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ペロブスカイト型誘電体酸化物還元相光触媒とその製造方法。 コモンズ

国内特許コード P110005836
掲載日 2011年10月17日
出願番号 特願2006-187852
公開番号 特開2008-012472
登録番号 特許第4649616号
出願日 平成18年7月7日(2006.7.7)
公開日 平成20年1月24日(2008.1.24)
登録日 平成22年12月24日(2010.12.24)
発明者
  • 豊田 昌宏
  • 山形 祐一
出願人
  • 国立大学法人 大分大学
発明の名称 ペロブスカイト型誘電体酸化物還元相光触媒とその製造方法。 コモンズ
発明の概要 【課題】これまで,絶縁体材料で導電性がなく,半導体的性質を示さなかった材料において,新たに半導体化を試み,これまでに本材料で報告されていなかった,新たな光触媒とその製造方法を提供する。
【解決手段】酸素欠陥を有する還元状態のペロブスカイト型構造を有する金属酸化物(ABO3-x)であることを特徴とするペロブスカイト型誘電体酸化物還元相光触媒。及びペロブスカイト型構造を有する金属酸化物と炭素前駆体を混合し、不活性ガス雰囲気下で焼成して該金属酸化物に酸素欠陥与え還元状態にすることを特徴とするペロブスカイト型誘電体酸化物還元相光触媒の製造方法。
従来技術、競合技術の概要


環境問題の深刻化に伴い,その対策のための環境浄化,汚染物質を検出する分析手法など様々な研究がなされている.浄化の手法として光触媒は,紫外光などの光を照射するだけで強力な酸化力を有した活性な酸素種 (O2-,OHラジカル) を発生し,それらが各種の有機物を二酸化炭素や水まで分解する可能性を有すことから,大気浄化や浄水などに幅広く利用されている.そして近年,その高効率化,実用化への研究開発がすすめられている.申請者は,これまで,酸化チタン (TiO2) に炭素を被覆することにより,表面の多孔質炭素上に分解対象物を吸着させ,それが濃縮されることにより分解効率が高くなるといった研究結果を報告してきた.また,炭素前駆体であるポリビニルアルコール (PVA) と混合焼成することにより,炭素被覆と共に酸化チタンの還元相を合成し,それが可視光でも光触媒能を発現することも報告してきた.この結果から,還元剤となる材料と酸化チタンを共に焼成することで,酸素欠陥が導入され還元相を有する酸化チタン光触媒が得られることを明らかとした.
強誘電体であるチタン酸バリウム (BaTiO3) は,高い比誘電率を有し,積層セラミックコンデンサ等の電子部品に多量に用いられている.また,この材料は容易に半導体化させうることから,サーミスタといった電子部品にも利用されている.このチタン酸バリウムを用いたセラミックコンデンサは,電子機器への多量使用に伴う製造量増加により,製造工程でのシート成形後の余剰品が多量に排出することとなり,それが埋め立て廃棄物として処理されている.この廃棄物として処理されているチタン酸バリウムが,容易に半導体化できることから,還元剤と共に焼成することにより,チタン酸バリウムに酸素欠陥を導入し半導体化させ,バンドギャップエネルギーを下げることにより還元相BaTiO3を合成し,それが光触媒能を発現することが可能であると考えた.



酸化チタン光触媒としては,アナターゼ相,あるいはルチル相,あるいは両者の混合相を有するTiO2が,バンドギャップが小さくその光触媒能が大きいことが報告され,使用されている.また,その光触媒能の向上のために,N(チッ素),S(硫黄)を酸化チタンにドープした材料についても,合成が報告され,ドープによる光触媒能の効果が向上することが報告されている.しかしながら,ドープにはイオン注入などの大型の装置を必要とし高額になること,また,必ずしも注入したことにより,光触媒能が,倍以上に向上するまでには至っていない.
この他にも,硫化物系の材料として硫化亜鉛(ZnS),硫化カドミウム(CdS)が良好な光触媒能を有することが報告されているが,水に溶けやすい為,実用に至っていない.この他にもパイロクロア系金属酸化物として,パイロクロア系の酸化物としてCe2Ti2O7(酸化セリウム)の光触媒能についても近年報告がなされている.しかしながら,合成された試料単独での光触媒能は特に発現されず,Ce2Ti2O7を酸化させ,他の半導体試料と組み合わせることにより,初めて光触媒機能を発現させるなど必ずしも,優れた光触媒機能を有していない.

産業上の利用分野


本発明は,紫外あるいは,可視光照射の下で,光触媒機能を発現するペロブスカイト型誘電体酸化物還元相光触媒とその製造方法に関するものである.
材料種としては,ABO3型の結晶構造を有するペロブスカイト型構造,それに類する構造を有する酸化物を基本構造として,その材料を半導体化することで,光触媒機能を付与した.光触媒機能を有する材料は,有害排気ガス,あるいは環境汚染水の分解による環境浄化に関し用いられる.

特許請求の範囲 【請求項1】
ペロブスカイト型構造を有する金属酸化物と炭素前駆体を混合し、この混合物を不活性ガス雰囲気下で焼成温度8 0 0 ~ 1 0 0 0 ℃で焼成して該金属酸化物に酸素欠陥与え還元状態にすることを特徴とするペロブスカイト型誘電体酸化物還元相光触媒の製造方法。

【請求項2】
ペロブスカイト型構造を有する金属酸化物として強誘電特性を示すチタン酸ストロンチウム( S r T i O 3),チタン酸鉛( P b T i O 3),ジルコン酸バリウム( B a Z r O 3),スズ酸バリウム( B a S n O 3),ジルコン酸鉛( P b Z r O 3) ジルコン酸ストロンチウム( S r Z r O 3)の何れか一つを用い、炭素前駆体として木炭、ポリビニルアルコール、ヒドロキシルプロピルセルロース、ポリビニルクロライドの何れか一つを用い、不活性ガスとしてチッ素: N 2 あるいはアルゴン:A rを用いることを特徴とする請求項1に記載のペロブスカイト型誘電体酸化物還元相光触媒の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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