可視光応答性バナジン酸ビスマスの製造方法

• 山本 伸一

• 学校法人龍谷大学

現在、光触媒として広く活用されている酸化チタン（ＴｉＯ_２）は、３．２ｅＶのバンドギャップを有し、波長が３８８ｎｍ以下の紫外光を利用するものである。しかし、紫外光は太陽光中に３～５％程度しか含まれておらず、酸化チタンを使用した触媒反応では、太陽光の約９５％が利用できないことになる。

可視光応答性を示す光触媒として、バナジン酸ビスマス（ＢｉＶＯ_４）が知られている（特許文献１）。正方晶構造のバナジン酸ビスマスは２．９ｅＶのバンドギャップを有し、単斜晶構造のバナジン酸ビスマスは２．４ｅＶのバンドギャップを有する（非特許文献１）。これは、前者が約４２８ｎｍ以下の波長の光を吸収するのに対し、後者が約５１７ｎｍ以下の波長の光を吸収することを意味する。単斜晶構造の方が正方晶構造よりも広い波長領域の光を吸収するため、光触媒効率が高くなる。酸化チタンと比較すると、約３．５倍もの太陽光エネルギーを吸収することができる。

バナジン酸ビスマスの作製方法として、固相反応法や液相反応法が知られている。しかし、固相反応法を用いて作製されたバナジン酸ビスマス粉末は、光触媒反応の効率が低い。その原因として、固相反応法で得られる粉末の粒径が不均一であることが考えられている。

一方、液相反応法の一種である沈殿法を用いて、バナジン酸ビスマスを製造する方法が知られている（特許文献１）。具体的には、硝酸水溶液中で、尿素の存在下、メタバナジン酸アンモニウム（ＮＨ_４ＶＯ_３）と硝酸ビスマス五水和物（Ｂｉ（ＮＯ_３）_３・５Ｈ_２Ｏ）とをモル比１：１で混合し、９０℃で加熱撹拌することにより、バナジン酸ビスマス粉末を得ている。得られたバナジン酸ビスマスが可視光応答性の光触媒活性を有し、内分泌攪乱物質であるノニルフェノール、ビスフェノールＡ又はエストロゲンを可視光下で分解できることも開示されている。しかしながら、短時間で単斜晶の粉末を得ることが難しく、また、使用する硝酸は劇物であり、保管取扱がきわめて難しいという問題がある。

本発明は、可視光応答性バナジン酸ビスマスの製造方法に関する。

• C01G  31/00      バナジウム化合物
• B01J  23/22      バナジウム
• B01J  35/02      固体

• 4G048AA03 複数金属とＯ，又は更にＨからなるもの＊
• 4G048AB02 湿式製造法（液相法）
• 4G048AC08 その他（性質，用途が明示されたもの）＊＊
• 4G048AD03 粉末状，粒状
• 4G048AD06 構造（結晶構造等が明示されたもの）
• 4G048AE07 窒素含有（硝酸塩等）
• 4G169AA02 非担持触媒
• 4G169BA48 光触媒、光増感剤、感光性物質
• 4G169BB06 混合酸化物、複合酸化物、酸素酸塩＊
• 4G169BC25 Ｂｉ
• 4G169BC54 Ｖ
• 4G169BE15 ジアミン（せ）
• 4G169BE19 ＣＯも含むもの（つ）
• 4G169DA08 流動床、懸濁床
• 4G169EA01 粉状
• 4G169EC22 結晶構造、結晶の種類（除ゼオライト）＊
• 4G169EC27 その他のキャラクタリゼーションでの特定＊
• 4G169FB08 沈澱、ゲル化
• 4G169FB27 洗浄に特徴のあるもの
• 4G169FB31 蒸発のためのもの
• 4G169FB57 乾燥工程に特徴のあるもの
• 4G169FC02 原料◎
• 4G169FC03 添加剤（←沈澱剤、造孔剤）◎
• 4G169FC06 プロセス条件に特徴のあるもの＊
• 4G169FC07 温度
• 4G169HA02 可視光応答性
• 4G169HB06 酸化チタン以外の金属酸化物
• 4G169HD03 湿式法
• 4G169HE20 その他＊
• 4G169HF03 特定波長
• 4G169HF05 光源、光触媒の配置