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可視光感応型光触媒及び可視光感応型光触媒中間体の調製方法、可視光感応型光触媒の使用方法並びに可視光感応型光触媒 コモンズ

国内特許コード P140011098
整理番号 P2014-039365
掲載日 2014年11月7日
出願番号 特願2014-039365
公開番号 特開2014-195797
登録番号 特許第6440181号
出願日 平成26年2月28日(2014.2.28)
公開日 平成26年10月16日(2014.10.16)
登録日 平成30年11月30日(2018.11.30)
優先権データ
  • 特願2013-045977 (2013.3.7) JP
発明者
  • 田嶋 和夫
  • 今井 洋子
出願人
  • 学校法人神奈川大学
発明の名称 可視光感応型光触媒及び可視光感応型光触媒中間体の調製方法、可視光感応型光触媒の使用方法並びに可視光感応型光触媒 コモンズ
発明の概要 【課題】溶媒の量を任意に設定することを可能とし、金コロイドと酸化チタン微粒子の複合微粒子を高収量で調製可能とした可視光感応型光触媒及び可視光感応型光触媒中間体の調製方法、可視光感応型光触媒の使用方法並びに可視光感応型光触媒を提供すること。
【解決手段】可視光感応型光触媒又は可視光感応型光触媒中間体の調製方法は、有機チタン錯体を含む油液を分散媒とし、金コロイドを含む水分散液を分散質とする分散系を形成する工程を有し、可視光感応型光触媒又は可視光感応型光触媒中間体は、有機チタン錯体が加水分解し、金コロイドを包摂して包摂体を形成する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



近年、半導体光触媒による酸化還元反応を利用して様々な商品開発が行われている。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、繊維に光触媒を混ぜて編みこんだ衣類など、日常生活で実用的な商品が多く開発されている。





これらの商品に使用されている光触媒のほとんどが酸化チタンである。酸化チタンが広く使用されている理由は、酸化チタンは、光照射によって非常に高い触媒活性を示すと同時に、水や有機溶媒に溶解しないこと、安定で毒性もまったく無いこと、比較的安価であり資源が豊富に存在することなどが挙げられる。





酸化チタンの結晶型には、ブルカイト型、アナタース型、ルチル型などが知られている。また、酸化チタンが光触媒機能を発揮させるためには、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、太陽光を構成する主たる波長は400nm~800nmの可視光であり、酸化チタンが光触媒機能を発揮させるために380nm以下の紫外線量は全光線のわずか3%ほどである。すなわち、太陽光の紫外線量は、酸化チタンの光触媒機能を発揮させる光としては非常に少量である。また、蛍光灯の光も400nm~650nmの可視光の波長が主である。





このような背景のもと、少量しか存在しない紫外線ではなく、多量に獲得可能である可視光に応答して活性化する、可視光感応型触媒の開発が急務である。





酸化チタンの可視光感応化方法として、金コロイドと酸化チタン微粒子の複合微粒子を形成させ、金コロイドのプラズモン発光を利用する方法が見出されている。そして、金コロイドと酸化チタンの複合微粒子の調製方法として、逆ミセル法で調製する方法が開発されている(特許文献1参照)。

産業上の利用分野



本発明は、可視光感応型光触媒及び可視光感応型光触媒中間体の調製方法、可視光感応型光触媒の使用方法並びに可視光感応型光触媒に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
有機チタン錯体を含む油液を分散媒とし、金コロイドを含む水分散液を分散質とする分散系を形成する工程を含み、
前記有機チタン錯体が加水分解し、金コロイドを包摂して包摂体を形成する可視光感応型光触媒又は可視光感応型光触媒中間体の調製方法であって、
前記有機チタン錯体及び前記金コロイドは、Au:Tiのモル比が1:200~1:1000になる量で用いられる可視光感応型光触媒又は可視光感応型光触媒中間体の調製方法。

【請求項2】
乳化剤を含む水と油液を混合、乳化することによりW/O型マイクロエマルション相を形成する工程と、
金コロイドを含む水分散液を、前記W/O型マイクロエマルション相に混合する工程と、
有機チタン錯体を含む油液を、前記W/O型マイクロエマルション相にさらに混合し、分散系を形成する工程と、
前記有機チタン錯体を加水分解し、前記金コロイドを包摂する包摂体を形成する工程と、からなり、
前記有機チタン錯体及び前記金コロイドは、Au:Tiのモル比が1:200~1:1000になる量で用いられる可視光感応型光触媒又は可視光感応型光触媒中間体の調製方法。

【請求項3】
金コロイドを含む水分散液に対し、乳化剤を混合する工程と、
前記混合液を、油液に添加することによりW/O型エマルション相を形成する工程と、
有機チタン錯体を含む油液を、前記W/O型エマルション相にさらに混合し、分散系を形成する工程と、
前記有機チタン錯体を加水分解し、前記金コロイドを包摂する包摂体を形成する工程と、
からなり、
前記有機チタン錯体及び前記金コロイドは、Au:Tiのモル比が1:200~1:1000になる量で用いられる可視光感応型光触媒又は可視光感応型光触媒中間体の調製方法。

【請求項4】
有機チタン錯体を含む油液に対し、金コロイドを含む水分散液を混合し、分散系を形成する工程と、
前記有機チタン錯体を加水分解し、前記金コロイドを包摂する包摂体を形成する工程と、
からなり、
前記有機チタン錯体及び前記金コロイドは、Au:Tiのモル比が1:200~1:1000になる量で用いられる可視光感応型光触媒又は可視光感応型光触媒中間体の調製方法。

【請求項5】
前記分散系から、前記包摂体を分離する工程をさらに含む請求項1からいずれか記載の方法。

【請求項6】
前記包摂体を、3価から4価チタニアへのアナタース相転移温度未満の温度で焼成する工程をさらに含む請求項記載の方法。

【請求項7】
固定化剤が結合した基板に、前記固定化剤を介して前記包摂体を結合させる工程をさらに含む請求項1からいずれか記載の方法。

【請求項8】
前記固定化剤は多価金属アルコキシド又はアルコキシシランを含む請求項記載の方法。

【請求項9】
前記基板に固定された前記包摂体を乾燥する工程をさらに含む請求項又は記載の方法。

【請求項10】
乾燥後の前記包摂体を、3価から4価チタニアへのアナタース相転移温度より低い温度で焼成する工程をさらに含む請求項記載の方法。

【請求項11】
前記可視光感応型光触媒の表面に存在する異物質を除去し、触媒活性を再生する工程をさらに含む請求項1から10いずれか記載の方法。

【請求項12】
前記除去は、3価から4価チタニアへのアナタース相転移温度未満の温度で加熱する工程を含む請求項11記載の方法。

【請求項13】
繰返し使用する可視光感応型光触媒の使用方法であって、金粒子の少なくとも一部が3価の酸化チタンで包摂された包摂体を含む可視光感応型光触媒に、400~650nmの範囲の波長の合計照度が0.040mW/cm以上である可視光を照射する工程と、前記光照射工程の次に、3価から4価チタニアへのアナタース相転移温度未満の温度で加熱する工程と、を有する、可視光感応型光触媒の使用方法。

【請求項14】
前記加熱工程が、350℃未満の温度で加熱する工程である、繰返し使用する請求項13記載の使用方法。

【請求項15】
400~650nmの範囲の波長の合計照度が0.040mW/cm以上である可視光を照射することによって用いられ、前記光照射の次に、3価から4価チタニアへのアナタース相転移温度未満の温度で加熱することによって再生される、金粒子の少なくとも一部が3価の酸化チタンで包摂された包摂体を含む、繰返し使用可能な可視光感応型光触媒。

【請求項16】
基板固定型光触媒であって、基板と、固定化剤と、請求項15記載の可視光感応型光触媒と、からなる基板固定型光触媒。
国際特許分類(IPC)
Fターム
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出願権利状態 登録
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