二酸化マンガン-層状複水酸化物複合体の合成と酸性排ガス処理への循環利用

二氧化锰层状双氢氧化物配合物的合成及其在酸性废气处理中的回收利用

基本信息

批准号：
22H00565
负责人：
亀田知人
金额：
$ 27.79万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

層状複水酸化物（LDH）は、ホスト層の2価金属、3価金属の組み合わせが様々であり、多様な組成を取ることが可能である。また、ゲスト層に目的のアニオンを複合し様々な機能を持たせたり、金属を担持したりすることも可能である。当該年度は、Mg-Al LDHにMnO2を複合し、酸化触媒および吸着剤としての機能を持つMnO2/Mg-Al LDHの創製を試みた。MnO2/Mg-Al LDHはまず前駆体として、過マンガン酸イオン(MnO4-)をLDH層間にインターカレートしたMnO4型Mg-Al LDHを合成し、その後塩化マンガン中で還元することでMnO2/Mg-Al LDHを合成した。MnO4型Mg-Al LDHの合成法は、共沈法、再水和法、アニオン交換法の3つの方法を選択し、生成物の化学組成及び構造を比較検討した。3つの方法で合成したMnO4型Mg-Al LDHは、すべて層状構造を保持しており、どのLDHもMn元素を含有していたことから、MnO4-が層間にインターカレートされていることが分かった。共沈法によるMnO2/Mg-Al LDHは層状構造を保持していたが、3つの合成方法の中で最もMn含有量が少なかった。再水和法によるMnO2/Mg-Al LDHは、層状構造をよく保持しており、Mn含有量は2番目に多かった。Mn/Al=1.0で合成したアニオン交換法によるMnO2/Mg-Al LDHは、層状構造をよく保持しておりMn含有量は10.4wt%であった。Mn/Al=10で合成したアニオン交換法によるMnO2/Mg-Al LDHは、Mn含有量はもっとも多かったが、層状構造が保持できていなかった。MnO2/Mg-Al LDHに含まれるMn元素はほとんどMnO2の状態であり、ホスト層の電荷は共沈法ではCl-が補償していると考えられる。

分层的双氢氧化物（LDH）在宿主层中具有多种二价和三价金属的组合，并且可以采用多种组合物。也可以将目标阴离子组合到宾层中以提供各种功能或携带金属。在今年，我们试图通过将MNO2与MNO2结合并用作氧化催化剂和吸附剂来创建MNO2/MG-AL LDH。首先，将MNO2/MG-AL LDH合成为MNO4型MG-AL LDH的前体，该前体与LDH层之间的锰离子（MNO4-）插入，然后在锰氯中降低以合成MNO2/MG-AL LDH。选择了MNO4型MG-AL LDH合成的三种方法：重新沉淀，再合化和阴离子交换，并比较了产品的化学组成和结构。使用三种方法保留了分层结构的所有MNO4型MG-AL LDH合成，所有LDH均包含MN元素，表明MNO4-在层之间插入。尽管通过共沉淀的MNO2/mg-al LDH保留了分层结构，但它具有三种合成方法中最低的Mn含量。通过补液方法，MNO2/mg-al LDH很好地保留了分层结构，并且具有第二高的MN含量。与Mn/Al = 1.0 MNO2/mg-al LDH合成的阴离子交换方法很好地保留了分层结构，并且MN含量为10.4 wt％。 MnO2/mg-al LDH在Mn/al = 10合成的Mn = 10具有最高的Mn含量，但层状结构未保留。 MNO2/mg-al LDH中包含的大多数MN元素在MNO2状态，并且认为主机层中的电荷在共沉淀方法中被Cl-补偿。