專利名稱：：二氧化碳吸收材料、二氧化碳吸收材料的制造方法、二氧化碳吸收方法和二氧化碳吸收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及二氧化碳吸收材料、二氧化碳吸收材料的制造方法、二氧化碳吸收方法和二氧化碳吸收裝置，特別涉及對吸收固定影響地球變暖的二氧化碳(co2)有效的二氧化碳吸收材料、其制造方法、二氧化碳吸收方法和二氧化碳吸收裝置。技術(shù)背景近年，為了防止地球變暖，希望減少溫室效應(yīng)氣體的排出量。而且，要求削減占溫室效應(yīng)氣體大部分的二氧化碳(co2)。面向二氧化碳?xì)怏w削減的技術(shù)開發(fā)分為能量轉(zhuǎn)換效率的提高、新能源的探索與開發(fā)、和二氧化碳?xì)怏w的回收與隔離3類。其中，與二氧化碳的回收和隔離相關(guān)，特別是能夠有效吸收二氧化碳的二氧化碳吸收材料的研究和開發(fā)近年很盛行。在燃料電池的研究中發(fā)現(xiàn)，與熔融碳酸鹽中的陶瓷的穩(wěn)定化相關(guān)，鋰復(fù)合氧化物與二氧化碳反應(yīng)，生成氧化物和碳酸鋰。在非專利文獻(xiàn)1中，記載有下述內(nèi)容。即，記載有作為鋰復(fù)合氧化物的鋯酸鋰(Li2Zr03)以70(TC附近為界，在其低溫側(cè)，與二氧化碳反應(yīng)，形成氧化鋯(Zr02);在其高溫側(cè)，釋放出二氧化碳，恢復(fù)為鋯酸鋰。另外，還記載有除了鋯酸鋰以外，硅酸鋰(Li4Si04)也顯示出同樣的反應(yīng)行為。在非專利文獻(xiàn)2和非專利文獻(xiàn)3中，記載有鈦酸鋰(Li4Ti04)的制造例和由該制造方法得到的Li4Ti04吸收二氧化碳的特性高的內(nèi)容。但是，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)，文獻(xiàn)l所述的Li2Zr03相對于100g的Li2ZrO3(S)，僅能吸收二氧化碳23質(zhì)量％。另外，非專利文獻(xiàn)1所述的硅酸鋰(Li4Si04)的二氧化碳最大吸收量，由下述化學(xué)式(1)求得理論值為36.72質(zhì)量％。化學(xué)式(1):Li4Si04+C02—Li2Si03+Li2C03非專利文獻(xiàn)2、3中所述的Li4Ti04的二氧化碳的最大吸收量，由下述化學(xué)式(2)求得的理論值為31.55質(zhì)量％。化學(xué)式(2):Li4TiO4+C02—Li2TiO3+Li2CO3但是，由非專利文獻(xiàn)2、3所述的方法得到的Li4Ti04，在現(xiàn)實(shí)中，表現(xiàn)不出如理論值所示的二氧化碳的最大吸收量，不超過約21質(zhì)量％。非專利文獻(xiàn)l:玄，$、乂夕737(2002)No.11非專禾'J文獻(xiàn)2:B.L.DubeyandA.R.West,NaturePhysicalScience,vol.235，F(xiàn)ebruary21(1972)非專利文獻(xiàn)3:R.P.Gunawardane，etal.,J.SolidStateChem112，70-72(1994)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決上述問題。即，本發(fā)明的目的在于，提供能夠大幅度提高二氧化碳的吸收量至接近理論值的二氧化碳吸收材料、該二氧化碳吸收材料的制造方法、使用該二氧化碳吸收材料的二氧化碳吸收方法和二氧化碳吸收裝置。本發(fā)明的發(fā)明人為解決上述問題而進(jìn)行了深入研究，結(jié)果想到下述本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)能夠解決該問題。<1>一種二氧化碳吸收材料，其特征在于，含有鈦酸鋰，該鈦酸鋰含有70摩爾％以上的Li4TiOjP30摩爾％以下的Li2Ti03。<2〉一種二氧化碳吸收材料，其特征在于，含有將碳酸鋰粉末或氧化鋰粉末與二氧化鈦粉末以使鋰與鈦的原子比(Li/Ti)為3.55.0的方式混合后，在還原性氣體中或含有還原性氣體的不活潑氣體中實(shí)施500100(TC的熱處理而得到的鈦酸鋰。<3〉如<2〉所述的二氧化碳吸收材料，其特征在于，上述還原性氣體在上述不活潑氣體中含有8體積％以上。<4〉如<2〉或<3〉所述的二氧化碳吸收材料，其特征在于，上述還原性氣體包括選自氫氣、氨氣、烴和一氧化碳的至少任一種氣體。<5〉如<4〉所述的二氧化碳吸收材料，其特征在于，上述還原性氣體包括氫氣。<6>—種二氧化碳吸收材料的制造方法，其特征在于，包括將碳5酸鋰粉末或氧化鋰粉末與二氧化鈦粉末以使鋰與鈦的原子比(Li/Ti)為3.55.0的方式混合的混合工序，和在還原性氣體中或含有還原性氣體的不活潑氣體中，實(shí)施500100(TC的熱處理的熱處理工序。<7〉如<6〉所述的二氧化碳吸收材料的制造方法，其特征在于，上述還原性氣體在上述不活潑氣體中含有8體積％以上。<8>如<6〉或<7>所述的二氧化碳吸收材料的制造方法，其特征在于，上述還原性氣體包括選自氫氣、氨氣、烴和一氧化碳的至少任一種氣體。<9〉如<8>所述的二氧化碳吸收材料的制造方法，其特征在于，上述還原性氣體包括氫氣。<10〉如<8〉所述的二氧化碳吸收材料的制造方法，其特征在于，上述還原性氣體包括氨氣。<11〉一種二氧化碳吸收方法，其特征在于，包括將二氧化碳吸收在<1〉<5〉中任一項(xiàng)所述的二氧化碳吸收材料中的二氧化碳吸收工序，并使上述二氧化碳吸收材料的溫度為600860°C。<12〉一種二氧化碳吸收裝置，其特征在于，具備將二氧化碳吸收在<1〉<5〉中任一項(xiàng)所述的二氧化碳吸收材料中的二氧化碳吸收單元。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供能大幅度提高二氧化碳的吸收量至接近理論值的二氧化碳吸收材料、該二氧化碳吸收材料的制造方法、和使用該二氧化碳吸收材料的二氧化碳吸收方法與二氧化碳吸收裝置。圖1為表示本發(fā)明的二氧化碳吸收裝置的優(yōu)選實(shí)施方式之一的簡要結(jié)構(gòu)圖。圖2為實(shí)施例1中的鈦酸鋰的X射線衍射圖。圖3為實(shí)施例2中的鈦酸鋰的X射線衍射圖。圖4為表示二氧化碳吸收材料的溫度和二氧化碳吸收速度的關(guān)系的圖。符號說明10:改性器；12A、12B:二氧化碳分離器；14:燃燒器具體實(shí)施方式(二氧化碳吸收材料)本發(fā)明的二氧化碳吸收材料，含有將碳酸鋰粉末或氧化鋰粉末(以下將其稱為"鋰系粉末")與二氧化鈦粉末以使鋰與鈦的原子比(Li/Ti)為3.55.0的方式混合后，在還原性氣體中或含有還原性氣體的不活潑氣體中實(shí)施5001000°C的熱處理而得到的鈦酸鋰。采用本發(fā)明的二氧化碳吸收材料，能夠極大量且高速地吸收廢氣等氣體中的二氧化碳，因此，能夠有效抑制作為溫室效應(yīng)氣體的二氧化碳向大氣中的排出。這樣的本發(fā)明的二氧化碳吸收材料含有鈦酸鋰，該鈦酸鋰含有70摩爾％以上的Li4Ti04和30摩爾％以下的Li2Ti03。從二氧化碳的吸收效果出發(fā)，優(yōu)選為Li2Ti03的含有率少的二氧化碳吸收材料。Li2Ti03的含有率優(yōu)選在25摩爾％以下，更優(yōu)選為10摩爾％以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0摩爾％(即，Li4Ti04為100摩爾％)。當(dāng)二氧化碳吸收材料中的Li2Ti03的含有率超過30摩爾。/^時(shí)，從氣體中吸收二氧化碳的效果不能維持在期望值(與理論值大致相等的值)。作為二氧化碳吸收材料中的Li4Ti04和Li2Ti03的確認(rèn)方法，可舉出X射線衍射測定。另外，他們的含有率(摩爾％)可通過各物質(zhì)的X射線衍生峰的強(qiáng)度比求得。本發(fā)明的二氧化碳吸收材料的電阻率優(yōu)選為70MQxm以下，更優(yōu)選為35M^cm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為7MQxm以下。若電阻率超過70M^lcm，則材料中除了Li4Ti04以外，還存在著不吸收二氧化碳的Li2Ti03和/或LiTi02，有時(shí)二氧化碳吸收效果的大幅度提高變得困難。另外，本發(fā)明的二氧化碳吸收材料的熱擴(kuò)散率優(yōu)選為在10X10—3cm2*s_1以下，更優(yōu)選為7Xl(T3cm、—1以下，進(jìn)一步優(yōu)選為5X1(T3cm、—1以下。若二氧化碳吸收材料的熱擴(kuò)散率超過10X10—、m、—1，則有時(shí)二氧化碳吸收材料的二氧化碳吸收效果變得不充分。(二氧化碳吸收材料的制造方法)本發(fā)明的二氧化碳吸收材料包括將己述的鋰系粉末與二氧化鈦粉末以使鋰與鈦的原子比(Li/Ti)為3.55.0的方式混合的混合工序，和在還原性氣體中或含有還原性氣體的不活潑氣體中實(shí)施5001000"C的熱處理的熱處理工序。按照本發(fā)明的二氧化碳吸收材料的制造方法，能夠可靠且簡便地制造能大量并高速地吸收二氧化碳的二氧化碳吸收材料。下面，對各工序進(jìn)行說明。(1)混合工序鋰系粉末的平均粒徑優(yōu)選為0.110jim，更優(yōu)選為0.55|im，進(jìn)一步優(yōu)選為l3pm。當(dāng)平均粒徑比0.1iam還小時(shí)，在制造時(shí)，有時(shí)在稱量這些粉末時(shí)產(chǎn)生問題。另一方面，當(dāng)平均粒徑比10pm還大時(shí)，在熱處理工序中，有時(shí)會對鋰系粉末和氫氣以及二氧化鈦粉末之間的反應(yīng)造成阻礙。另外，平均粒徑能夠通過激光衍射式粒度分布測定裝置求得。二氧化鈦粉末的平均粒徑優(yōu)選為0.110|im，更優(yōu)選為0.3lprn，進(jìn)一步優(yōu)選為0.50.8pm。當(dāng)二氧化鈦粉末的平均粒徑比0.1還小時(shí)，在制造時(shí)，稱量這些粉末時(shí)有可能產(chǎn)生問題。另一方面，當(dāng)比10pm還大吋，在熱處理工序中，會對二氧化鈦粉末和氫氣以及鋰系粉末之間的反應(yīng)造成阻礙。鋰系粉末和二氧化鈦粉末的混合摩爾比("鋰系粉末":"二氧化鈦")優(yōu)選為3.8:1.53.0:1，更優(yōu)選為2.5:1.52.0:1，進(jìn)一步優(yōu)選為2:1。當(dāng)混合比超出上述范圍時(shí)，Li4Ti04的生成量有時(shí)會顯著降低。(2)熱處理工序?qū)⒒旌戏勰┰谶€原性氣體中或含有還原性氣體的不活潑氣體中進(jìn)行熱處理。作為不活潑氣體，沒有特別限制，優(yōu)選為氮?dú)?、氦氣、氬氣等。作為還原性氣體，優(yōu)選包括選自氫氣、氨氣、烴(例如甲烷)、和一氧化碳的至少任一種氣體，其中，優(yōu)選包括氫氣或氨氣。不活潑氣體中的還原性氣體優(yōu)選含有8體積％以上，更優(yōu)選含有10體積％以上，進(jìn)一步優(yōu)選含有20體積％以上。若氫氣含量不足8體積％，則最終得到的二氧化碳吸收材料有時(shí)不能充分發(fā)揮二氧化碳吸收效果。熱處理溫度為500100(TC，優(yōu)選為550100CTC，更優(yōu)選為750900°C，進(jìn)一步優(yōu)選為750800°C。熱處理時(shí)間優(yōu)選為624小時(shí)，更優(yōu)選為1020小時(shí)，進(jìn)一步優(yōu)選為1215小時(shí)。若熱處理溫度不到500°C，則溫度過低，有時(shí)不生成Li4Ti04，若超過IOO(TC，則生成的LUTi04有時(shí)發(fā)生分解。熱處理中的由常溫到熱處理溫度的升溫速度優(yōu)選為110°C/分鐘，更優(yōu)選為38"C/分鐘，進(jìn)一步優(yōu)選為45t:/分鐘。當(dāng)升溫速度小于rc/分鐘時(shí)，在電力成本等產(chǎn)業(yè)上的成本方面有時(shí)變得不相稱。當(dāng)升溫速度比1(TC/分鐘還大時(shí)，Li4Ti04的收率有時(shí)降低。這樣操作所得到的試樣在粉碎、混合后，再次按照與上述同樣的條件進(jìn)行熱處理，形成鈦酸鋰的粉末。接著，將該粉末加壓成形，由此得到規(guī)定孔隙率的成形體。在由粉末形成多孔質(zhì)體時(shí)，由于需要抑制壓力損失，并且需要具有一定程度的強(qiáng)度，因此，如果該孔隙率在3070%左右，則反應(yīng)充分進(jìn)行。二氧化碳吸收材料的形態(tài)應(yīng)當(dāng)根據(jù)該二氧化碳吸收材料的用途而任意選定，例如，可舉出粉末、粒料、直徑為數(shù)mm左右的球形等。上述本發(fā)明的二氧化碳吸收材料能夠有效利用其活性而有效地用于各種領(lǐng)域。例如，能夠適用于l)4)中所示的用途。1)在吸收由發(fā)電廠和煉鐵廠的高爐等產(chǎn)生的二氧化碳方面有效。2)近年，作為清潔燃料，比甲垸(CH4)和丙烷(CH3CH2CH3)等還受到矚目的是氫氣(H2)。在燃燒氫氣(H2)時(shí)，產(chǎn)生的物質(zhì)為水(H20)，因此，氫氣被認(rèn)為是清潔燃料。氫氣能夠如下述式(A)和(B)所示那樣，通過對甲烷進(jìn)行水蒸汽改性而得到。式(A):CH4+H20-3H2+CO式(B):CO+H2〇*H2+C02如果在發(fā)生這些反應(yīng)的區(qū)域中配置本發(fā)明的二氧化碳吸收材料，則在上述式(B)表示的反應(yīng)中，二氧化碳被吸收到二氧化碳吸收材中，從氣體中減少二氧化碳。該結(jié)果是，式(B)所示的反應(yīng)更加活躍地進(jìn)行，進(jìn)而使H2迅速增加。3)能夠用于從含有二氧化碳作為雜質(zhì)的混合氣體中僅除去二氧化碳，提高混合氣體的純度。94)近年，二氧化碳用質(zhì)量大的(重的)金屬制液化氣瓶運(yùn)輸，如果將二氧化碳作為吸收在本發(fā)明的二氧化碳吸收材料中的狀態(tài)(Li2C03)運(yùn)輸，則由于大量二氧化碳能夠被吸收在本發(fā)明的二氧化碳吸收材料中，因此增加了運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的輕型化和安全性。而且，在運(yùn)輸后，能夠在所需場所將Li2C03加熱，回收二氧化碳。(二氧化碳吸收方法)本發(fā)明的二氧化碳吸收方法包括將二氧化碳吸收在二氧化碳吸收材料中的二氧化碳吸收工序。在二氧化碳吸收工序中，使二氧化碳吸收材料為600860°C，優(yōu)選為700860°C。當(dāng)不到60(TC時(shí)，不能充分吸收二氧化碳，而當(dāng)超過86(TC時(shí)，相比于吸收，平衡向二氧化碳的釋放一方移動(dòng)。考慮到上述溫度范圍，能夠有選擇地吸收并除去來自高溫廢氣和燃燒前的改性燃料氣體等的二氧化碳。(二氧化碳吸收裝置)本發(fā)明的二氧化碳吸收裝置具備將二氧化碳吸收在已述的本發(fā)明的二氧化碳吸收材料中的二氧化碳吸收單元。已述的本發(fā)明的二氧化碳吸收方法能夠通過本發(fā)明的二氧化碳吸收裝置實(shí)施。采用本裝置能夠極大量且高速地有效吸收廢氣等氣體中的二氧化碳，并且能夠從二氧化碳吸收材料中釋放所吸收的二氧化碳，將二氧化碳吸收材料再利用。另外，本發(fā)明的二氧化碳吸收材料能夠利用溫度控制二氧化碳的吸收和釋放。因此，以含有二氧化碳吸收材料的1個(gè)裝置就能夠構(gòu)成二氧化碳吸收裝置。本發(fā)明的二氧化碳吸收裝置的優(yōu)選實(shí)施方式例示在圖1中。圖1為與燃料改性工藝組合的發(fā)電設(shè)備的例子。在圖1中，符號io為改性器。符號12A和符號12B為二氧化碳分離器，在這些二氧化碳分離器內(nèi)，充填有本發(fā)明的二氧化碳吸收材料。符號14為燃燒器。在圖1所示的發(fā)電設(shè)備中，由于燃料氣體溫度接近本發(fā)明的二氧化碳吸收材料的二氧化碳吸收溫度(600860°C)，因此將燃料氣體直接導(dǎo)入改性器10中。經(jīng)過改性的氣體通常含有H2、CO、C02、H20。在此，如果使其結(jié)構(gòu)為二氧化碳分離器12B的氣體導(dǎo)入口關(guān)閉，含有二氧化碳的氣體被導(dǎo)入二氧化碳分離器12A中的結(jié)構(gòu)，則導(dǎo)入氣體中的二氧化碳被有效吸收固定在二氧化碳分離器12A的二氧化碳吸收材料中(二氧化碳吸收工序)。一旦二氧化碳分離器12A中的二氧化碳吸收飽和，則通往二氧化碳分離器12A的氣體導(dǎo)入口關(guān)閉，二氧化碳分離器12B的氣體導(dǎo)入口打開。導(dǎo)入二氧化碳分離器12B的氣體中的二氧化碳與二氧化碳分離器12A的情況相同，二氧化碳被有效吸收固定在二氧化碳分離器12B中的二氧化碳吸收材料中。另一方面，在二氧化碳吸收已經(jīng)飽和的二氧化碳分離器12A中，實(shí)施用于釋放出吸收固定在二氧化碳吸收材料中的二氧化碳的處理。一旦二氧化碳的釋放結(jié)束，再次將氣體導(dǎo)入二氧化碳分離器12A中，在二氧化碳分離器12B中，實(shí)施用于釋放出吸收固定在二氧化碳吸收材料中的二氧化碳的處理。通過反復(fù)實(shí)施這樣的操作，能夠連續(xù)進(jìn)行二氧化碳的吸收和分離。在釋放出吸收固定在二氧化碳吸收材料中的二氧化碳時(shí)，優(yōu)選將飽和的二氧化碳分離器12A內(nèi)保持在90(TC以上的溫度區(qū)域。由此將二氧化碳吸收材料再生后，如已述的那樣，再次將氣體導(dǎo)入二氧化碳分離器12A中。然后，不含二氧化碳的氣體如圖1的實(shí)線箭頭所示那樣，向其它設(shè)備供給。從分別充填在二氧化碳分離器12A和二氧化碳分離器12B中的二氧化碳吸收材料釋放出的二氧化碳如圖1的虛線箭頭所示那樣被回收，被需要二氧化碳的設(shè)備利用。上述二氧化碳吸收一分離裝置為本發(fā)明的二氧化碳吸收一分離裝置的一個(gè)例子，有效利用本發(fā)明的二氧化碳吸收材料的特性，將氣體中的二氧化碳吸收固定，然后，只要是從二氧化碳吸收材料中分離二氧化碳的工藝，則不受限制。[實(shí)施例]以下，參照實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不限定于這些實(shí)施例。(實(shí)施例1)稱量平均粒徑l)am的碳酸鋰粉末和平均粒徑0.8pm的二氧化鈦粉末，使摩爾比(碳酸鋰:二氧化鈦)為2:1，在瑪瑙乳缽中干式混合1小時(shí)。將所得混合粉末置于金箔上，在箱式電爐中，在含有20體積Q^的氫氣的氦氣氣氛中，以5°C/分鐘的升溫速度從常溫(25°C)升溫到90(TC以后，在900。C下進(jìn)行12小時(shí)的熱處理。將通過熱處理得到的試樣粉碎、混合后，再度以同樣的條件進(jìn)行熱處理，由此得到鈦酸鋰粉末。接著，將該鈦酸鋰粉末充填在直徑12mm的模具內(nèi)并加壓成形，由此制作了孔隙率40%的成形體。另外，在圖2中表示鈦酸鋰的X射線衍射圖。(實(shí)施例2)除了將含有20體積％的氫氣的氦氣氣氛變更為含有10體積％的氫氣的氬氣氣氛以外，按照與實(shí)施例1同樣的方法制作成形體。另外，在圖3中表示鈦酸鋰的X射線衍射圖。(實(shí)施例3)除了將含有20體積％的氫氣的氦氣氣氛變更為含有8體積％的氫氣的氦氣氣氛以外，按照與實(shí)施例1同樣的方法制作成形體。(實(shí)施例4)除了使用Li20代替Li2C03以外，按照與實(shí)施例1同樣的方法制作成形體。(實(shí)施例5)除了將含有20體積％的氫氣的氦氣氣氛變更為含有20體積％的氨氣的氦氣氣氛以外，按照與實(shí)施例1同樣的方法制作成形體。(實(shí)施例6)除了將含有10體積％的氫氣的氬氣氣氛變更為含有10體積％的氫氣的氮?dú)鈿夥找酝?，按照與實(shí)施例2同樣的方法制作成形體。(比較例1)除了將含有20體積％的氫氣的氦氣氣氛變更為含有5體積％的氫氣的氬氣氣氛以外，按照與實(shí)施例1同樣的方法制作成形體。(比較例2)除了將含有20體積％的氫氣的氦氣氣氛變更為氬氣氣氛以外，按照與實(shí)施例1同樣的方法制作成形體。另夕卜，合成條件以"B.L.DubeyandA.R.West,NaturePhysicalScience,vol.235,February21(1972)"為準(zhǔn)。(比較例3)除了在氬氣氣氛中和以1°C/分鐘的升溫速度升溫至500°C700。C之間以外，按照與實(shí)施例1同樣的方法制作成形體。另外，合成條件以"R.P.Gunawardane，etal.，J.SolidStateChem112,70-72(1994)"為準(zhǔn)。(比較例4)稱量平均粒徑lpm的碳酸鋰粉末和平均粒徑0.3pm的氧化硅粉末，使摩爾比(碳酸鋰:氧化硅)為2:1，在瑪瑙乳缽中干式混合1小時(shí)。將所得混合粉末在箱式電爐中，在大氣中，以5。C/分鐘的升溫速度從常溫升溫到90(TC以后，在90(TC下進(jìn)行12小時(shí)熱處理。將通過熱處理得到的試樣粉碎、混合后，再度以同樣的合成條件進(jìn)行熱處理，由此得到硅酸鋰粉末。接著，將該硅酸鋰粉末充填在直徑12mm的模具內(nèi)并加壓成形，由此制作了孔隙率40%的成形體。(比較例5)稱量平均粒徑lpm的碳酸鋰粉末和平均粒徑0.3pm的氧化鍺粉末，使摩爾比(碳酸鋰:氧化鍺)為2:1，在瑪瑙乳缽中干式混合1小時(shí)。將所得混合粉末在箱型電爐中，在大氣中，以5"C/分鐘的升溫速度從常溫升溫到90(TC以后，在90(TC下進(jìn)行12小時(shí)熱處理。將通過熱處理得到的試樣粉碎、混合后，再度以同樣的合成條件進(jìn)行熱處理，由此得到鍺酸鋰粉末。接著，將該鍺酸鋰粉末充填在直徑12mm的模具內(nèi)并加壓成形，由此制作了孔隙率40%的成形體。對由實(shí)施例16和比較例15得到的成形體(二氧化碳吸收材料)分別如下所述測定二氧化碳吸收材料中的Li2Ti03的含有率、二氧化碳最大吸收率、lcm3二氧化碳吸收材料的二氧化碳最大吸收體積。(二氧化碳吸收材料的Li2Ti03的含有率)Li2Ti03的含有率是通過將由實(shí)施例16和比較例13制作的吸收材料在瑪瑙乳缽中粉碎成平均粒徑約lpm以后，加在粉末X射線衍射裝置(株式會社理學(xué)制RINT2100型)中，研究常溫下的吸收材料中的LUTi04的(202)衍射峰強(qiáng)度和Li2Ti03的(002)衍射峰強(qiáng)度而測定的。結(jié)果表示在下述表l中。另外，因組成不同，對比較例4和比較例5未測定Li2Ti03的含有率。(二氧化碳最大吸收率)13將所得實(shí)施例16和比較例15的二氧化碳吸收材料設(shè)置在箱式電爐中，在該電爐內(nèi)流通含有二氧化碳20體積％和氮?dú)?0體積％的混合氣體，同時(shí)，實(shí)施例16和比較例13在85(TC的溫度下保持1小時(shí)，比較例45在69(TC的溫度下保持1小時(shí)，研究在此前此后的吸收材料的質(zhì)量增加，由此測定二氧化碳的吸收量。另外，達(dá)到最大吸收率的溫度分別為，實(shí)施例16和比較例13為850°C，比較例45為69(TC。將測定的吸收量除以測定中使用的試樣的質(zhì)量，得到每lg試樣的二氧化碳最大吸收率(maSS%)。結(jié)果分別表示在下述表1中。另外，實(shí)施例1的二氧化碳吸收量的增加推斷為由下述化學(xué)式(3)所決定的量，與作為該反應(yīng)式的理論值的最大吸收量44.41質(zhì)量％幾乎相等?；瘜W(xué)式(3):2Li4Ti04+3C02—2LiTi02+3Li2C03+l/202另外，在本測定中，向設(shè)置有上述吸收材料的電爐內(nèi)僅供給氮?dú)膺M(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)吸收材料完全沒有質(zhì)量增加。(lcm3二氧化碳吸收材料的二氧化碳最大吸收體積)將按照實(shí)施例16和比較例15的方法得到的吸收材料研削成相同體積后，加入外徑50mm、高200mm的圓柱狀容器內(nèi)，在氮?dú)庵校?00。C下進(jìn)行1小時(shí)的熱處理，用旋轉(zhuǎn)泵抽真空至O.lTorr(13.3Pa)。接著，導(dǎo)入二氧化碳，直至達(dá)到大氣壓，實(shí)施例16和比較例13在850。C的溫度下保持3小時(shí)，比較例45在690。C下保持3小時(shí)。保持容器的氣密性，因二氧化碳吸收材料吸收二氧化碳，容器內(nèi)的壓力降低，因此，記錄該減壓值，根據(jù)該壓力差估算吸收的二氧化碳的體積。結(jié)果表示在下述表1中。[表1]<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>由表1可知，實(shí)施例16的二氧化碳吸收材料與比較例15相比，二氧化碳的吸收量大，具有優(yōu)良的二氧化碳吸收特性。特別是二氧化碳吸收材料的Li2Ti03含有率越少，二氧化碳吸收特性越好，當(dāng)Li2Ti03的含有率為0時(shí)，與現(xiàn)有的二氧化碳吸收材料相比，顯示出大幅的二氧化碳吸收特性。另外，實(shí)施例16的吸收材料，從相同體積的吸收材料吸收的二氧化碳的體積看，也可知吸收二氧化碳所需要的吸收材料的體積減小，還能夠達(dá)成小型化。接著，如下所述測定所得二氧化碳吸收材料的電阻率和熱擴(kuò)散率。(電阻率的測定條件)由實(shí)施例16和比較例15調(diào)制的二氧化碳吸收材料的電阻率按照如下方法測定。由實(shí)施例16和比較例15調(diào)制的吸收材料得到直徑lOmm(D、厚3mm的圓盤狀粒料。將該粒料在常溫下設(shè)置在市售的絕緣電阻計(jì)(KeithleyInstruments公司制Keithley:6517A)中，施加卯伏的電壓后，測定一分鐘后的電流值。根據(jù)這樣操作得到的電流值、電壓值和試樣的厚度及截面積，求得試樣的電阻率。結(jié)果表示在下述表2中。(熱擴(kuò)散率的測定條件)在實(shí)施例16和比較例13的熱擴(kuò)散率的測定中，作為測定裝置，使用株式會社理學(xué)生產(chǎn)的激光閃光型熱物性測定裝置(FA8510型)。測定中使用的試樣的預(yù)處理如下所述。試樣的涂敷是為了減少激光透過的影響，將直徑10mm、厚3mm的圓盤狀粒料的試樣的激光照射側(cè)表面蒸鍍約50nm的金，背面也蒸鍍約10nm的金。為了提高激光的吸收效果，再在試樣表面涂敷碳，然后，設(shè)置在上述激光閃光型熱物性測定裝置內(nèi)，測定試樣的熱擴(kuò)散率。結(jié)果表示在下述表2中。[表2]<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>由表2顯示，實(shí)施例16的二氧化碳吸收材料與比較例15的二氧化碳吸收材料相比，電阻率低，而且，與比較例13的二氧化碳吸收材料相比，熱擴(kuò)散率也低。所以，實(shí)施例16的二氧化碳吸收材料的與升溫相伴的熱負(fù)荷低，因此在產(chǎn)業(yè)上有利。<二氧化碳吸收材料的二氧化碳吸收速度〉為確認(rèn)按照本發(fā)明的二氧化碳吸收材料的二氧化碳吸收速度快，進(jìn)行了下述測定。將由實(shí)施例1、比較例4和比較例5調(diào)制的試樣(二氧化碳吸收材料)在熱重量分析裝置(ULVAC理工TGD9600型)內(nèi)，在100%的二氧化碳?xì)夥罩?，?分鐘30(TC的升溫速度從常溫升溫到IOO(TC，測定此時(shí)的各吸收材料的二氧化碳吸收率。結(jié)果表示在圖4中。可知相比于比較例4和5的速度，實(shí)施例1的二氧化碳吸收材料在700。C附近的二氧化碳吸收速度非?？?。其結(jié)果是，本發(fā)明的二氧化碳吸收材料顯示出具有將高速流過的二氧化碳，例如，廢氣管路中的二氧化碳也充分吸收、固定的性能。權(quán)利要求1.一種二氧化碳吸收材料，其特征在于含有鈦酸鋰，該鈦酸鋰含有70摩爾％以上的Li4TiO4和30摩爾％以下的Li2TiO3。2.—種二氧化碳吸收材料，其特征在于含有將碳酸鋰粉末或氧化鋰粉末與二氧化鈦粉末以使鋰與鈦的原子比(Li/Ti)為3.55.0的方式混合后，在還原性氣體中或含有還原性氣體的不活潑氣體中實(shí)施500100(TC的熱處理而得到的鈦酸鋰。3.如權(quán)利要求2所述的二氧化碳吸收材料，其特征在于所述還原性氣體在所述不活潑氣體中含有8體積％以上。4.如權(quán)利要求2或3所述的二氧化碳吸收材料，其特征在于所述還原性氣體包括選自氫氣、氨氣、烴和一氧化碳的至少任一種氣體。5.如權(quán)利要求4所述的二氧化碳吸收材料，其特征在于所述還原性氣體包括氫氣。6.—種二氧化碳吸收材料的制造方法，其特征在于，包括將碳酸鋰粉末或氧化鋰粉末與二氧化鈦粉末以使鋰與鈦的原子比(Li/Ti)為3.55.0的方式混合的混合工序，禾口在還原性氣體中或含有還原性氣體的不活潑氣體中，實(shí)施500IOO(TC的熱處理的熱處理工序。7.如權(quán)利要求6所述的二氧化碳吸收材料的制造方法，其特征在于所述還原性氣體在所述不活潑氣體中含有8體積％以上。8.如權(quán)利要求6或7所述的二氧化碳吸收材料的制造方法，其特征在于所述還原性氣體包括選自氫氣、氨氣、烴和一氧化碳的至少任一種氣體。9.如權(quán)利要求8所述的二氧化碳吸收材料的制造方法，其特征在于所述還原性氣體包括氫氣。10.如權(quán)利要求8所述的二氧化碳吸收材料的制造方法，其特征在于所述還原性氣體包括氨氣。11.一種二氧化碳吸收方法，其特征在于包括將二氧化碳吸收在權(quán)利要求15中任一項(xiàng)所述的二氧化碳吸收材料中的二氧化碳吸收工序，并使所述二氧化碳吸收材料的溫度為600860°C。12.—種二氧化碳吸收裝置，其特征在于具備將二氧化碳吸收在權(quán)利要求15中任一項(xiàng)所述的二氧化碳吸收材料中的二氧化碳吸收單元。全文摘要本發(fā)明涉及能夠大幅度提高二氧化碳的吸收量至接近理論值的二氧化碳吸收材料、該二氧化碳吸收材料的制造方法、和使用該二氧化碳吸收材料的二氧化碳吸收方法與二氧化碳吸收裝置。本發(fā)明的二氧化碳吸收材料含有鈦酸鋰，該鈦酸鋰含有70摩爾％以上的Li₄TiO₄和30摩爾％以下的Li₂TiO₃。此外，本發(fā)明的二氧化碳吸收材料能夠按照下述本發(fā)明的二氧化碳吸收材料的制造方法得到。即，按照將規(guī)定的原料以使鋰與鈦的原子比為3.5～5.0的方式混合并實(shí)施熱處理而制造的本發(fā)明的制造方法得到。本發(fā)明的二氧化碳吸收方法包括二氧化碳吸收工序。本發(fā)明的二氧化碳吸收裝置具備將二氧化碳吸收在本發(fā)明的二氧化碳吸收材料中的二氧化碳吸收單元。文檔編號C01G23/00GK101262941SQ200680033569公開日2008年9月10日申請日期2006年9月15日優(yōu)先權(quán)日2005年9月16日發(fā)明者大石克嘉,富樫伸明申請人:學(xué)校法人中央大學(xué)