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可視光応答型光触媒およびその合成方法

国内特許コード P110003387
整理番号 K053P91
掲載日 2011年6月21日
出願番号 特願2004-275946
公開番号 特開2006-089323
登録番号 特許第4240310号
出願日 平成16年9月22日(2004.9.22)
公開日 平成18年4月6日(2006.4.6)
登録日 平成21年1月9日(2009.1.9)
発明者
  • 池田 茂
  • 南郷 景悟
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 国立大学法人大阪大学
発明の名称 可視光応答型光触媒およびその合成方法
発明の概要 【課題】 より長波長の可視光を吸収する光触媒を提供すること。
【解決手段】 本発明は、2価の無機スズ塩と、チタン(IV)、ニオブ(V)、タンタル(V)、およびジルコニウム(IV)からなる群より選択されるd-ブロック金属のアルコキシドとを、アルカリ条件下で水熱処理することによって得られる、スズ/d-ブロック金属複合材料、およびこの材料からなる可視光応答型光触媒、ならびにこれらの製造方法を提供する。好適には、d-ブロック金属はチタン(IV)である。
【選択図】 図3
従来技術、競合技術の概要


酸化チタンは、高い光安定性、高い光触媒能、低コスト、高い安全性などの点で、現在のところ、光触媒として最も優れた材料である。しかし、酸化チタンが吸収・利用できる光は、紫外光領域に限られている。太陽エネルギーの有効利用の観点から、より長波長の光、すなわち可視光を利用できることが望ましい。



これまでに、いくつかの可視光応答型酸化チタン光触媒が開発されている。例えば、窒化チタンの酸化処理などにより得られる窒素ドープ酸化チタン(非特許文献1)、チオウレアとチタンテトライソプロポキシドとを空気中焼成処理することにより得られる硫黄ドープ二酸化チタン(非特許文献2)などがある。しかし、これらの吸収波長は最長で500nm付近であり、太陽光の大部分の可視光を利用できないため、可視光応答効果は大きくはない。



また、酸化チタン以外にも、酸化タンタル、酸化亜鉛、酸化スズなどの紫外線照射によって光触媒活性を示す材料が知られており、これらの材料についても、可視光応答型の光触媒の検討が行われている。例えば、酸化タンタルに窒素をドープしたタンタルオキシナイトライド(非特許文献3)、高温焼成により得られる2価のスズを含む酸化ニオブや酸化タンタル(非特許文献4)などがある。しかし、これらは、可視光下での酸化触媒能力が低く、あるいは最大吸収波長が500nm付近であるため、可視光を十分に利用できるとは言い難い。



このように、現状では、太陽エネルギーを有効利用するための光触媒は、実用レベルには至っていない。
【非特許文献1】
Morikawa T.ら、Jpn. J. Appl. Phys.,2巻,L561-L563頁,2001年
【非特許文献2】
Ohno T.ら、Chem. Lett.,32巻,362-365頁,2003年
【非特許文献3】
Hitoki G.ら、Chem. Commun.,16巻,1698頁,2002年
【非特許文献4】
Hosogi Y.ら、Chem. Lett.,33巻,28-29頁,2004年

産業上の利用分野


本発明は、可視光応答型光触媒およびその合成方法に関する。より詳細には、本発明は、従来の可視光応答型光触媒よりも長波長の可視光を吸収し得るスズ/d-ブロック金属複合材料からなる可視光応答型光触媒、およびその合成方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
2価の無機スズ塩と、チタン(IV)およびジルコニウム(IV)からなる群より選択されるd-ブロック金属のアルコキシドとを、アルカリ条件下で水熱処理することによって得られる、スズ/d-ブロック金属複合材料。

【請求項2】
前記d-ブロック金属が、チタン(IV)である、請求項1に記載のスズ/d-ブロック金属複合材料。

【請求項3】
前記チタン(IV)とスズとの元素成分比が3:2~1:3である、請求項2に記載のスズ/d-ブロック金属複合材料。

【請求項4】
前記水熱処理後に、さらに焼成処理または酸洗浄が行われている、請求項1からのいずれかの項に記載のスズ/d-ブロック金属複合材料。

【請求項5】
請求項1からのいずれかの項に記載のスズ/d-ブロック金属複合材料からなる、可視光応答型光触媒。

【請求項6】
2価の無機スズ塩と、チタン(IV)およびジルコニウム(IV)からなる群より選択されるd-ブロック金属のアルコキシドとを、アルカリ条件下で水熱処理する工程を含む、スズ/d-ブロック金属複合材料の製造方法。

【請求項7】
前記d-ブロック金属が、チタン(IV)である、請求項に記載の方法。

【請求項8】
前記スズ/d-ブロック金属複合材料中の前記チタン(IV)とスズとの元素成分比が3:2~1:3である、請求項に記載の方法。

【請求項9】
得られた水熱処理物を焼成処理または酸洗浄する工程をさらに含む、請求項からのいずれかの項に記載の方法。

【請求項10】
請求項1からのいずれかの項に記載のスズ/d-ブロック金属複合材料または請求項に記載の可視光応答型光触媒、白金助触媒、およびメタノールを含む水溶液に、可視光を照射する工程を含む、水素の生成方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2004275946thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) さきがけ 変換と制御 領域
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