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有機物を担持した光触媒の製造方法、及び有機物担持光触媒 NEW

国内特許コード P180015636
整理番号 5604
掲載日 2018年11月22日
出願番号 特願2016-206074
公開番号 特開2018-065103
出願日 平成28年10月20日(2016.10.20)
公開日 平成30年4月26日(2018.4.26)
発明者
  • 福嶋 貴
  • 小林 克彰
  • 田中 晃二
  • 秋山 誠治
  • 山田 太郎
  • 堂免 一成
出願人
  • 国立大学法人京都大学
  • 三菱ケミカル株式会社
  • 人工光合成化学プロセス技術研究組合
  • 国立大学法人 東京大学
発明の名称 有機物を担持した光触媒の製造方法、及び有機物担持光触媒 NEW
発明の概要 【課題】金属錯体などの有機物を助触媒として光触媒に強固に担持させる新たな方法の提供。
【解決手段】光触媒、及び光触媒に担持させる有機物を準備する準備ステップ、及び前記準備した光触媒及び有機物を、クリック反応により結合させる結合ステップ、を含む有機物を担持した光触媒の製造方法。前記光触媒は、表面にアルコキシシランが結合され、前記クリック反応は、以下の(a)~(c)のいずれかを含む反応である有機物と光触媒に担持させる方法。(a)トリアゾール環の形成(b)3級アミンの形成又は4級アミンの形成(c)チオエーテルの形成
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


エネルギー資源の大半を占める化石燃料は有限であることから、光エネルギーを利用して、水を水素と酸素に分解することでエネルギー源とする研究が進められている。その際には光触媒が用いられることが通常である。
現在研究が進められている光触媒は、酸化物、酸窒化物、窒化物といった光半導体の表面に助触媒が担持され、助触媒を担持させることで光触媒の活性を向上させることができる。



一般に、光半導体表面に担持される助触媒としては金属や金属酸化物が知られている。例えば、水分解に用いられる光触媒用の助触媒としては、Fe、Cо、Ni、Mnなどの酸化物やリン化物を含む無機物が用いられており、特許文献1には、Co及びMnを含む酸化物粒子を特定の光半導体に担持させることで、Coドープの効果を顕著とさせる技術が開示されている。また、非特許文献1にはニッケル化合物が広く開示されており、そのうちNi2Pナノ粒子が非常に高い水素発生能力を有することが記載されている。



金属や金属酸化物の助触媒は耐久性が高い、調製法が簡便であるといった優れた特徴を有する反面、反応の選択性が乏しく逆反応を触媒する恐れがある、金属の使用量が多くなる、等の問題点があった。
これに対して、金属錯体を助触媒に用いた場合、緻密な分子設計による反応の選択性向上、金属の使用量の減少、などの効果が期待できる。さらに、金属錯体は種々の分光分析により反応機構を詳細に解明することが可能であることから、触媒改良の効率性が期待できる。



光半導体表面に助触媒として担持される金属錯体としては、二酸化炭素還元による蟻酸又は一酸化炭素作成、水分解反応による水素又は酸素発生を触媒する金属錯体が知られている。例えば非特許文献2では、光半導体であるグラファイト状窒化炭素表面にルテニウム二核錯体を担持させることで、可視光照射により二酸化炭素を還元して蟻酸を生成する光触媒能を付与することが開示される。
また、非特許文献3では、ZnS表面に鉄二核錯体を担持させることで、光駆動の水分解による水素発生能を向上することが開示される。
さらに非特許文献4では、BiVO4表面に銅錯体を担持させることで、可視光駆動の水分解による酸素発生能を向上することが開示される。

産業上の利用分野


本発明は光触媒に関し、詳細には有機物を担持した光触媒の製造方法、及び有機物を担持した光触媒、に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
光触媒、及び光触媒に担持させる有機物を準備する準備ステップ、及び
前記準備した光触媒及び有機物を、クリック反応により結合させる結合ステップ、を含む有機物を担持した光触媒の製造方法。

【請求項2】
前記光触媒は、表面にアルコキシシランが結合された、請求項1に記載の光触媒の製造方法。

【請求項3】
前記クリック反応は、以下の(a)~(c)のいずれかを含む反応である、請求項1または2に記載の光触媒の製造方法。
(a)トリアゾール環の形成
(b)3級アミンの形成又は4級アミンの形成
(c)チオエーテルの形成

【請求項4】
前記結合ステップは、
前記光触媒と、クリック反応を生じさせる一方の反応基を含むアルコキシシランと、を結合させる第1結合ステップ、
必要に応じて、前記有機物と、クリック反応を生じさせるもう一方の反応基と、を結合させる第2結合ステップ、および
クリック反応を生じさせる2つの反応基を反応させる第3結合ステップ、を含む請求項1~3のいずれか1項に記載の光触媒の製造方法。

【請求項5】
前記有機物は金属錯体である、請求項1~4のいずれか1項に記載の光触媒の製造方法。

【請求項6】
光触媒に有機物が担持された有機物担持光触媒であって、
前記光触媒と有機物との間に、以下の(a´)~(c´)のいずれかを含む、有機物担持光触媒。
(a´)トリアゾール環
(b´)3級アミン又は4級アミン
(c´)チオエーテル

【請求項7】
前記有機物は金属錯体である、請求項6に記載の有機物担持光触媒。

【請求項8】
前記光触媒と前記(a´)~(c´)との間にケイ素酸素結合を含む、請求項6または7に記載の有機物担持光触媒。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016206074thum.jpg
出願権利状態 公開
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