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VISIBLE LIGHT-RESPONSIVE PHOTOCATALYST AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR

Patent code P110001472
Posted date Jan 24, 2011
Application number P2004-164396
Publication number P2005-342601A
Patent number P4665225
Date of filing Jun 2, 2004
Date of publication of application Dec 15, 2005
Date of registration Jan 21, 2011
Inventor
  • (In Japanese)田嶋 和夫
  • (In Japanese)今井 洋子
Applicant
  • (In Japanese)学校法人神奈川大学
Title VISIBLE LIGHT-RESPONSIVE PHOTOCATALYST AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a visible light-responsive photocatalyst in which a large quantity of safe visible rays are utilized to induce TiO2 and, to provide a method for preparing the visible light-responsive photocatalyst.
SOLUTION: The visible light-responsive photocatalyst contains as a formative component a composite fine particle in which a gold fine particle is made clathrate with a titanium dioxide layer. A gold ion is reduced in a nonaqueous restriction reaction field to form colloidal gold and an organic titanium complex is subjected to a hydrolysis/condensation reaction on the particle surface of the colloidal gold so that the colloidal gold is made clathrate with the titanium dioxide layer. Otherwise, a gold fine particle-dispersed solution prepared in advance is solubilized in a reversed micelle and the organic titanium complex is subjected to the hydrolysis/condensation reaction on the interface of the gold fine particle-containing reversed micelle so that the gold fine particle is covered completely or partially with the titanium dioxide layer. As a result, the composite fine particle in which the gold fine particle is made clathrate with titanium dioxide can be prepared efficiently.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


近年、半導体光触媒による酸化還元反応を利用した商品開発が盛んに行われている。例えば、塗布された光触媒により自浄作用を有するトンネル照明、添加された光触媒により抗菌作用を有するタイル、エアフィルタに担持された光触媒により空気中の有害物を分解する空気清浄機などが挙げられる。これらの商品に用いられている半導体光触媒のほとんどは、酸化チタンである。



酸化チタンは、化学的に安定で安価かつ人体に対して安全であるため広く採用されているが、励起するために、アナタース型で380nm以下、ルチル型で400nm以下の紫外光を必要とする。



しかし,太陽光を構成する要素の主たる部分は波長400 ~ 800 nmの可視光であり,これらの光触媒が機能する波長380 nm以下の紫外線はわずか3 % 前後である。また,蛍光灯の光も波長400 ~ 500 nmの可視光が主である。したがって,これらの可視光を有効に活用するためには、可視領域の光で作用する光触媒の開発が必要である。



従来、光触媒であるTiO2を可視光感応型に改質させ、環境清浄化が可能となる光触媒の開発が多くの研究者によって試みられてきた。可視光応答化の方法としては、1)酸化チタンに不純物準位を形成させ、励起に必要なバンドギャップエネルギーを減少させる方法、2)色素を酸化チタン表面へ吸着させ、色素の励起によって生じた電子と正孔を用いる方法があり、例えば,酸化チタン格子中に遷移金属イオンをイオン注入して酸化チタンの吸収端を長波長側へシフトするイオン注入法や、N2/Arプラズマ雰囲気中での酸化チタンスパッタリング、アンモニア含有雰囲気下での酸化チタンの熱処理による窒素ドープは、上記1)に分類されるものである(非特許文献1~3等参照)。



【非特許文献1】
"M.Anpo, Catal. Surv. Jpn. 1 169 (1997)
【非特許文献2】
"R.Asahi, T.Morikawa, T.Ohwaki, K.Aoki, Y. Taga, Science. 293,296 (2001)
【非特許文献3】
"T.Morikawa, R.Asahi, T.Ohwaki, K.Aoki, Y. Taga, Jpn. J. Appl. Phys. 40, L561(2001)

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、光触媒であるTiO2を可視光感応型として用いることを可能にした可視光感応型光触媒とその調製方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
非水系の制限反応場で、金イオンを還元して金コロイドを形成し、前記金コロイドの粒子面で有機チタン錯体を加水分解と縮合反応させて前記金コロイドを酸化チタン層で包摂することを特徴とする可視光感応型光触媒の調製方法。

【請求項2】
 
非水系の制限反応場は、炭素数5~16の炭化水素油からなる溶媒中において、HLBが10~16の非イオン性両親媒性物質が形成する逆ミセルまたは逆マイクロエマルション中であることを特徴とする請求項1記載の可視光感応型光触媒の調製方法。

【請求項3】
 
前記非イオン性界面活性物質は、下記の一般式(化1)で示すポリオキシエチレンモノアルキルエーテル(Polyoxyethylene monoalkyl-ether)のうち、mが10から16、n
が4から6の界面活性剤であることを特徴とする請求項2記載の可視光感応型光触媒の調製方法。
【化1】
 



【請求項4】
 
HLBが10~16の非イオン性両親媒性物質を炭素鎖長5~16の炭化水素油からなる溶媒中に溶解させ、この溶液に水溶性の金塩を可溶化させる工程と、
この可溶化させた金イオンに対し、還元剤を所定の比で添加し、攪拌することで逆ミセルまたは逆マイクロエマルション中に金コロイドを調製する工程と、
前記金コロイドを含有した逆ミセルの外相の炭化水素油に所定量の有機チタン錯体を添加して加水分解と縮合反応させることで前記金コロイドを酸化チタン層で包摂する工程とを含むことを特徴とする可視光感応型光触媒の調製方法。

【請求項5】
 
前記金コロイドと前記有機チタン錯体とをモル比が1:1~1:150となるように前記有機チタン錯体を添加することを特徴とする請求項4記載の可視光感応型光触媒の調製方法。

【請求項6】
 
前記金コロイドを酸化チタン層で包摂した粒子を取り出し、前記非イオン性界面活性剤の分解温度よりも高く、酸化チタンのアナタース変換温度よりも低い温度で加熱処理する工程をさらに含むことを特徴とする請求項4記載の可視光感応型光触媒の調製方法。

【請求項7】
 
あらかじめ調製された金微粒子分散溶液を逆ミセル中へ可溶化させ、その後、前記金微粒子を含有した逆ミセル界面で前記有機チタン錯体を加水分解と縮合反応させることで前記金微粒子を酸化チタン層で包摂することを特徴とする可視光感応型光触媒の調製方法。

【請求項8】
 
あらかじめ金微粒子分散溶液を調製する工程と、
非イオン性界面活性剤を炭素数5~16の炭化水素油からなる溶媒中に溶解させ、この溶液に前記金微粒子分散溶液を可溶化させる工程と、
前記金微粒子を含有した逆ミセルの外相の炭化水素油に所定量の有機チタン錯体を添加して加水分解と縮合反応させることで前記金微粒子を酸化チタン層で包摂する工程と
を含むことを特徴とする可視光感応型光触媒の調製方法。

【請求項9】
 
前記金微粒子を酸化チタン層で包摂した粒子を取り出し、前記非イオン性界面活性剤の分解温度よりも高く、酸化チタンのアナタース変換温度よりも低い温度で加熱処理することを特徴とする請求項8記載の可視光感応型光触媒の調製方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2004164396thum.jpg
State of application right Registered
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