可視光応答性バナジン酸ビスマスの製造方法

国内特許コード	P200017209
整理番号	T2-18009-T
掲載日	2020年9月25日
出願番号	特願2019-001764
公開番号	特開2020-111476
出願日	平成31年1月9日(2019.1.9)
公開日	令和2年7月27日(2020.7.27)
発明者	山本 伸一
出願人	学校法人龍谷大学
発明の名称	可視光応答性バナジン酸ビスマスの製造方法
発明の概要	【課題】光触媒効率が高いバナジン酸ビスマスの製造方法の提供。 【解決手段】水中で、ビスマス化合物と、ビスマス原子に対するバナジウム原子のモル比が２以上となる量のバナジウム化合物とを反応させる工程を含むバナジン酸ビスマスの製造方法。 【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要	現在、光触媒として広く活用されている酸化チタン（ＴｉＯ２）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（ＢｉＶＯ４）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（ＮＨ４ＶＯ３）と硝酸ビスマス五水和物（Ｂｉ（ＮＯ３）３・５Ｈ２Ｏ）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。
産業上の利用分野	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。
特許請求の範囲	【請求項１】 水中で、ビスマス化合物と、ビスマス原子に対するバナジウム原子のモル比が２以上となる量のバナジウム化合物とを反応させる工程を含むバナジン酸ビスマスの製造方法。 【請求項２】 バナジン酸ビスマスの結晶構造が単斜晶である請求項１に記載の製造方法。 【請求項３】 ビスマス化合物が硝酸ビスマスである請求項１または２に記載の製造方法。 【請求項４】 バナジウム化合物がメタバナジン酸アンモニウムである請求項１～３のいずれかに記載の製造方法。 【請求項５】 反応を６０～９５℃で行う請求項１～４のいずれかに記載の製造方法。 【請求項６】 反応を尿素の存在下で行う請求項１～５のいずれかに記載の製造方法。 【請求項７】 反応時間が２時間以上である請求項１～６のいずれかに記載の製造方法。 【請求項８】 反応を硝酸の非存在下で行う請求項１～７のいずれかに記載の製造方法。
出願権利状態	公開