特許 7541333 二酸化炭素吸着剤、二酸化炭素吸着剤の再生方法、および、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】

(24)【登録日】2024-08-20

(45)【発行日】2024-08-28

(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、層状金属水酸化物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B01J 20/08 20060101AFI20240821BHJP

   B01J 20/30 20060101ALI20240821BHJP

   B01J 20/34 20060101ALI20240821BHJP

   C01F 7/78 20220101ALI20240821BHJP

【ＦＩ】

B01J20/08 C

B01J20/30

B01J20/34 H

C01F7/78

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020146175

(22)【出願日】2020-08-31

(65)【公開番号】P2022041132

(43)【公開日】2022-03-11

【審査請求日】2023-04-05

(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】弁理士法人 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】樽谷 直紀

(72)【発明者】

【氏名】川下 実央

(72)【発明者】

【氏名】福▲崎▼ 亮太

【審査官】小久保 勝伊

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－２５５４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４２６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５１５６９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／２６０９９０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｊ ２０／０８

Ｂ０１Ｊ ２０／３０

Ｂ０１Ｊ ２０／３４

Ｃ０１Ｆ ７／７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭酸イオン以外のオキソアニオンを含む層状金属水酸化物を有しており、
前記層状金属水酸化物は、以下の式（１）にて示されるホスト層を含むものである、二酸化炭素吸着剤：
［Ｍ ^２＋ _１－ｘ Ｍ ^３＋ _ｘ （ＯＨ） _２－ｃ Ｏ _{（ｃ／２）} （ＡＯ _ｍ ^ｎ－ ） _ｙ ］・ｂＨ _２ Ｏ ・・・（１）
（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、Ａは酸素以外の原子を示し、ｂは０以上の数を示し、ｃは０≦ｃ＜２の数を示し、ｘは０＜ｘ＜１の数を示し、ｙは０．００５≦ｙ≦０．０８５の数を示し、ｍは８以下の自然数を示し、ｎは６以下の自然数を示す）。

【請求項2】

前記層状金属水酸化物は、平均粒子径が１５０ｎｍ以下である、請求項１に記載の二酸化炭素吸着剤。

【請求項3】

二酸化炭素を吸着している請求項１または２に記載の二酸化炭素吸着剤を、５０℃以上４００℃以下に加熱する工程を有する、二酸化炭素吸着剤の再生方法。

【請求項4】

炭酸イオン以外のオキソアニオンを含む層状金属水酸化物を有する二酸化炭素吸着剤の製造方法であって、
複数種類の金属イオンと、炭酸イオンとを混合して混合物を得る混合工程と、
前記混合物を水熱合成した後、生成した不溶物を回収する回収工程と、を含み、
（ｉ）前記混合工程で、前記混合物に対して、さらに炭酸イオン以外のオキソアニオンを混合するか、または、
（ｉｉ）前記回収工程で、回収した後の前記不溶物に炭酸イオン以外のオキソアニオンを添加し、
前記層状金属水酸化物は、以下の式（１）にて示されるホスト層を含むものである、層状金属水酸化物を有する二酸化炭素吸着剤の製造方法：
［Ｍ ^２＋ _１－ｘ Ｍ ^３＋ _ｘ （ＯＨ） _２－ｃ Ｏ _{（ｃ／２）} （ＡＯ _ｍ ^ｎ－ ） _ｙ ］・ｂＨ _２ Ｏ ・・・（１）
（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、Ａは酸素以外の原子を示し、ｂは０以上の数を示し、ｃは０≦ｃ＜２の数を示し、ｘは０＜ｘ＜１の数を示し、ｙは０．００５≦ｙ≦０．０８５の数を示し、ｍは８以下の自然数を示し、ｎは６以下の自然数を示す）。

【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、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】

従来一般的な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＋・ｂＨ_２Ｏ［Ａｎ^ａ－ _ｘ／ａ］^ｘ－にて示され、このとき、ホスト層は、［Ｍ^２＋ _１－ｘＭ^３＋ _ｘ（ＯＨ）_２］^ｘ＋・ｂＨ_２Ｏにて示され、ゲスト層は、［Ａｎ^ａ－ _ｘ／ａ］^ｘ－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、水とを含み、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る水酸化物シートであってよい。また、ホスト層は、上述の水酸化物シートが積層して層状結晶構造を形成したものであってもよい。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、正電荷を有している。

【0005】

一方、ゲスト層は、陰イオン（Ａｎ^ａ－：Ｃｌ^－またはＣＯ_３ ^２－等）を含み、さらに、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、特許文献１には、ゲスト層に含まれる陰イオンとして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。また、当該特許文献は、層状金属水酸化物への二酸化炭素の吸着および脱離について開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２０１９－０４２６３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

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℃を超える高温条件）が必要である。また、このような高温条件では、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。特許文献１に記載の層状金属水酸化物によれば、層状金属水酸化物の層構造の破壊が起こりにくい温度条件にて二酸化炭素を脱離させることができる。しかしながら、エネルギー効率の観点からは、層状金属水酸化物から二酸化炭素を脱離させる温度条件について、依然として改善の余地がある。

【0011】

本発明の一態様は、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技術を提供することを目的とする。

【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、炭酸イオン以外のオキソアニオンを含む層状金属水酸化物によれば、低温条件にて層状金属水酸化物から二酸化炭素を効率良く脱離できることを見出し、本発明を完成させるに至った。即ち、本発明は以下の構成を含む。

【0013】

〔１〕炭酸イオン以外のオキソアニオンを含む層状金属水酸化物を有している、二酸化炭素吸着剤。

【0014】

〔２〕前記層状金属水酸化物は、以下の式（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－ｃＯ_{（ｃ／２）}（ＡＯ_ｍ ^ｎ－）_ｙ］・ｂＨ_２Ｏ ・・・（１）
（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、Ａは酸素以外の原子を示し、ｂは０以上の数を示し、ｃは０≦ｃ＜２の数を示し、ｘは０＜ｘ＜１の数を示し、ｙは０＜ｙ＜０．４の数を示し、ｍは８以下の自然数を示し、ｎは６以下の自然数を示す）。

【0015】

〔３〕前記層状金属水酸化物は、前記式（１）において、０．００５≦ｙ≦０．０８５のものである、〔２〕に記載の二酸化炭素吸着剤。

【0016】

〔４〕前記層状金属水酸化物は、平均粒子径が１５０ｎｍ以下である、〔１〕から〔３〕の何れかに記載の二酸化炭素吸着剤。

【0017】

〔５〕二酸化炭素を吸着している〔１〕から〔４〕の何れかに記載の二酸化炭素吸着剤を、５０℃以上４００℃以下に加熱する工程を有する、二酸化炭素吸着剤の再生方法。

【0018】

〔６〕炭酸イオン以外のオキソアニオンを含む層状金属水酸化物の製造方法であって、複数種類の金属イオンと、炭酸イオンとを混合して混合物を得る混合工程と、前記混合物を水熱合成した後、生成した不溶物を回収する回収工程と、を含み、（ｉ）前記混合工程で、前記混合物に対して、さらに炭酸イオン以外のオキソアニオンを混合するか、または、（ｉｉ）前記回収工程で、回収した後の前記不溶物に炭酸イオン以外のオキソアニオンを添加する、層状金属水酸化物の製造方法。

【発明の効果】

【0019】

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効率良く脱離させることができる技術を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態に係る層状金属水酸化物を模式的に示す図である。

【図2】本発明の一実施例に係る層状金属水酸化物の、粉末Ｘ線回析測定（ＸＲＤ）による測定結果を示す図である。

【図3】本発明の一実施例に係る層状金属水酸化物の、走査型電子顕微鏡観察（ＳＥＭ）による観察像を示す図である。

【図4】本発明の一実施例に係る層状金属水酸化物の、水および二酸化炭素の脱離スペクトルを測定した結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

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る。また、異なる実施形態および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およ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）と同様の結晶構造を有する層状金属水酸化物を意図する。

【0022】

〔１．二酸化炭素吸着剤〕
本実施形態に係る二酸化炭素吸着剤は、炭酸イオン以外のオキソアニオンを含む層状金属水酸化物を有している。

【0023】

本実施形態に係る二酸化炭素吸着剤が有する層状金属水酸化物は、以下の式（１）にて示されるホスト層を含むものであってよい：
［Ｍ^２＋ _１－ｘＭ^３＋ _ｘ（ＯＨ）_２－ｃＯ_{（ｃ／２）}（ＡＯ_ｍ ^ｎ－）_ｙ］・ｂＨ_２Ｏ ・・・（１）
（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、Ａは酸素以外の原子を示し、ｂは０以上の数を示し、ｃは０≦ｃ＜２の数を示し、ｘは０＜ｘ＜１の数を示し、ｙは０＜ｙ＜０．４の数を示し、ｍは８以下の自然数を示し、ｎは６以下の自然数を示す）。

【0024】

また、本実施形態に係る二酸化炭素吸着剤が有する層状金属水酸化物は、以下の式（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_{（ｃ／２）}（ＡＯ_ｍ ^ｎ－）_ｙ（ＣＯ_３）_{（ｘ－ｎｙ）／２}・ｂＨ_２Ｏ］ ・・・（２）
（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、Ａは酸素以外の原子を示し、ｂは０以上の数を示し、ｃは０≦ｃ＜２の数を示し、ｘは０＜ｘ＜１の数を示し、ｙは０＜ｙ＜０．４の数を示し、ｍは８以下の自然数を示し、ｎは６以下の自然数を示す）。

【0025】

前記式（１）および前記式（２）において、「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。前記式（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。

【0026】

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。

【0027】

前記式（１）および前記式（２）において、「Ｏ_{（ｃ／２）}」は、ホスト層から一時的に水（Ｈ_２Ｏ）が分離した場合に残存する酸素を示す。高温条件下では、ホスト層に含まれる「（ＯＨ）_２」の一部のＯＨが、水（Ｈ_２Ｏ）としてホスト層から分離し得る。前記式（１）および前記式（２）において、「ｃ」は０≦ｃ＜２の数を示し、高温ではない条件下（例えば、室温）では、通常０または０に近い値である。

【0028】

前記式（１）および前記式（２）において、「ｘ」は、０＜ｘ＜１の数であればよいが、０．１≦ｘ≦０．３３の数であることが好ましく、０．２≦ｘ≦０．３３の数であることがさらに好ましい。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容易であるため、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良好に維持できる。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。

【0029】

図１に示すように、本実施の形態の二酸化炭素吸着剤では、層状金属水酸化物は、炭酸イオン以外のオキソアニオンを含んでいる。図１では、ホスト層の間に、炭酸イオンを含むゲスト層が吸着した状態における層状金属水酸化物の模式的な化学構造であって、オキソアニオンを含まない場合と、オキソアニオンを含む場合とをそれぞれ示す。なお、図１では、４つの酸素原子を有するオキソアニオンを例示しているが、オキソアニオンの種類はこれに限定されるものではない。

【0030】

層状金属水酸化物がオキソアニオンを含まない場合の、２つのホスト層の間の距離を層間距離Ｄ１とし、オキソアニオンを含む場合の、２つのホスト層の間の距離を層間距離Ｄ２とする。このとき、層間距離Ｄ２は層間距離Ｄ１よりも大きくなる。これは、層状金属水酸化物に含まれるオキソアニオンが２つのホスト層の間に配置され、これにより２つのホスト層の間の距離が物理的に広がるためと考えられる。

【0031】

このように、オキソアニオンの存在によってホスト層の間の距離が広がることで、ホスト層の間に吸着した炭酸イオン（換言すれば、二酸化炭素）は、オキソアニオンを含まない場合よりも、極めて低い温度条件により層状金属水酸化物から脱離できる。したがって、二酸化炭素吸着剤に吸着した二酸化炭素を、低温条件にて効率的に脱離することができる。

【0032】

なお、このようなオキソアニオンは、ゲスト層のホスト層への吸着と比較して、ホスト層に強固に結合する。それ故に、層状金属水酸化物から二酸化炭素が脱離する温度条件下でも、オキソアニオンは脱離しない。したがって、層状金属水酸化物に含まれるオキソアニオンは、ホスト層の一部とみなしてよい。

【0033】

前記式（１）および前記式（２）では、「ＡＯ_ｍ ^ｎ－」は、炭酸イオン以外のオキソアニオンを示す。前記式（１）および前記式（２）において、「Ａ」は、酸素以外の原子を示すものであり、または、炭素以外の原子を示すものであってよい。「Ａ」は、特に限定されないが、例えば、４族～１０族の原子または１３族～１７族の原子であってよい。４族～１０族の原子としては、例えば、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム（Ｒｕ）、および、ロジウム（Ｒｈ）が挙げられる。また、１３族～１７族の原子としては、例えば、硫黄（Ｓ）、リン（Ｐ）、塩素（Ｃｌ）、窒素（Ｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、ヨウ素（Ｉ）、ホウ素（Ｂ）、フッ素（Ｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、コバルト（Ｃｏ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ素（Ａｓ）、セレン（Ｓｅ）、スズ（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、およびテルル（Ｔｅ）を挙げることができる。この中でも、「Ａ」は、硫黄、リン、塩素、窒素、ケイ素、ヨウ素、ホウ素、フッ素、または、クロム、アルミニウム、または、コバルトであることがより好ましい。また、「Ａ」は、これらの原子より選択される複数種類の原子が混在して構成されるものであってもよい。なお、「Ａ」が複数種類の原子によって構成されている場合には、２種類の原子、３種類の原子、または、４種類以上の原子によって構成され得る。「Ａ」が複数種類の原子によって構成されている場合でも、「ｎ」は「ＡＯ_ｍ」全体の負電荷の平均値を示す。

【0034】

また、「ｍ」は、８以下の自然数であってよく、７以下の自然数であってもよく、６以下の自然数であってもよく、５以下の自然数であってもよく、４以下の自然数であってもよく、３以下の自然数であってもよく、２以下の自然数であってもよく、１であってもよい。また、「ｎ」は、６以下の自然数であってよく、５以下の自然数であってもよく、４以下の自然数であってもよく、３以下の自然数であってもよく、２以下の自然数であってもよく、１であってもよい。

【0035】

層状金属水酸化物に含まれるオキソアニオンは、特に限定されないが、酸素原子を４つ以上含むオキソアニオンであることが好ましい。すなわち、前記式（１）および前記式（２）における「ｍ」は、４以上であることが好ましい。このようなオキソアニオンは、四面体形状の各頂点となる位置に酸素原子が配位した、立体的な分子構造をとる。したがって、ホスト層の間の距離を効果的に広げることができる。このようなオキソアニオンとしては、特に限定されないが、例えば、硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２－）、リン酸イオン（ＰＯ_４ ^３－）、過塩素酸イオン（ＣｌＯ_４ ^－）、ケイ酸イオン（ＳｉＯ_４ ^４－）、クロム酸イオン（ＣｒＯ_４ ^２－）、および、モリブデン酸イオン（ＭｏＯ_４ ^２－）が挙げられる。また、層状金属水酸化物に含まれるオキソアニオンは、前掲のオキソアニオンより選択される複数種類のオキソアニオンが混在して構成されるものであってもよい。

【0036】

前記式（１）および前記式（２）において、「ｙ」は、０＜ｙ＜０．４の数であればよい。層状金属水酸化物は、オキソアニオンを除いた状態のホスト層の正電荷数と同じ数まで、負電荷を有する分子を結合または吸着できる。また、層状金属水酸化物に炭酸イオン（換言すれば、二酸化炭素）が吸着できる状態とするため、「ｙ」の上限は０．２未満であることが好ましい。また、「ｙ」は、０．００５≦ｙ≦０．３３４の数であることがより好ましく、０．００５≦ｙ≦０．０８５の数であることがより好ましく、０．０１≦ｙ≦０．０８５の数であることがより好ましく、０．０１≦ｙ≦０．０４２の数であることがより好ましく、０．０１５≦ｙ≦０．０４２の数であることがより好ましい。当該構成によれば、層状金属水酸化物における二酸化炭素吸着能を良好に保ちつつ、低温条件によって二酸化炭素の効率的な脱離が可能となる。

【0037】

前記式（１）および前記式（２）において、「ｂＨ_２Ｏ」は、層状金属水酸化物に吸着する水分子を示す。層状金属水酸化物には、後述する〔２．二酸化炭素吸着剤の再生方法〕等に記載の加熱温度によって、水分子が全く吸着していない状態であってもよいし、水分子が吸着している状態であってもよい。したがって、「ｂ」は０以上の数であればよい。

【0038】

本実施の形態の二酸化炭素吸着剤では、層状金属水酸化物は、平均粒子径が、１５０ｎｍ以下であることが好ましい。

【0039】

本実施の形態の二酸化炭素吸着剤では、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、０．５ｎｍ、１ｎｍ、または５ｎｍであってもよい。

【0040】

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さらに容易となるため、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より良好に維持できる。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。

【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】

本実施の形態の二酸化炭素吸着剤に含まれている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。

【0043】

本実施の形態の二酸化炭素吸着剤は、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、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。

【0044】

本実施の形態の二酸化炭素吸着剤に含まれている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。

【0045】

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．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、大気中等に存在する二酸化炭素がホスト層に吸着して、二酸化炭素を吸着するキャパシティが低下した層状金属水酸化物が形成され得る。この場合、例えば、当該層状金属水酸化物を加熱する工程における温度の下限値は、１２０℃以上、より好ましくは１１０℃以上、より好ましくは１００℃以上、より好ましくは９０℃以上、より好ましくは８０℃以上、より好ましくは７０℃以上、より好ましくは６０℃以上、より好ましくは５０℃以上とすることが好ましい。また、例えば、当該層状金属水酸化物を加熱する工程における温度の上限値は、４００℃以下、より好ましくは３５０℃以下、より好ましくは３２０℃以下、より好ましくは３００℃以下、より好ましくは２７０℃以下、より好ましくは２５０℃以下、より好ましくは２２０℃以下、より好ましくは２００℃以下、より好ましくは１７０℃以下、より好ましくは１５０℃以下、より好ましくは１２０℃以下とすることが好ましい。層状金属水酸化物を、このような温度に加熱する工程を行うことによって、本実施の形態の二酸化炭素吸着剤を、加熱に必要なエネルギーを最小限にしながら、二酸化炭素の吸着に最適な、意図した性能を発揮できる状態にすることができる。なお、前記加熱する工程における温度は、前記層状金属水酸化物に含まれるオキソアニオンの種類に応じて、最適な温度が選択されてよい。

【0046】

本実施の形態の二酸化炭素吸着剤は、固体吸着剤であるため、二酸化炭素を脱離するための加熱に必要となるエネルギーを、例えばアミン系等の液体の二酸化炭素吸着剤と比較して、大幅に小さくできる。また、本実施の形態の二酸化炭素吸着剤は、従来の固体の二酸化炭素吸着剤よりも低温条件により二酸化炭素を脱離できる。したがって、本実施の形態の二酸化炭素吸着剤は、従来の二酸化炭素吸着剤と比較して極めて良好なエネルギー効率により、低コストでの二酸化炭素の吸着および脱離を行うことができる。

【0047】

また、本実施の形態の二酸化炭素吸着剤は、大気中の二酸化炭素を直接吸着するＤＡＣ（Direct Air Capture）装置にも好適に利用できる。例えば、二酸化炭素を含む層状金属水酸化物の一種であるハイドロタルサイトは、天然に産出され、自然界に広く存在する物質である。このように、二酸化炭素を吸着する層状金属水酸化物は無害であり、製造も容易である。また、ハイドロタルサイトが二酸化炭素を含んでいるように、層状金属水酸化物は二酸化炭素を極めて吸着しやすい性質を有している。それ故に、層状金属水酸化物は二酸化炭素の吸着能にも優れているといえることから、二酸化炭素濃度が比較的低い大気中からの二酸化炭素の吸着にも、好適に利用できる。

【0048】

〔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加熱する工程を有している。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、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、二酸化炭素を吸着するキャパシティが低下した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加熱する工程を有している。二酸化炭素吸着剤を加熱する工程における温度の下限値は、１２０℃以上、より好ましくは１１０℃以上、より好ましくは１００℃以上、より好ましくは９０℃以上、より好ましくは８０℃以上、より好ましくは７０℃以上、より好ましくは６０℃以上、より好ましくは５０℃以上とすることが好ましい。また、例えば、当該層状金属水酸化物を加熱する工程における温度の上限値は、４００℃以下、より好ましくは３５０℃以下、より好ましくは３２０℃以下、より好ましくは３００℃以下、より好ましくは２７０℃以下、より好ましくは２５０℃以下、より好ましくは２２０℃以下、より好ましくは２００℃以下、より好ましくは１７０℃以下、より好ましくは１５０℃以下、より好ましくは１２０℃以下とすることが好ましい。

【0049】

本実施の形態に用いられる二酸化炭素吸着剤であれば、前記の二酸化炭素吸着剤の再生方法により、二酸化炭素吸着剤から、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。

【0050】

〔３．層状金属水酸化物の製造方法〕
本実施の形態の層状金属水酸化物の製造方法は、炭酸イオン以外のオキソアニオンを含む層状金属水酸化物の製造方法であって、複数種類の金属イオンと、炭酸イオンとを混合して混合物を得る混合工程と、前記混合物を水熱合成した後、生成した不溶物を回収する回収工程と、を含み、
（ｉ）前記混合工程で、前記混合物に対して、さらに炭酸イオン以外のオキソアニオンを混合するか、または、
（ｉｉ）前記回収工程で、回収した後の前記不溶物に炭酸イオン以外のオキソアニオンを添加する工程を有している。

【0051】

複数種類の金属イオンの組み合わせとしては、特に限定されないが、例えば、２価の金属イオンと、３価の金属イオンとの組み合わせであり得る。２価の金属イオンとしては、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、３価の金属イオンとしては、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。複数種類の金属イオンの組み合わせは、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２価の金属イオンと、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３価の金属イオンと、の組み合わせであり得る。２価の金属イオンおよび３価の金属イオンの各々は、単一種類のイオンによって構成されていてもよいが、それぞれ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、２価の金属イオンおよび３価の金属イオンの各々は、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価の金属イオンおよび３価の金属イオンのいずれか、または、各々が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。

【0052】

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２価の金属イオンの中では、Ｍｇ^２＋、Ｚｎ^２＋、または、Ｎｉ^２＋がより好ましく、上述した３価の金属イオンの中では、Ａｌ^３＋、または、Ｇａ^３＋がより好ましく、上述した２価の金属イオンおよび３価の金属イオン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。

【0053】

混合工程にて、複数種類の金属イオンと炭酸イオンとを混合する方法については、特に限定されないが、例えば、複数種類の金属イオンの塩をそれぞれ含む複数の水溶液と、アルカリ金属等の炭酸塩を含む水溶液とを混合する方法であってよい。

【0054】

回収工程において、混合工程にて得られた混合物を水熱合成する方法としては、特に限定されないが、例えば、ＡＵ２００５３１８８６２Ａ１に記載の方法であってよい。水熱合成は、例えば、混合物を、オートクレーブ等による高圧下において、１時間以上１４４時間以下の時間、８０℃以上１５０℃以下の温度に加熱する方法であってよい。当該混合物を水熱合成することで生成する不溶物を回収する方法としては、特に限定されないが、例えば、遠心分離法等の一般的な方法であってよい。

【0055】

炭酸イオン以外のオキソアニオンは、混合工程にて混合するか、または、回収工程にて添加するかの、いずれかの工程において混合または添加する。混合工程で、前記混合物に対して、さらに炭酸イオン以外のオキソアニオンを混合する場合、その方法は特に限定されないが、例えば、複数種類の金属イオンの塩をそれぞれ含む複数の水溶液と、アルカリ金属等の炭酸塩を含む水溶液と、炭酸イオン以外のオキソアニオンの塩を含む水溶液と、を混合する方法であってよく、または、複数種類の金属イオンの塩をそれぞれ含む複数の水溶液と、アルカリ金属等の炭酸塩を含む水溶液との混合物に、さらに、炭酸イオン以外のオキソアニオンの塩を含む水溶液を混合する方法であってもよい。

【0056】

当該構成によれば、一般的な層状金属水酸化物を製造する方法から特に工程を追加することなく、水溶液を混合する簡便な操作によって、本実施形態に係る二酸化炭素吸着剤に含まれる層状金属水酸化物を容易に製造できる。

【0057】

また、回収工程にてオキソアニオンを添加する場合、その方法は特に限定されないが、例えば、回収した後の不溶物に形成されるホスト層の層間に、炭酸イオン以外のオキソアニオンを一般的なインターカレーション法により挿入する方法であってよい。

【実施例】

【0058】

＜１．層状金属水酸化物のナノ粒子の製造＞
以下に、本発明の一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、以下に示す実施例では、水熱合成法にしたがって、様々な量のオキソアニオン（ＳＯ_４ ^２－）を含む層状金属水酸化物のナノ粒子を製造した。

【0059】

まず、２００ｍＬ容量の三角フラスコに、０．０２６Ｍ Ｎａ_２ＳＯ_４水溶液（ｘ ｍＬ、ｘ＝２０、１５、１０、５、２、または、０）と、０．０２６Ｍ Ｎａ_２ＣＯ_３水溶液（２０－ｘ ｍＬ）と、を加え、これらの混合溶液を調整した。当該混合溶液を激しく攪拌しながら、０．６Ｍ ＭｇＣｌ_２水溶液（５ｍＬ）と、０．３Ｍ ＡｌＣｌ_３水溶液（５ｍＬ）とをマイクロピペットにより素早く当該混合溶液に加えて１０分間攪拌し、白色の生成物を形成させた。

【0060】

得られた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。

【0061】

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。

【0062】

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）。

【0063】

以下の各試験では、上述の製造方法において、Ｎａ_２ＳＯ_４水溶液の量がそれぞれ０ｍＬ（Ｓ０）、２ｍＬ（Ｓ１０）、５ｍＬ（Ｓ２５）、１０ｍＬ（Ｓ５０）、１５ｍＬ（Ｓ７５）、２０ｍＬ（Ｓ１００）の条件で製造したナノ粒子をサンプルとして用いて評価を行った。

【0064】

なお、Ｓ０からＳ１００までの各ナノ粒子のサンプルは、以下に示すホスト層の構造を有するものである；
Ｓ０：［Ｍｇ^２＋ _0.667Ａｌ^３＋ _0.333（ＯＨ）_２］、
Ｓ１０：［Ｍｇ^２＋ _0.667Ａｌ^３＋ _0.333（ＯＨ）_２（ＳＯ_４ ^２－）_0.0167］、
Ｓ２５：［Ｍｇ^２＋ _0.667Ａｌ^３＋ _0.333（ＯＨ）_２（ＳＯ_４ ^２－）_0.0417］、
Ｓ５０：［Ｍｇ^２＋ _0.667Ａｌ^３＋ _0.333（ＯＨ）_２（ＳＯ_４ ^２－）_0.0833］、
Ｓ７５：［Ｍｇ^２＋ _0.667Ａｌ^３＋ _0.333（ＯＨ）_２（ＳＯ_４ ^２－）_0.125］、
Ｓ１００：［Ｍｇ^２＋ _0.667Ａｌ^３＋ _0.333（ＯＨ）_２（ＳＯ_４ ^２－）_0.167］。

【0065】

＜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。まず、粉末Ｘ線回折測定の試験方法について説明する。

【0066】

（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：Scintilation counter（Ｂｕｒｋｅｒ ＡＸＳ株式会社製）、
測定線源：波長１．５４１８ÅのＣｕ Ｋα、
フィルター：Ｎｉ。

【0067】

（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：０．０２０ｄｅｇ、
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°。

【0068】

図２に、各サンプルのＸＲＤピークを示す。また、以下の表１に、図２に記載の（００３）、（００６）、および、（１１０）の各ピークからそれぞれ算出した、ｄ_００３、ｄ_００６、および、ｄ_１１０の値（単位：Å）を示す。ｄは、各ピークに応じた原子配列の網面の間隔（格子面間隔）を示す。

【0069】

【表1】

【0070】

図２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。Ｓ０からＳ１００のすべてに前記ピークが認められた。一方、（００３）および（００６）のピークは、Ｎａ_２ＳＯ_４水溶液の混合量、すなわち層状金属水酸化物中のＳＯ_４ ^２－の含有量が多いほど、狭角側にシフトしていた。これに伴い、ｄ_００３およびｄ_００６の値は、ＳＯ_４ ^２－の含有量が多いほど大きくなっていた。なお、Ｓ１００における１０°付近の（００３）のピークは、広角側に向かって傾斜が観察された。これは、当該ピークには複数のピーク成分が含まれているためと考えられる。さらに、Ｓ１００における２０°付近の（００６）のピークは、Ｓ７５およびＳ５０の同じ角度付近にも観察された。これらは、Ｓ１００の層構造について、Ｓ１００の主な層構造に、Ｓ７５に特徴的な層構造が一部入り交ざった構造となっているためと考えられる。

【0071】

また、ＳＯ_４ ^２－の含有量に関わらず、（１１０）のピーク位置は変わらなかった。

【0072】

＜３．走査型電子顕微鏡観察（ＳＥＭ）＞
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。

【0073】

（使用機器）
真空蒸着装置：ＶＥ－２０３０（株式会社真空デバイス製）、
走査型電子顕微鏡：Ｓ４８００（日立製）。

【0074】

（測定条件）
加速電圧：５～１５ｋＶ。

【0075】

図３に各サンプルのＳＥＭによる観察画像を示す。Ｓ０では、４０～８０ｎｍの大きさの、六角形の板状結晶が観察された。Ｓ１０では、６０～８０ｎｍの大きさの、正六角形に近い板状結晶が多く存在していた。Ｓ２５では、大きさがＳ１０と同等かまたは少し大きい、正六角形に近い板状結晶が多く存在していた。Ｓ５０では、６０～１００ｎｍの大きさの粒子が見られたが、粒子の形状は不揃いであった。Ｓ７５およびＳ１００では、大きさが不揃いの粒子が見られた。これらの粒子の形状は、六角形の板状形状の角が削れた形状であった。

【0076】

＜４．二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。

【0077】

（使用機器）
質量分析計：ＪＭＳ－Ｑ１０５０ＧＣ（日本電子株式会社製）
データロガー：ＴＭ－９４７ＳＤ（株式会社マザーツール製）
キャリアガス：Ａｒ（１００ｃｃ／ｍｉｎ．）
（測定条件）
まず、ＣＯ_２脱離量の定量のため、ガラス管をガスクロマトグラフ質量分析計に通じたガス流通系に設置し、当該ガラス管に１％ ＣＯ_２／Ａｒガスを一定速度で流して、シグナル強度を確認した。

【0078】

次に、石英管セルに石英ウール、および、約３０ｍｇの各サンプルを入れ、電気炉で６００℃まで１０℃／ｍｉｎで昇温し、水および二酸化炭素の脱離挙動をそれぞれ、ガスクロマトグラフ質量分析計にて分析した。温度はデータロガーにより記録した。

【0079】

図４に、各サンプルにおける水および二酸化炭素の脱離挙動について示す。

【0080】

図４上部は水の離脱挙動について示したものである。Ｓ０からＳ５０では、水の脱離挙動に大きな差は認められなかった。また、２２０℃、３３０℃、および４００℃付近に脱離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、水の離脱挙動を示すと考えられる。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。

【0081】

また、Ｓ７５では、Ｓ０からＳ５０における水の脱離挙動とは異なり、Ｓ０からＳ５０で見られた３つの脱離ピークに加えて、５００℃付近にも脱離ピークが観察された。さらに、Ｓ１００では、Ｓ０からＳ７５とは異なる水の脱離挙動が観察されており、５００℃付近において最大の脱離を示していた。

【0082】

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る。Ｓ０からＳ５０では、いずれも３つの脱離ピークが観察されたが、これらの脱離ピークの温度はサンプル間でそれぞれ異なっていた。最大放出である４３０℃付近の脱離ピークはＳ０からＳ５０まで同様であった。一方、３００℃～３５０℃の脱離ピークは、Ｓ０では３４０℃付近に観察されたが、Ｓ１０からＳ５０では３００℃付近に観察されており、４０℃程度の低温化が起こっていた。さらに、５０℃～２５０℃の脱離ピークでは、特にＳ１０で全体の放出量の１０％程度となる大きな脱離ピークが観察された。当該脱離ピークはＳ２５およびＳ５０でもある程度の大きさで観察された一方、Ｓ０では非常に小さかった。

【0083】

Ｓ７５およびＳ１００では、Ｓ０からＳ５０とは概形が異なる二酸化炭素の脱離スペクトルが観察された。Ｓ７５およびＳ１００では、５００℃付近に二酸化炭素の脱離ピークが観察された。なお、Ｓ７５では、３５０℃以下にも、Ｓ０からＳ５０における脱離ピークとは異なる位置に脱離ピークが観察された。

【0084】

これらの結果から、Ｓ０と、Ｓ１０からＳ５０とを比較すると、ＳＯ_４ ^２－が加わることで二酸化炭素の脱離挙動が大きく変化していた。これは、層状金属水酸化物におけるホスト層の間にＳＯ_４ ^２－が配置されると、ホスト層の間の距離が広がり、ホスト層の水酸基とゲスト層の炭酸イオン（換言すれば、二酸化炭素）との相互作用が弱くなって、二酸化炭素が脱離しやすくなったためと考えられる。

【0085】

なお、図４下部では、各サンプルを連続的に昇温した場合の二酸化炭素の脱離曲線を示した。しかしながら、連続的な昇温ではなく、所定の１点の温度で処理する場合には、当該温度まで一気に加熱することから、図４下部に示す脱離曲線よりも二酸化炭素の脱離温度が低温側にシフトする。図４下部に示す結果によれば、Ｓ１０の条件では、１２０℃付近から脱離ピークが開始しているため、実際には１００℃以下の温度（例えば、５０℃）でも二酸化炭素を脱離できると考えられる。

【産業上の利用可能性】

【0086】

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、および、大気中から二酸化炭素を吸収するＤＡＣ装置等に利用することができる。

【符号の説明】

【0087】

Ｄ１、Ｄ２ 層間距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】