ホプカライトは、主に銅とマンガンの酸化物からなる一連の混合物の商標であり、室温で空気中の酸素にさらされると 一酸化炭素を二酸化炭素に変換する触媒として使用されます。
「ホップカライト」という名前は、ジョンズ・ホプキンス大学の「ホップ」とカリフォルニア大学の「カル」に由来しています。これらの大学では、第一次世界大戦中に一酸化炭素の基礎研究が行われ、1918年にこれらの触媒が発見されました。[1] [要出典]
様々な組成が知られており、例えば「ホプカライトII」は約60%の二酸化マンガンと40%の酸化銅（MnO 2 : CuOのモル比は1.375）から構成され[2]、また「ホプカライトI」は50%のMnO、30%のCuO、15%のCo 2 O 3、5%のAg 2 Oの混合物である。[2] [3]ホプカライトは多孔質体の性質を持ち、その外観は活性炭に似ている。[1]
準備
典型的にはホプカライト触媒は酸化物と炭酸塩の均質混合物を焼成することによって製造されるが、 [4]実験室および工業規模でのホプカライトの製造には、（細かく分割された）金属酸化物の物理的混合、金属塩溶液（塩を参照）からの金属酸化物の共沈、金属硝酸塩（硝酸塩を参照）と金属炭酸塩（炭酸塩を参照）の混合物の熱分解、有機および無機前駆体システムからの火炎噴霧熱分解による一段階合成など、さまざまな技術が採用されている。 [5]ナノ相ホプカライト触媒も報告されている。[6]
ホプカライトをベースとした触媒は数十年にわたり実用化されてきましたが、その作用機序については依然として多くの疑問が残されています。これは、その複雑な構造により、活性中心や触媒作用・不活性化のメカニズムに関する情報を得ることが困難であるためです。
アプリケーション
ホプカライトは、個人用呼吸保護具（RPE）や集団用保護具など に広く使用されています。ホプカライト触媒の様々な用途は以下の通りです。
- 一酸化炭素から保護するように設計された一部のガスマスクフィルター（ソビエト製のDP-1、複合フィルターVK-450、SX（CO）フィルターなど）
- スキューバダイビングや消防活動などで使用される呼吸用空気を浄化するための空気濾過システムや呼吸装置に使用される。[7]
- 鉱山労働者に支給される自衛用呼吸器（SPP-4）の主な濾過成分として使用されている[7]
- 火災状況での使用向けに設計されたフィルタリング自己救助装置（GDZK-EN、GDZK-U、GDZK-Aなど）
- 室内の一酸化炭素（CO）濃度を監視する装置
- 水中空気圧縮機が内燃機関で駆動されている場合（船舶など）の予防措置として使用される
呼吸保護具では、ホプカライトは、空気中の酸素で有毒な一酸化炭素を無害な二酸化炭素に急速に酸化するために使用されます。その後、二酸化炭素は水酸化ナトリウム層と化学的に結合し、空気流からCOを除去します（活性炭エアフィルターでは除去されません）。[7]水蒸気はホプカライト触媒を被毒するため、これを防ぐために事前にシリカベースのフィルターが導入されています。それに加えて、ホプカライト層は機械的フィルターと活性炭層で保護されており、空気から他の汚染物質を浄化します。[8] [9] [10]一方、一酸化炭素（CO）検出器の動作は、一酸化炭素（CO）から二酸化炭素（CO 2 ） への触媒酸化中に放出される熱を記録することに基づいています。
ホプカライト触媒は主にCOからCO2への変換を触媒するために使用されますが、ガス流からエチレンオキシドやその他のVOC、およびオゾンを除去するためにも使用されます。 [ 11 ]さらに、ホプカライトは高温 （200～500℃）でさまざまな有機化合物の酸化を触媒します。
参照
参考文献
- ^ ab 空気からの一酸化炭素の除去 - A. Lamb、WC Bray、JCW Frazer - The journal of industrial and engineering chemistry 1920年3月、p213
- ^ ab 無機化学分取ハンドブック、第2版。G. Brauer編、Academic Press、1963年、NY、p.1675。
- ^ 銅マンガン酸化物系触媒による一酸化炭素の常温酸化 - 博士論文 - Christopher D. Jones、2006年3月
- ^ Xia, GG; Yin, YG; Willis, WS; Wang, JY; Suib, SL (1999). 「低温一酸化炭素酸化のための効率的で安定した触媒」. Journal of Catalysis . 185 : 91–105 . doi :10.1006/jcat.1999.2484.
- ^ Biemelt, T; Wegner, K; Teichert, J; Kaskel, S (2015). 「マイクロエマルジョン炎熱分解法によるホプカライトナノ粒子合成：触媒調製における新たなコンセプト」. Chem Commun (Camb) . 51 : 5872–5 . doi :10.1039/c5cc00481k. PMID 25726946.
- ^ Xie, X.; Li, Y.; Liu, Z.-Q.; Haruta, M.; Shen, W. (2009). 「Co3O4ナノロッド触媒によるCOの低温酸化」. Nature . 458 : 746– 749. doi :10.1038/nature07877.
- ^ abc バーナード・ジャッフェ [1947]新化学の世界 シルバー・バーデット社 368ページ
- ^ Chemia 1 – podręcznik、tom 1、klasa 1、szkoła ponadgimnazjalna Zakres rozzzerzony Stanisława Hejwowska、Ryszard Marcinkowski、Operon
- ^ http://portalwiedzy.onet.pl/7039,,,,hopkalit,haslo.html [リンク切れ]
- ^ ヘンリク・オウダコウスキー、ヴウォジミェシュ・ストルシュ・ブドワ・スプルゼントゥ・ポザルニチェゴ。ウィドーニクツー MON 1959 r.
- ^ Sebezáchranný filtrační přístroj W 65-2 BL.ドスタプネオンライン [cit-2020-05-15]
