を担持する担体（例えば、多孔質の担体）、を挙げることができる。

【0034】

本実施の形態の二酸化炭素吸着剤に含まれている脱離型の層状金属水酸化物以外の成分の量は、特に限定されず、例えば、二酸化炭素吸着剤を１００重量％とした場合に、０重量％〜９９．９９９重量％であってもよく、０重量％〜９９．９９重量％であってもよく、０重量％〜９９．９重量％であってもよく、５重量％〜９９．９重量％であってもよく、１０重量％〜９９．９重量％であってもよく、２０重量％〜９９．９重量％であってもよく、３０重量％〜９９．９重量％であってもよく、４０重量％〜９９．９重量％であってもよく、５０重量％〜９９．９重量％であってもよく、６０重量％〜９９．９重量％であってもよく、７０重量％〜９９．９重量％であってもよく、８０重量％〜９９．９重量％であってもよく、９０重量％〜９９．９重量％であってもよい。

【0035】

本実施の形態の二酸化炭素吸着剤は、後述する〔２．二酸化炭素吸着剤の再生方法〕および／または〔３．脱離型の層状金属水酸化物の製造方法〕にしたがって作製することができる。水熱合成法にしたがって層状金属水酸化物を作製すると、大気中に存在する二酸化炭素がホスト層に吸着して、後述する一般式（２）にて示される「非脱離型の層状金属水酸化物」が形成され得る。例えば、当該「非脱離型の層状金属水酸化物」を２００℃以上４００℃以下、好ましくは２００℃以上３９０℃以下、より好ましくは２００℃以上３８０℃以下、より好ましくは２００℃以上３７０℃以下、より好ましくは２００℃以上３６０℃以下、より好ましくは２００℃以上３５０℃以下、より好ましくは２００℃以上３２０℃以下、より好ましくは２００℃以上３００℃以下、より好ましくは２００℃以上２７０℃以下、より好ましくは２００℃以上２５０℃以下、最も好ましくは２００℃以上２２０℃以下に加熱することによって、本実施の形態の二酸化炭素吸着剤を作製することができる。

【0036】

〔２．二酸化炭素吸着剤の再生方法〕
本実施の形態の二酸化炭素吸着剤の再生方法は、二酸化炭素を吸着している二酸化炭素吸着剤を２００℃以上４００℃以下、好ましくは２００℃以上３９０℃以下、より好ましくは２００℃以上３８０℃以下、より好ましくは２００℃以上３７０℃以下、より好ましくは２００℃以上３６０℃以下、より好ましくは２００℃以上３５０℃以下、より好ましくは２００℃以上３２０℃以下、より好ましくは２００℃以上３００℃以下、より好ましくは２００℃以上２７０℃以下、より好ましくは２００℃以上２５０℃以下、最も好ましくは２００℃以上２２０℃以下に加熱する工程を有している。

【0037】

換言すれば、本実施の形態の二酸化炭素吸着剤の再生方法は、脱離型の層状金属水酸化物を含む二酸化炭素吸着剤に二酸化炭素が吸着することにより、非脱離型の層状金属水酸化物を含む二酸化炭素吸着剤となった二酸化炭素吸着剤を２００℃以上４００℃以下、好ましくは２００℃以上３９０℃以下、より好ましくは２００℃以上３８０℃以下、より好ましくは２００℃以上３７０℃以下、より好ましくは２００℃以上３６０℃以下、より好ましくは２００℃以上３５０℃以下、より好ましくは２００℃以上３２０℃以下、より好ましくは２００℃以上３００℃以下、より好ましくは２００℃以上２７０℃以下、より好ましくは２００℃以上２５０℃以下、最も好ましくは２００℃以上２２０℃以下に加熱する工程を有している。

【0038】

ここで、二酸化炭素を吸着する前の二酸化炭素吸着剤については、上述した〔１．二酸化炭素吸着剤〕の欄で既に説明したので、ここでは、その説明を省略する。

【0039】

二酸化炭素を吸着している二酸化炭素吸着剤は、平均粒子径が１５０ｎｍ以下である非脱離型の層状金属水酸化物を含み得る。

【0040】

上記非脱離型の層状金属水酸化物は、平均粒子径が、１５０ｎｍ以下、好ましくは１４０ｎｍ以下、より好ましくは１３０ｎｍ以下、より好ましくは１２０ｎｍ以下、より好ましくは１１０ｎｍ以下、より好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましくは９０ｎｍ以下、より好ましくは８０ｎｍ以下、より好ましくは７０ｎｍ以下、より好ましくは６０ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは４０ｎｍ以下、より好ましくは３０ｎｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ以下、最も好ましくは１０ｎｍ以下である。平均粒子径の下限値は、限定されないが、例えば、０．０１ｎｍ、０．１ｎｍ、１ｎｍ、または５ｎｍであってもよい。当該構成によれば、二酸化炭素吸着剤に吸着した二酸化炭素を低温条件にて脱離することができるとともに、二酸化炭素吸着剤から二酸化炭素を脱離させるときに二酸化炭素吸着剤の層構造の少なくとも一部を維持できる。それ故に、当該構成によれば、二酸化炭素を繰り返して吸着および脱離することができる能力を維持した二酸化炭素吸着剤を再生することができる。

【0041】

平均粒子径は、動的光散乱測定（ＤＬＳ）によって求めることができる。なお、動的光散乱測定は、市販の装置（例えば、大塚電子株式会社製 ＥＬＳＺ−１０００ＺＳ）を用い、当該市販の装置に添付のプロトコルにしたがって行えばよい。

【0042】

上記非脱離型の層状金属水酸化物は、以下の一般式（１）にて示されるホスト層を含むものであってもよい：
［Ｍ^２＋_１−ｘＭ^３＋_ｘ（ＯＨ）_２］ ・・・一般式（１）、
より具体的に、上記非脱離型の層状金属水酸化物は、以下の一般式（２）にて示されるホスト層およびゲスト層の複合体を含むものであってもよい：
［Ｍ^２＋_１−ｘＭ^３＋_ｘ（ＯＨ）_２（ＣＯ_３）_ｘ／２・ｍＨ_２Ｏ］ ・・・一般式（２）
（一般式（１）および一般式（２）中、Ｍ^２＋は２価の金属イオンを示し、Ｍ^３＋は３価の金属イオンを示し、ｘは０＜ｘ＜１の数を示し、ｍは０以上の数を示す）。

【0043】

「Ｍ^２＋」としては、特に限定されないが、例えば、Ｍｇ^２＋、Ｆｅ^２＋、Ｚｎ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｍｎ^２＋、Ｎｉ^２＋、Ｃｏ^２＋、Ｃｕ^２＋、および、Ｓｒ^２＋を挙げることができる。一方、「Ｍ^３＋」としては、特に限定されないが、例えば、Ａｌ^３＋、Ｆｅ^３＋、Ｃｒ^３＋、Ｍｎ^３＋、Ｇａ^３＋、および、Ｃｏ^３＋を挙げることができる。一般式（１）および一般式（２）における「Ｍ^２＋」と「Ｍ^３＋」との組み合わせは、特に限定されず、Ｍｇ^２＋、Ｆｅ^２＋、Ｚｎ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｍｎ^２＋、Ｎｉ^２＋、Ｃｏ^２＋、Ｃｕ^２＋、および、Ｓｒ^２＋からなる群より選択される任意の「Ｍ^２＋」と、Ａｌ^３＋、Ｆｅ^３＋、Ｃｒ^３＋、Ｍｎ^３＋、Ｇａ^３＋、および、Ｃｏ^３＋からなる群より選択される任意の「Ｍ^３＋」と、の組み合わせであり得る。「Ｍ^２＋」および「Ｍ^３＋」の各々は、単一種類のイオンによって構成されていてもよいが、複数種類のイオンによって構成されていてもよい。つまり、「Ｍ^２＋」および「Ｍ^３＋」の各々は、それぞれの群より選択される複数種類のイオンが混在して構成されるものであってもよい。なお、複数種類のイオンによって構成されている場合には、２種類のイオン、３種類のイオン、４種類のイオン、または、５種類以上のイオンによって構成され得る。

【0044】

二酸化炭素吸着剤に吸着した二酸化炭素をより低温条件にて脱離でき、かつ、二酸化炭素吸着剤から二酸化炭素を脱離させるときに二酸化炭素吸着剤の層構造をより安定に維持できるという観点からは、上述した「Ｍ^２＋」の中では、Ｍｇ^２＋、Ｚｎ^２＋、または、Ｎｉ^２＋がより好ましく、上述した「Ｍ^３＋」の中では、Ａｌ^３＋、または、Ｇａ^３＋がより好ましく、上述した「Ｍ^２＋」と「Ｍ^３＋」との組み合わせの中では、Ｍｇ^２＋とＡｌ^３＋との組み合わせ、Ｚｎ^２＋とＡｌ^３＋との組み合わせ、または、Ｎｉ^２＋とＡｌ^３＋との組み合わせがより好ましいといえる。

【0045】

ｘは、０＜ｘ＜１の数であればよいが、０．３４≦ｘ＜１の数であることが好ましく、０．３５≦ｘ＜１の数であることが更に好ましい。これらｘの値の範囲では、ｘの上限値は「１未満」となっているが、当該上限値に限定されず、上限値は「０．９０以下」、「０．８０以下」、「０．７０以下」、「０．６０以下」、「０．５０以下」、または、「０．４０以下」であってもよい。当該構成によれば、二酸化炭素吸着剤に吸着した二酸化炭素を低温条件にて脱離することができるとともに、二酸化炭素吸着剤から二酸化炭素を脱離させるときに二酸化炭素吸着剤の層構造の少なくとも一部を維持できる。それ故に、当該構成によれば、二酸化炭素を繰り返して吸着および脱離することができる能力を維持した二酸化炭素吸着剤を再生することができる。

【0046】

ｍは、０以上の数であればよいが、０．１≦ｍ≦１０の数であることが好ましく、０．３≦ｍ≦５の数であることが更に好ましい。当該構成によれば、二酸化炭素吸着剤に吸着した二酸化炭素を低温条件にて脱離することができるとともに、二酸化炭素吸着剤から二酸化炭素を脱離させるときに二酸化炭素吸着剤の層構造の少なくとも一部を維持できる。それ故に、当該構成によれば、二酸化炭素を繰り返して吸着および脱離することができる能力を維持した二酸化炭素吸着剤を再生することができる。

【0047】

本実施の形態の二酸化炭素吸着剤の再生方法は、二酸化炭素を吸着している二酸化炭素吸着剤を２００℃以上４００℃以下に加熱する工程を有している。当該工程では、二酸化炭素を吸着している二酸化炭素吸着剤を、２００℃以上３９０℃以下、２００℃以上３８０℃以下、２００℃以上３７０℃以下、２００℃以上３６０℃以下、２００℃以上３５０℃以下、２００℃以上３２０℃以下、２００℃以上３００℃以下、２００℃以上２７０℃以下、２００℃以上２５０℃以下、または、２００℃以上２２０℃以下に加熱してもよい。本実施の形態に用いられる二酸化炭素吸着剤であれば、低温であっても効率よく二酸化炭素を脱離することができ、かつ、二酸化炭素吸着剤の構造を安定に維持することができる。低温にて効率よく二酸化炭素を脱離することができれば、（ｉ）安価かつ簡便な加熱装置によって二酸化炭素吸着剤を所望の温度に加熱することができる、および、（ｉｉ）加熱に必要なエネルギー（燃料および／または電力）を節約することができる、等の利点がある。一方、二酸化炭素吸着剤の構造を安定に維持することができれば、（ｉｉｉ）二酸化炭素吸着剤を繰り返し用いることによって、二酸化炭素を回収するためのコストを低減することができる、および、（ｉｖ）二酸化炭素吸着剤を繰り返し用いることによって、二酸化炭素吸着剤の交換に要する煩雑な作業を省略することができる、等の利点がある。

【0048】

上記非脱離型の層状金属水酸化物は、結晶子サイズに特に制限はないが、０〜１５０ｎｍ、より好ましくは５〜１５０ｎｍ、より好ましくは１０〜１５０ｎｍ、より好ましくは１３〜１５０ｎｍ、より好ましくは１４〜１５０ｎｍ、より好ましくは１５〜１５０ｎｍ、より好ましくは１６〜１５０ｎｍ、より好ましくは１７〜１５０ｎｍ、よりこのましくは１８〜１５０ｎｍ、より好ましくは１９〜１５０ｎｍ、最も好ましくは２０〜１５０ｎｍのものである。なお、上述した結晶子サイズの上限値は、１５０ｎｍに限定されず、５０ｎｍ、１００ｎｍ、または、１５０ｎｍであり得る。当該構成によれば、二酸化炭素吸着剤に吸着した二酸化炭素を低温条件にて脱離することができるとともに、二酸化炭素吸着剤から二酸化炭素を脱離させるときに二酸化炭素吸着剤の層構造の少なくとも一部を維持できる。それ故に、当該構成によれば、二酸化炭素を繰り返して吸着および脱離することができる能力を維持した二酸化炭素吸着剤を再生することができる。

【0049】

結晶子サイズは、周知の粉末Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）によって観察される（００３）回折線から求めることができる。

【0050】

〔３．脱離型の層状金属水酸化物の製造方法〕
本実施の形態の脱離型の層状金属水酸化物の製造方法は、平均粒子径が１５０ｎｍ以下である非脱離型の層状金属水酸化物を２００℃以上４００℃以下に加熱する工程を有している。

【0051】

「非脱離型の層状金属水酸化物」、「非脱離型の層状金属水酸化物の平均粒子径」および「加熱する工程の温度」としては、上述した〔１．二酸化炭素吸着剤〕および／または〔２．二酸化炭素吸着剤の再生方法〕に記載の構成と同じ構成を用いることができる。

【0052】

例えば、本実施の形態の脱離型の層状金属水酸化物の製造方法では、上記非脱離型の層状金属水酸化物は、以下の一般式（１）にて示されるホスト層を含むものであってもよい：
［Ｍ^２＋_１−ｘＭ^３＋_ｘ（ＯＨ）_２］ ・・・一般式（１）
（一般式（１）中、Ｍ^２＋は２価の金属イオンを示し、Ｍ^３＋は３価の金属イオンを示し、ｘは０＜ｘ＜１の数を示す）。

【0053】

例えば、本実施の形態の脱離型の層状金属水酸化物の製造方法では、上記非脱離型の層状金属水酸化物は、上記一般式（１）において、０．３４≦ｘ＜１のものであってもよい。

【実施例】

【0054】

＜１．層状金属水酸化物のナノ粒子の製造＞
以下に、本実施例における層状金属水酸化物のナノ粒子の製造方法を説明する。なお、本実施例では、水熱合成法にしたがって、様々な粒径の層状金属水酸化物のナノ粒子を製造した。

【0055】

まず、０．６Ｍ ＭｇＣｌ_２水溶液（５ｍＬ）と、０．２Ｍ ＡｌＣｌ_３水溶液（５ｍＬ）とを混合して、ＭｇＣｌ_２の最終濃度が０．３Ｍであり、かつ、ＡｌＣｌ_３の最終濃度が０．１Ｍである、溶液Ａ（１０ｍＬ）を調製した。

【0056】

別途、０．３Ｍ ＮａＯＨ水溶液（２０ｍＬ）と、０．０２６Ｍ Ｎａ_２ＣＯ_３水溶液（２０ｍＬ）とを混合して、ＮａＯＨの最終濃度が０．１５Ｍであり、かつ、Ｎａ_２ＣＯ_３の最終濃度が０．０１３Ｍである、溶液Ｂ（４０ｍＬ）を調製した。

【0057】

２００ｍＬ容量の三角フラスコに溶液Ｂを加え、当該三角フラスコ内の溶液Ｂを撹拌しながら、当該溶液Ｂに対して溶液Ａを加えた。その後、溶液Ａと溶液Ｂとの混合物を室温にて１０分間撹拌し、白色の生成物を形成させた。

【0058】

溶液Ａと溶液Ｂとの混合物を遠心分離し、白色の沈殿物を回収した。当該沈殿物をイオン交換水によって２回洗浄した。

【0059】

洗浄後の沈殿物を４０ｍＬのイオン交換水に懸濁し、水熱合成法にしたがって、層状金属水酸化物のナノ粒子を製造した。なお、反応条件は１００℃とし、反応時間は、４時間、８時間、１６時間、４８時間、または７２時間とした。なお、水熱合成法の詳細については、ＡＵ２００５３１８８６２Ａ１に記載の方法にしたがった。

【0060】

水熱合成の時間が経過するにつれて、沈殿物を含むイオン交換水の白濁度が増すことが確認できた（図示せず）。

【0061】

＜２．粉末Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）＞
以下に、粉末Ｘ線回折測定の試験方法、および、試験結果について説明する。なお、当該試験には、＜１．層状金属水酸化物のナノ粒子の製造＞の欄に記載の反応時間が４時間、８時間、１６時間、４８時間、または７２時間の水熱合成法によって得られた層状金属水酸化物のナノ粒子を用い、比較対照試験には、市販品であるハイドロタルサイト（和光純薬製、以下ＨＴとも呼ぶ）を用いた。

【0062】

以下に、粉末Ｘ線回折測定の試験方法について説明する。
（使用機材）
Ｘ線回折装置：Ｄ８−ＡＤＶＡＮＣＥ（Ｂｕｒｋｅｒ ＡＸＳ株式会社製）
ディテクター：Ｄ８−ＡＤＶＡＮＣＥ ＶＡＮＴＥＣ（Ｂｕｒｋｅｒ ＡＸＳ株式会社製）
測定線源：波長１．５４１８ÅのＣｕ Ｋα
フィルター：Ｎｉ
（測定条件）
Ｘ線管負荷：４０ｍＡ、３５ｋＶ
測定角度：５．０−７０．０ｄｅｇ
サンプリング間隔：０．００７ｄｅｇ
発散スリット（入射）：０．６ｍｍ
受光スリットＤｅｔｅｃｔｏｒ Ｓｌｉｔ：１２．０９ｍｍ
Ａｎｔｉｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｌｉｔ：７．８７ｍｍ
ディテクター受光角：３．００°
次いで、粉末Ｘ線回折測定の試験結果について説明する。

【0063】

図１にＸＲＤピークを示す。（ａ）は反応時間を４時間、（ｂ）は反応時間を８時間、（ｃ）は反応時間を１６時間、（ｄ）は反応時間を４８時間、（ｅ）は反応時間を７２時間、として作製した層状金属水酸化物ナノ粒子のＸＲＤピークを示し、（ｆ）は市販品であるハイドロタルサイトのＸＲＤピークを示す。

【0064】

以降、（ａ）から（ｅ）の符号は、各々、水熱合成法の反応時間を、４時間、８時間、１６時間、４８時間、および７２時間として製造した層状金属水酸化物のナノ粒子の試験結果を示し、（ｆ）は、市販品であるハイドロタルサイトの試験結果を示す。

【0065】

図１に記載の（００３）および（００６）は層状金属水酸化物特有のピークを示す。（ａ）から（ｅ）および（ｆ）のすべてに上記ピークが認められた。そのため、本発明の製法による層状金属水酸化物ナノ粒子は、反応時間を変更しても市販品のハイドロタルサイトと同様の層構造を有していることが明らかになった。

【0066】

更に、（００３）回折線を用いた周知の方法によって算出した結晶子サイズは、（ａ）〜（ｆ）の各々について、１３．４ｎｍ、１３．１ｎｍ、１４．５ｎｍ、１７．１ｎｍ、１７．０ｎｍ、および、２０．３ｎｍであった。

【0067】

＜３．走査型電子顕微鏡観察（ＳＥＭ）および動的光散乱測定（ＤＬＳ）＞
以下に、走査型電子顕微鏡観察の試験方法、および、試験結果について説明する。また、以下に、動的光散乱測定の試験方法、および、試験結果について説明する。なお、当該試験には、＜１．層状金属水酸化物のナノ粒子の製造＞の欄に記載されている反応時間が４時間、８時間、１６時間、４８時間、または７２時間の水熱合成法によって得られた層状金属水酸化物のナノ粒子を用い、比較対照試験には、市販品であるハイドロタルサイト（和光純薬製、以下ＨＴとも呼ぶ）を用いた。

【0068】

以下に、走査型電子顕微鏡観察の試験方法について説明する。
（使用機器）
走査型電子顕微鏡：Ｓ４８００（日立製）
（測定条件）
加速電圧：１５ｋＶ（通常時）
２０ｋＶ（ＥＤＸ使用時）
次いで、走査型電子顕微鏡観察の試験結果について説明する。

【0069】

図２に（ａ）から（ｆ）のＳＥＭによる観察画像を示す。（ａ）から（ｅ）はすべて六角形の板状結晶が認められ、反応時間の増加に伴う粒子径の増大傾向が認められた。一方、（ｆ）は結晶が凝集しているためのため、結晶の形状は確認できなかった。

【0070】

以下に、動的光散乱測定の試験方法について説明する。
（使用機器）
動的光散乱測定器：ＥＬＳＺ‐１０００ＺＳ（大塚電子株式会社製）
次いで、動的光散乱測定の試験結果について説明する。

【0071】

（ａ）から（ｆ）のそれぞれの平均粒子径は、（ａ）は約６１ｎｍ、（ｂ）は約７０ｎｍ、（ｃ）は約８２ｎｍ、（ｄ）は約９８ｎｍ、（ｅ）は約１１６ｎｍであった。

【0072】

＜４．結合プラズマ発光分光分析（ＩＣＰ）＞
以下に、結合プラズマ発光分光分析の試験方法、および、試験結果について説明する。なお、当該試験には、＜１．層状金属水酸化物のナノ粒子の製造＞の欄に記載の反応時間が４時間、８時間、１６時間、４８時間、または７２時間の水熱合成法によって得られた層状金属水酸化物のナノ粒子を用い、比較対照試験には、市販品であるハイドロタルサイト（和光純薬製、以下ＨＴとも呼ぶ）を用いた。

【0073】

以下に、結合プラズマ発光分光分析の試験方法について説明する。
（使用機器）
ＩＣＰ測定装置：ｉＣＡＰ６５００（サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製）
（測定条件）
測定元素：ＡｌおよびＭｇ
測定方向：アキシャル
試料形態：液体
検量線条件：絶対検量線法
（試料調整方法）
試料１０ｍｇを１ｍｌのＮＨＯ_３に溶解させ、超純水で５０ｍｌに定容した。定容した試料を５倍希釈し測定用試料とした。

【0074】

Ａｌ用標準溶液として、２．０、４．０、６．０および８．０ｐｐｍのＡｌ（ＮＯ_３）_３・９Ｈ_２Ｏを含む溶液を調整し、当該溶液を用いて検量線を作成した。

【0075】

Ｍｇ用標準溶液として、用いて２．５、５．０、７．５、および１０ｐｐｍのＭｇ（ＮＯ_３）_２・６Ｈ_２Ｏを含む溶液を調整し、当該溶液を用いて検量線を作成した。

【0076】

次いで、結合プラズマ発光分光分析の試験結果について説明する。

【0077】

図３に（ａ）から（ｆ）に含まれるＡｌおよびＭｇの含有量、および組成について示す。

【0078】

図３の（ａ）から（ｅ）に示されるように、層状金属水酸化物ナノ粒子が含有する金属イオン（Ａｌイオンの含有量およびＭｇイオンの含有量を加えたもの）に対するＡｌイオンの含有割合に差が認められず一般式（１）のｘが一定となった。そのため、反応時間による組成への影響はないことが明らかになった。また、層状金属水酸化物ナノ粒子の原料として炭酸ナトリウムを用いており、さらに当該層状金属水酸化物ナノ粒子がゲスト層へ炭酸イオンを挿入しやすい性質を有するため、陰イオンとして炭酸イオンが選択的に挿入されている。

【0079】

図３の（ｆ）に示されるように、市販のハイドロタルサイトは、水熱合成法で調製した層状金属水酸化物ナノ粒子とは異なる組成を有していた。

【0080】

＜５．二酸化炭素および水の脱離挙動観察試験＞
以下に、二酸化炭素および水の脱離挙動観察試験の試験方法、および、試験結果について説明する。なお、当該試験には、＜１．層状金属水酸化物のナノ粒子の製造＞の欄に記載の反応時間が４時間、８時間、１６時間、４８時間、または７２時間の水熱合成法によって得られた層状金属水酸化物のナノ粒子を用い、比較対照試験には、市販品であるハイドロタルサイト（和光純薬製、以下ＨＴとも呼ぶ）を用いた。

【0081】

以下に、二酸化炭素および水の脱離挙動観察試験の試験方法について説明する。
（使用機器）
質量分析計：ＪＭＳ−Ｑ１０５０ＧＣ（日本電子株式会社製）
キャリアガス：Ａｒ（１００ｃｃ／ｍｉｎ．）
（測定条件）
石英管セルに石英ウールと約３０ｍｇの層状金属水酸化物試料を入れ、電気炉で６００℃まで１０℃／ｍｉｎで昇温し、脱離した二酸化炭素および水をガスクロマトグラフ質量分析計にて分析を行った。

【0082】

次いで、二酸化炭素および水の脱離挙動観察試験の試験結果について説明する。

【0083】

図４に、（ａ）から（ｅ）の層状金属水酸化物ナノ粒子、および、（ｆ）のハイドロタルサイトにおける水および二酸化炭素の脱離挙動について示す。

【0084】

図４上部は水の離脱挙動について示したものであり、（ａ）から（ｆ）では、水の脱離挙動に差が認められなかった。また、水の脱離挙動観察試験において２２０℃、３３０℃、および４００℃付近にピークが観察された。これらは、典型的なＭｇＡｌ−ＬＤＨ−ＣＯ_３粒子（金属イオンとしてＭｇイオンとＡｌイオンを用い、ゲスト層に炭酸ガスが挿入された層状金属水酸化物粒子）の熱分解時における、水の離脱挙動であると考えられる。具体的に、約２２０℃の水の脱離は、層間（ゲスト層）に含まれる水の脱離であると考えられる。約３３０℃の水の脱離は、Ａｌ−ＯＨの縮合脱水に起因する水の脱離であると考えられる。約４００℃の水の脱離は、Ｍｇ−ＯＨの縮合脱水および炭酸イオンの分解に起因する水の脱離であると考えられる。

【0085】

図４下部は二酸化炭素の脱離挙動について示したものであり、（ｆ）に示す市販のハイドロタルサイトでは４００℃未満での二酸化炭素の脱離がほとんど認められなかった。一方、（ａ）から（ｅ）に示す層状金属水酸化物ナノ粒子では反応時間の短いものほど（換言すれば、平均粒子径が小さいものほど）低温（３５０℃付近）での二酸化炭素の離脱が多いことが明らかになった。

【0086】

低温での二酸化炭素の離脱の要因を調べるため、（ａ）に示す層状金属水酸化物ナノ粒子の層構造と、（ｆ）に示すハイドロタルサイトの層構造とについて、ＸＲＤを用いて評価した。

【0087】

図５に、（ａ）と（ｆ）とにおける、常温、３５０℃、および６００℃におけるＸＲＤピークを示す。（ａ）と（ｆ）とは、共に、常温、３５０℃においては層構造を維持している。しかし、（ａ）と（ｆ）とは、共に、６００℃においては層構造が破壊されていることが認められた。このことは、層状金属水酸化物ナノ粒子の３５０℃未満における二酸化炭素の離脱は、層構造の変化に起因しないことを示しており、層状金属水酸化物粒子をナノ粒子化することにより発現した性質と考えられる。

【0088】

＜６．二酸化炭素の吸着脱離試験＞
以下に、二酸化炭素の吸着脱離試験の試験方法、および、試験結果について説明する。なお、当該試験には、＜１．層状金属水酸化物のナノ粒子の製造＞の欄に記載の反応時間が４時間の水熱合成法によって得られた層状金属水酸化物のナノ粒子を用い、比較対照試験には、市販品であるハイドロタルサイト（和光純薬製、以下ＨＴとも呼ぶ）を用いた。

【0089】

以下に、二酸化炭素の吸着脱離試験の試験方法について説明する。
（使用機器）
質量分析計：ＪＭＳ−Ｑ１０５０ＧＣ（日本電子株式会社製）
（測定方法）
（１）石英管セルに石英ウールと約３０ｍｇの層状金属水酸化物試料（（ａ）または（ｆ））とを入れた。
（２）アルゴン１００ｃｃ／ｍｉｎ．流通環境下で、電気炉を用いて層状金属水酸化物試料を２００℃まで加熱し、約１時間恒温を維持した。
（３）層状金属水酸化物試料を３５０℃まで加熱し、層状金属水酸化物試料から二酸化炭素を離脱させた。
（４）二酸化炭素離脱後、層状金属水酸化物試料を２００℃まで冷却して、当該層状金属水酸化物試料に１％二酸化炭素とアルゴンとの混合ガス１００ｃｃ／ｍｉｎ．、および、水１．２ｃｃ／ｈを１時間接触させることにより、層状金属水酸化物試料へ二酸化炭素を再吸着させた。
（５）系内に残留している二酸化炭素をアルゴンで置換した。

【0090】

上記工程（３）から（５）を１サイクルとした工程を複数回行い、各工程における二酸化炭素離脱量をガスクロマトグラフ質量分析計にて測定した。

【0091】

次いで、二酸化炭素の吸着脱離試験の試験結果について説明する。

【0092】

図６において、「０サイクル」は、上記（１）から（３）を行った時の二酸化炭素の離脱量を示し、「１サイクル」は、上記（４）、（５）および（３）を１回目に行った際の二酸化炭素の離脱量を示し、「２サイクル」は、上記（４）、（５）および（３）を２回目に行った際の二酸化炭素の脱離量を示す。

【0093】

（ｆ）では、層構造を保ち得る条件下で二酸化炭素を離脱させても二酸化炭素の再離脱が認められなかった。一方、（ａ）では、（ｆ）に比べて０サイクル目での二酸化炭素の離脱量が多く、かつ、二酸化炭素の再吸着および再離脱が認められた。

【産業上の利用可能性】

【0094】

本発明による二酸化炭素吸着剤は継続的に二酸化炭素が排出される発電施設などに利用することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】