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WATER PHOTOREDUCTING BODY AND ITS MANUFACTURING METHOD commons

Patent code P110005037
Posted date Aug 18, 2011
Application number P2005-166205
Publication number P2006-305542A
Patent number P4280832
Date of filing Jun 6, 2005
Date of publication of application Nov 9, 2006
Date of registration Mar 27, 2009
Priority data
  • P2005-099921 (Mar 30, 2005) JP
Inventor
  • (In Japanese)堀 照夫
  • (In Japanese)久田 研次
  • (In Japanese)田畑 功
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人福井大学
Title WATER PHOTOREDUCTING BODY AND ITS MANUFACTURING METHOD commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water photoreducing body by which hydrogen can be produced in the efficiency higher than usual and which can be manufactured easily and to provide a method for manufacturing the water photoreducing body.
SOLUTION: Since many externally communicative passages 3 are formed on the surface of a substrate 2 of this water photoreducing body 1 by bubbling a supercritical fluid or a subcritical fluid, the surface area of the substrate becomes remarkably larger when including the surface area of the inside surfaces of externally communicative passages 3 and a light-excitable organic semiconductor 4 contained in the substrate is irradiated with light from the outside and activated in high efficiency. Since a water reducing catalyst 5 is stuck to the inside surfaces of externally communicative passages 3 and arranged closely to the light-excitable organic semiconductor 4 to be irradiated with light, an electron is moved easily from the light-excitable organic semiconductor 4 to the water reducing catalyst 5 so that hydrogen can be produced in remarkably high efficiency.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


太陽からの光エネルギーの利用方法としては、太陽電池による電気エネルギーへの変換と光化学反応を用いた水素の生成が挙げられる。水素の生成には、光触媒である二酸化チタンを用いた方法が研究されてきているが、二酸化チタンは紫外線領域の光しか吸収しないため、光エネルギーに対する水素の生成効率が十分ではなかった。



そこで、可視光領域の光を吸収する光励起有機半導体を用いて水素の生成効率を高めることが検討されている。例えば、特許文献1には、二酸化チタン薄膜の膜面に可視光吸収色素としてルテニウム錯体を担持した光触媒電極膜を有する水素生成装置が記載されており、可視光を吸収して光励起した色素から電子移動を受けた光触媒である二酸化チタンが活性化されて水素生成を行なうことができるため水素の生成効率を向上させることができる。



また、特許文献2では、ガラス基板等の支持体からなる支持体層と、白金触媒等の水還元触媒からなる水還元触媒層と、ポルフィリン誘導体やルテニウムビピリジン誘導体等からなる色素層とを具備した水光還元体が記載されている。特許文献2に記載された水光還元体は、可視光領域の光を吸収して励起する色素から電子伝達剤に電子を渡し、電子を受けて還元状態となった電子伝達剤が水還元触媒に電子を渡し、電子を受けて活性化した水還元触媒が水中のプロトン(H)を還元して水素を生成するようになっている。



特許文献3には、超臨界流体若しくは亜臨界流体と金属前駆体とからなる前駆体流体中にポリマーを配置して前駆体流体をポリマーに浸透させた後、発泡させて、気孔表面に金属が分散担持された金属担持体ポリマー多孔体を製造する点が記載されている。
【特許文献1】
特開2002-356301号公報
【特許文献2】
特開平9-173840号公報
【特許文献3】
特開2004-315559号公報

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、光エネルギーを吸収して水中のプロトンを還元して水素を発生することができる水の光還元体及びその製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
可視光領域の光を吸収して活性化する物質からなる光励起有機半導体及び高分子材料が溶解した溶液から成形され高分子材料内に光励起有機半導体を分散して含有するとともに含浸された超臨界流体又は亜臨界流体を発泡させて生じた気泡を連続させた微細構造を有する多数の外部連通路が表面に形成された基体と、前記外部連通路内に分散されるとともに水中のプロトンを還元して水素を発生させる触媒作用を有する物質からなる水還元触媒とを有することを特徴とする水の光還元体。

【請求項2】
 
前記基体は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリメタクリル酸メチルの中から選択される高分子材料からなることを特徴とする請求項1に記載の水の光還元体。

【請求項3】
 
前記光励起有機半導体は、ポルフィリン誘導体、ルテニウムビピリジン錯体誘導体、フタロシアニン誘導体、アクリジンイエロウ、プロフラビンの中から選択される有機半導体であることを特徴とする請求項1又は2に記載の水の光還元体。

【請求項4】
 
前記水還元触媒は、白金、イリジウム、ニッケル、金、銀、銅、パラジウム、ロジウムの中から選択される水還元触媒であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の水の光還元体。

【請求項5】
 
請求項1から4のいずれかに記載の水の光還元体に電子伝達剤の溶解した水溶液中で光を照射して水素を発生させることを特徴とする水素発生装置。

【請求項6】
 
可視光領域の光を吸収して活性化する物質からなる光励起有機半導体及び高分子材料が溶解した溶液から基体を成形する成形工程と、水中のプロトンを還元して水素を発生させる触媒作用を有する物質からなる水還元触媒に還元される有機錯体を含む超臨界流体又は亜臨界流体を前記基体に含浸させる含浸工程と、含浸した前記有機錯体を水還元触媒に還元する還元工程と、含浸した前記超臨界流体又は前記亜臨界流体を発泡させて生じた気泡を加熱して前記超臨界流体又は前記亜臨界流体を外部に放出することで前記基体の表面に微細構造を有する多数の外部連通路を形成するとともに前記水還元触媒が前記外部連通路の内面に残留して付着する発泡工程とを備えることを特徴とする水の光還元体の製造方法。

【請求項7】
 
前記超臨界流体又は前記亜臨界流体として二酸化炭素を用いることを特徴とする請求項6に記載の製造方法。

【請求項8】
 
前記含浸工程において、二酸化炭素の超臨界流体又は亜臨界流体を圧力5~30MPa及び温度300~500Kの条件に設定することを特徴とする請求項7に記載の製造方法。

【請求項9】
 
前記超臨界流体又は前記亜臨界流体は、前記基体への浸透を促進する添加剤を含むことを特徴とする請求項6から8のいずれかに記載の製造方法。

【請求項10】
 
前記添加剤は、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2‐プロパノール、1-ブタノール、アリルアルコール、アセトン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キシレンの中から選択される添加剤であることを特徴とする請求項9に記載の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2005166205thum.jpg
State of application right Registered
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