CN102202789A

CN102202789A - 光催化材料、分解有机物质的方法、内部装饰件、空气净化装置和产生氧化剂的装置

Info

Publication number: CN102202789A
Application number: CN2009801434950A
Authority: CN
Inventors: 桥本和仁; 入江宽; 余火根; 神谷和秀; 高滨孝一; 三木慎一郎; 矢口充雄
Original assignee: University of Tokyo NUC; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: University of Tokyo NUC; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-10-30
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2029-10-29
Also published as: JP2010104913A; US20110198210A1; US8603302B2; KR101334967B1; JP5498009B2; EP2343126A1; TW201026384A; EP2343126A4; KR20110069847A; WO2010050548A1; TWI404567B; CN102202789B

Abstract

通过用金属离子掺杂氧化钛以得到价带电位为3V以上(相比于SHE，pH＝0)、价带与自价带激发的电子的电位(包括导带下端电位和孤立电位)间的带隙为3V以下的金属离子掺杂氧化钛。然后将铜盐和/或铁盐沉积在所述金属离子掺杂氧化钛的表面上。所述铜盐或铁盐起到氧的多电子还原的催化剂的作用这一事实可以用来制得当受可见光照射时表现出强氧化分解活性的金属离子掺杂氧化钛。

Description

光催化材料、分解有机物质的方法、内部装饰件、空气净化装置和产生氧化剂的装置

技术领域

本发明涉及具有可见光活性的光催化材料、使用该光催化材料分解有机物质的方法、用该光催化材料形成的内部装饰件、空气净化装置和产生氧化剂的装置。

背景技术

因为光催化材料可用廉价且对环境影响极低的光氧化和分解有机物质及一些无机物质如氮氧化物，故其近年来已被应用于环境净化、除臭、防污、消毒及其他应用中，各种光催化材料正在开发和研究之中。

众所周知的光催化剂包括氧化钛，其对紫外照射有响应，但对于在住宅室内及紫外照射很少的其他环境中的使用而言，需要对可见光有响应的光催化剂材料，这样的材料正在研究和开发之中。

例如，专利文件1披露了一种具有可见光活性的光催化材料，其中氧化钛晶体的氧原子位点部分地被氮原子所取代。

在该专利文件1所披露的光催化材料中，通过氧化钛晶体的氧原子位点部分地被氮原子所取代时在氧化钛的价带的负侧上形成新的孤立能级获得可见光活性。当所述孤立能级处的电子暴露于能量等于或高于所述孤立能级与导带间的带隙能的光子时，其被激发至氧化钛的导带，而在所述孤立能级中产生空穴，从而产生可见光活性。

但以这种方式在氧化钛的价带的负侧上形成的孤立能级具有低电位，故因暴露于可见光的电子光激发所产生的空穴的氧化能力低，在孤立能级处产生的空穴的运动也受限，故与待氧化的基底的反应性低。因此，专利文件1中所披露的光催化材料的问题在于其具有可见光活性但氧化分解活性低。

也可通过用另一金属离子掺杂氧化钛的钛离子位点从而使氧化钛的导带下端电位向正侧偏移或在导带下端电位的正电位侧上形成孤立能级来获得可见光吸收。但当氧化钛的导带下端电位充分向正侧偏移以提供可见光吸收时或当在导带下端电位的正电位侧上形成孤立能级时，偏移的导带下端或所产生的孤立能级的电位高于氧的单电子还原电位(-0.046V相比于相比于SHE，pH＝0)，光激发的电子不再能一电子还原氧。光激发的电子与所产生的空穴复合并失去其氧化分解活性，因此这种金属离子掺杂氧化钛仅表现出非常低的氧化分解活性。

专利文件1：日本专利3601532

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的是提供一种响应可见光而表现出强氧化分解活性的金属离子掺杂的氧化钛光催化材料，以及利用该强氧化分解活性分解有机物质的方法、内部装饰件、空气净化装置和产生氧化剂的装置。

在本发明的具有可见光活性的光催化材料中，二价铜盐和/或三价铁盐被负载于通过用金属离子掺杂氧化钛以得到价带电位为3V以上(相比于SHE，pH＝0)、价带与自价带激发的电子的能级(包括导带下端电位和孤立电位)间的带隙为3V以下的金属离子掺杂氧化钛所获得的金属离子掺杂的氧化钛的表面上。

为以这种方式控制价带电位和带隙，应通过用金属离子掺杂氧化钛使导带下端电位向正电位偏移或在导带下端电位的正电位侧上形成孤立能级，而不改变氧化钛价带的电位。

本发明利用了二价铜盐和三价铁盐起到氧的多电子还原的催化剂的作用这一事实。也就是说，当通过在金属离子掺杂氧化钛的表面上携带二价铜盐或三价铁盐所形成的光催化材料暴露于能量等于或高于所述金属离子掺杂氧化钛的带隙能的光时，自所述金属离子掺杂氧化钛的价带光激发的电子自所述金属离子掺杂氧化钛的导带移动到负载于所述金属离子掺杂氧化钛上的二价铜盐的Cu(II)离子或三价铁盐的Fe(III)离子，从而将Cu(II)离子还原为Cu(I)离子或将Fe(III)离子还原为Fe(II)离子。然后，如下面的方程式中所示，Cu(I)离子和Fe(II)离子进行环境中氧原子的多电子还原，在2-电子还原的情况下产生过氧化氢或在4-电子还原的情况下产生水，并使Cu(II)和Fe(III)恢复到其最初状态。

2-电子还原：

2Cu(I)+O₂+2H⁺→2Cu(II)+H₂O₂

2Fe(II)+O₂+2H⁺→2Fe(III)+H₂O₂

4-电子还原：

4Cu(I)+O₂+4H⁺→4Cu(II)+2H₂O

4Fe(II)+O₂+4H⁺→4Fe(III)+2H₂O

或

3Cu(I)+O₂+4H⁺→2Cu(II)+Cu(III)+2H₂O

4Fe(II)+O₂+2H₂O→4Fe(III)+4OH

这样，负载于所述金属离子掺杂氧化钛上的二价铜盐的Cu(II)离子或三价铁盐的Fe(III)离子起到氧的多电子还原的催化剂的作用。

通过这种机制，由于自所述金属离子掺杂氧化钛的价带激发的光激发电子被高效消耗而产生水或过氧化氢(氧化物质)，故常规的金属离子掺杂氧化钛所发生的光激发电子的低活性问题得到解决，且本发明的光催化材料具有响应可见光的高效氧化分解活性。

此外，所述金属离子掺杂氧化钛的价带电位与氧化钛情况下一样高，为3.0V以上(相比于SHE，pH＝0)，并且因光照射而在价带中产生的空穴具有与在通常的光催化氧化钛中因暴露于紫外光而在价带中产生的空穴相同的强氧化能力。因此，虽然在氮掺杂氧化钛例如专利文件1中所公开的那些中，在孤立能级中所产生的空穴仅具有弱氧化能力，但本发明的光催化材料提供高效的氧化分解活性。

本发明的另一特征在于，向正侧偏移的导带下端的电位或在导带下端电位的正侧上形成的孤立能级的电位为0V以上(相比于SHE，pH＝0)但在0.8V以下(相比于SHE，pH＝0)。

之所以需要向正侧偏移的导带下端电位或在导带下端的正侧上形成的孤立能级的电位介于此范围内的原因在于，已知Cu(I)和Cu(II)离子的氧化还原电位为0.16V(相比于SHE，pH＝0)而Fe(II)和Fe(III)离子的氧化还原电位为0.77V(相比于SHE，pH＝0)，这将使自金属离子掺杂氧化钛的价带激发的光激发电子更容易自金属离子掺杂氧化钛的价带移动到负载于金属离子掺杂氧化钛上的二价铜盐的Cu(II)离子和/或三价铁盐的Fe(III)离子。

此外，在本发明中，负载于金属离子掺杂氧化钛上的二价铜盐和/或三价铁盐的量，按照铜元素和/或铁元素与金属离子掺杂氧化钛的质量比率计，优选在0.0001到1％范围内。

如果二价铜盐或三价铁盐的负载量被设置在此范围内，则二价铜盐或三价铁盐将能充分起到多电子还原催化剂的作用而不阻碍光照射金属离子掺杂氧化钛。

在本发明中，二价铜盐或三价铁盐的阴离子优选为氢氧根离子。用这类氢氧根离子可获得良好的光催化活性。

在本发明的分解有机物质的方法中，将前述具有可见光活性的光催化材料暴露于可见光以分解有机物质。

如上面所讨论的，当暴露于可见光时，本发明的光催化材料具有强氧化分解活性，并可氧化分解与之接触的有机物质。

本发明的内部装饰件在表面层中包含前述具有可见光活性的光催化材料，而本发明的空气净化装置和产生氧化剂的装置用前述具有可见光活性的光催化材料形成。

当本发明的光催化材料暴露于能量等于或高于所述金属离子掺杂氧化钛的带隙能的可见光时，产生具有强氧化能力的空穴，并还通过二价铜盐或三价铁盐产生具有氧化能力的过氧化氢。取决于向正侧偏移的导带的电位或在导带下端的正侧上形成的孤立能级的电位，所述金属离子掺杂氧化钛的截止吸收波长为约450nm，而普通光催化氧化钛的截止吸收波长为约400nm。由于室内常用的白色荧光灯在约400到450nm下具有强亮度，故本发明的光催化材料可在例如室内环境中响应这些波长的可见光而提供强氧化分解活性，这是常规氧化钛光催化剂所不能提供的。

由于在常规氧化钛光催化剂中氧化钛的导带下端电位如此之低，故环境中的氧将发生一电子还原，从而产生超氧阴离子(·O₂ ^-)，其为活性氧物质。

一电子还原：

O₂+e^-→·O₂ ^-

但在本发明的光催化材料中，如上所讨论的，因暴露于可见光而激发的光激发电子通过Cu(II)离子或Fe(III)离子被氧的多电子还原所消耗而产生过氧化氢或水。因此，从安全性角度来看，本发明的光催化材料具有不产生作为活性氧物质的超氧阴离子的优势。

也就是说，本发明的光催化材料具有响应可见光而表现出强氧化分解活性且不产生作为有害活性氧物质的超氧阴离子的优势。这意味着其具有可见光活性和安全性，在当光催化材料用于住宅的内部装饰件中时，这些性质尤为有价值，本发明的光催化材料尤其适用于住宅的内部装饰件中。换句话说，所形成的具有本发明的光催化材料的表面层的住宅内部装饰件具有强可见光活性和安全性。

由于其响应可见光而表现出强氧化分解活性，故本发明的光催化材料还适用于空气净化装置。也就是说，在使用常规氧化钛和其他催化剂的空气净化装置中，所述催化剂必须用昂贵的UV光源活化，但使用本发明的光催化材料则可制造出便宜的空气净化装置，因为强氧化分解活性可用廉价的荧光灯源获得。

此外，如上所讨论的，当暴露于可见光时，本发明的光催化材料产生过氧化氢。过氧化氢是一种稳定的氧化剂，且由于其寿命也较长，故其具有使本发明的光催化剂的氧化分解活性在光暴露结束后仍保持一定时间的潜力。此外，如果由此产生的过氧化氢可通过适宜的介质被输运，则所述氧化分解活性可被用在除本发明的光催化材料的表面之外的地方。因此，如果产生氧化剂的装置用本发明的光催化材料形成，则可产生稳定且长寿命的氧化剂。

本发明提供了一种当暴露于可见光时表现出强氧化分解活性的金属离子掺杂氧化钛光催化材料。

也可利用该强氧化分解活性提供分解有机物质的方法、内部装饰件、空气净化装置和产生氧化剂的装置。

附图说明

图1为曲线图，示出了UV-可见漫反射光谱；和

图2为曲线图，示出了实施例1中IPA分析的结果。

具体实施方式

下面描述本发明的具体实施方式。

本发明中的氧化钛不受特别限制，可使用细粒氧化钛或薄膜氧化钛。细粒氧化钛尤其理想，因为在光催化反应中光催化剂具有大的比表面积是有利的。氧化钛的晶体结构也不受特别限制，可以为金红石、锐钛矿、板钛矿等。

本发明使用金属离子掺杂氧化钛，所述金属离子掺杂氧化钛为掺杂了金属离子的氧化钛。为掺杂氧化钛所使用的金属离子不受特别限制，只要其产生的价带电位为3V以上(相比于SHE，pH＝0)且价带与自价带激发的电子的能级间的带隙为3V以下即可，具体而言通过使氧化钛的导带下端电位向正侧偏移或通过在导带下端的正电位侧上形成孤立能级，实例包括Ce(IV)、Ge(IV)、V(V)、Ga(III)等。价带的电位越高，价带中产生的空穴的氧化能力越高，但如果电位过高，则带隙将扩大而失去可见光吸收，因此约3到3.3V(等价于氧化钛)是期望的。带隙越小，可吸收光的波长将越多地向更长的波长偏移，从而扩大有效波长范围，但带隙的大小也受金属离子掺杂氧化钛中价带与向正侧偏移的导带下端电位或在导带下端的正侧上形成的孤立能级的电位间的所需电位范围的限制，因此优选在2.2-3V范围内。

通过用金属离子掺杂氧化钛制备金属离子掺杂氧化钛的方法不受特别限制，可使用溶胶-凝胶法、固相法、水热法或使用溅射或CVD的层压法。

本发明的光催化材料可然后通过在金属离子掺杂氧化钛的表面上负载二价铜盐和/或三价铁盐获得。可负载或二价铜盐或三价铁盐，或可负载二价铜盐和三价铁盐二者。

在金属离子掺杂氧化钛上负载二价铜盐或三价铁盐的方法不受特别限制，可例如使用水溶液浸渍法。

在本发明中，二价铜盐或三价铁盐不受特别限制，可使用例如氯化铜(CuCl₂·2H₂O)、氯化铁(FeCl₃)等作为二价铜盐或三价铁盐的原料。

其中，二价铜盐或三价铁盐的阴离子优选氢氧根离子。这是因为用其他离子物质时光催化活性可能较低。作为原料，在二价铜盐的情况下可使用氯化铜(CuCl₂·2H₂O)，在三价铁盐的情况下可使用氯化铁(FeCl₃)，当制备本发明的光催化材料时，随着二价铜盐或三价铁盐通过在水溶液中加热和浸渍金属离子掺杂氧化钛的过程以高度分散的细粒形式负载于金属离子掺杂氧化钛的表面上，阴离子转化为氢氧根离子。Cu(II)被认为呈六配位状态，例如当与金属离子掺杂氧化钛的氧原子键合时，具体的二价铜盐据推测为Ti-O-Cu(OH)₂·3H₂O，或例如当被吸附时，为Cu(OH)₂·4H₂O。

负载在金属离子掺杂氧化钛上的二价铜盐或三价铁盐的量优选使二价铜盐中的铜元素或三价铁盐中的铁元素的量相对于金属离子掺杂氧化钛的质量百分数在0.0001到1％范围内。当二价铜盐和三价铁盐独立地各自负载时，应使二价铜盐中的铜元素在0.0001到1％范围内，三价铁盐中的铁元素在0.0001到1％范围内，而如果二价铜盐和三价铁盐均被负载，则应使二价铜盐中的铜元素和三价铁盐中的铁元素的总量在0.0001到1％范围内。

在本发明的光催化材料中，由于是金属离子掺杂氧化钛被光激发，故如果当金属离子掺杂氧化钛广泛地被二价铜盐或三价铁盐所覆盖而致金属离子掺杂氧化钛的光照射被阻碍时，则光催化活性可能降低。此外，由于二价铜盐或三价铁盐起到氧的多电子还原的催化剂的作用，故其优选以高度分散的细粒而不是团聚体的形式负载在金属离子掺杂氧化钛上，以获得更高的催化效率。出于这些原因，二价铜盐或三价铁盐的负载量优选使铜元素或铁元素的量相对于金属离子掺杂氧化钛的质量百分数为1％以下。相反，如果被负载的二价铜盐或三价铁盐过少，则其将不能充分起到多电子还原催化剂的作用，故铜元素或铁元素的量相对于金属离子掺杂氧化钛的质量百分数优选为0.0001％以上。

如上面所讨论的，当以这种方式获得的本发明光催化材料暴露于能量等于或高于所述金属离子掺杂氧化钛的带隙的可见光时，产生具有强氧化能力的空穴，并还通过二价铜盐或三价铁盐产生过氧化氢，这两者都可用来氧化分解有机物质。所述金属离子掺杂氧化钛的吸收波长边缘为约450nm，由于室内常用的白色荧光灯在约400到450nm下具有强亮度，故本发明的光催化材料可用来在例如室内环境中提供在可见光下的强氧化分解活性。

被本发明的光催化材料分解的有机物质不受特别限制，实例包括酮类和醛类如乙醛和甲醛(造成“新屋综合症”的原因)以及甲苯和其他挥发性有机化合物(VOCs)。可被氧化分解的其他有机物质包括甲硫醇、三甲胺及其他散发气味的材料、皮脂、皂渣、油脂、香料和其他污染物，以及大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和其他细菌等。因此，本发明的光催化材料具有环境净化、除臭、防污、消毒等功能，并可用于需要这些功能的应用中。

对其中可使用本发明的光催化材料的构件、装置等没有特别的限制。本发明的光催化材料响应紫外光以及可见光而具有优异的氧化分解活性，并还可有利地用于使用现有光催化材料的应用中。其中，优选应用于内部装饰件和空气净化装置。

如上面所讨论的，本发明的光催化材料具有响应可见光而表现出强氧化分解活性且不产生作为有害活性氧物质的超氧阴离子的性质。这样的性质对于用于住宅的内部装饰件中的光催化材料尤其有价值，因此本发明的光催化材料尤其适用于用在住宅中的内部装饰件。

应用于内部装饰件可通过在内部装饰件的表面层中引入本发明的光催化材料实现。在内部装饰件的表面层中引入光催化材料的方法不受特别限制，例如可将光催化材料与涂料混配，并且可将该涂料涂布于内部装饰件的表面上，从而形成含光催化材料的表面层。

在表面层中含本发明的光催化材料的内部装饰件的具体实例不受特别限制，但可包括门、橱门、天花板材料、墙壁材料、地板材料、隔断、固定装置、楼梯、栏杆、栏杆柱、窗框、水槽及厨房、厕所和浴室固定装置等。

由于如上面所讨论的，本发明的光催化材料响应可见光而表现出强氧化分解活性，故其还适用于空气净化装置。也就是说，在使用常规氧化钛和其他光催化剂的空气净化装置中，催化剂必须用昂贵的UV光源活化，但使用本发明的光催化材料则可制造出便宜的空气净化装置，因为强氧化分解活性可用廉价的荧光灯源获得。

在空气净化装置中使用本发明的光催化材料的方法不受特别限制，但可例如将光催化材料负载在结合进空气净化装置中的空气过滤器上。

本发明的光催化材料的另一特征在于，当暴露于可见光时，其产生过氧化氢。过氧化氢是一种稳定的氧化剂，且由于其寿命也较长，故其具有使本发明的光催化剂的氧化分解活性在光暴露结束后仍保持一定时间的潜力。此外，如果由此产生的过氧化氢可通过适宜的介质被输运，则所述氧化分解活性可被用在除本发明的光催化材料的表面之外的地方。因此，本发明的光催化材料也可应用于产生氧化剂的装置。

使用本发明的光催化材料作为产生氧化剂的装置的方法不受特别限制，一个实例为制造配备了光源和其上负载了本发明的光催化材料的构件的产生氧化剂的装置的方法。该产生氧化剂的装置可被结合进洗衣机中，其将用水作为过氧化氢的介质在洗衣机内产生过氧化氢，洗衣机内的污物和气味将然后被所述过氧化氢氧化分解。

实施例

接下来借助实施例详细说明本发明。然而，本发明并不限于这些实施例。

(实施例1)

以0.995∶0.005的摩尔比混合氧化钛(TiO₂)粉(金红石，Tayca)和氧化铈(CeO₂，Wako Pure Chemical Industries，Ltd.)，并于1200℃焙烧5小时获得铈离子掺杂氧化钛。据紫外光电子能谱法测得，该铈离子掺杂氧化钛的价带上端电位为3V(相比于SHE，pH＝0)。据平带电位测定法测得，导带下端电位为0.05V(相比于SHE，pH＝0)。

然后将该铈离子掺杂氧化钛悬浮并分散在蒸馏水中，使TiO₂与蒸馏水的比率为10质量％。接着加入CuCl₂·2H₂O(Wako Pure Chemical Industries，Ltd.)，使Cu(II)与TiO₂的比率为0.1质量％，在搅动下加热混合物至90℃并在此温度下保持1小时。通过抽吸过滤对所得悬浮体过滤，用蒸馏水洗涤残余物，并于110℃加热干燥得到负载了二价铜盐的铈离子掺杂氧化钛作为评价样品。

当此负载了二价铜盐的Cu(II)-负载铈离子掺杂氧化钛进行电感耦合等离子体发射光谱法和原子吸收分析时，发现负载了0.03质量％(相比于TiO₂)的Cu(II)。

图1示出了氧化钛(TiO₂)、铈离子掺杂氧化钛(Ce_0.005Ti_0.995O₂)和Cu(II)-负载铈离子掺杂氧化钛的UV-可见漫反射光谱。从图1可以看出，通过铈离子掺杂，带隙变窄且截止吸收波长偏移至更长的波长。

(实施例2)

如实施例1中所述获得铈离子掺杂氧化钛。然后将该铈离子掺杂氧化钛悬浮并分散在蒸馏水中，使TiO₂与蒸馏水的比率为10质量％。然后加入FeCl₃·2H₂O(Wako Pure Chemical Industries，Ltd.)，使Fe(III)与TiO₂的比率为0.1质量％，在搅动下加热混合物至90℃并在此温度下保持1小时。通过抽吸过滤对所得悬浮体过滤，用蒸馏水洗涤残余物，并于110℃加热干燥得到负载了三价铁盐的铈离子掺杂氧化钛作为评价样品。

当此负载了三价铁盐的Fe(III)-负载铈离子掺杂氧化钛进行电感耦合等离子体发射光谱法和原子吸收分析时，发现负载了0.02质量％(相比于TiO₂)的Fe(III)。

(对比例1)

使用锐钛矿型氧化钛(ST-01，Ishihara Sangyo Kaisha Ltd.)作为评价样品。

(对比例2)

将锐钛矿型氧化钛(ST-01，Ishihara Sangyo Kaisha Ltd.)在氨气流(1SCCM)中于550℃退火3小时，得到氮掺杂的氧化钛作为评价样品。

(性质评价)

通过分析因2-丙醇(IPA)暴露于可见光的气相氧化分解而产生的丙酮和CO₂的浓度评价上面实施例1和2及对比例1和2的评价样品的光催化活性。详细情况在下面给出。

首先，将300mg各评价样品均匀铺展在内径26.5mm的皮式培养皿(面积5.51cm²)上，并将该培养皿封装在500ml石英容器中。向容器供给合成空气，然后将容器暴露于全光Xe灯(Luminar Ace 251，Hayashi Watch-Works Co.，Ltd.)以分解评价样品的表面上残留的有机物质。一旦确认来自残留的有机物质的CO₂排放已结束，再次向容器内供给合成空气。

同时使反应性IPA气体通过干燥的氮气，然后作为蒸发的IPA收集在四面体包装内(tedra pack)。向供给了合成空气的容器中引入300ppmv(6.1μmol)当量所收集的IPA。然后将该容器留置于暗处，观察所引入的IPA吸附在表面上的程度，观察10小时或更久，并确认达到吸附平衡。确认达到吸附平衡后，用Xe灯作为光源从顶部照射容器，借助玻璃滤光片(L-42，B47，C-40C，AGC Techno Glass Co.，Ltd.)将照射光波长范围控制在400-530nm。然后在照射过程中以固定的时间间隔对容器内的气体取样，并用氢火焰离子化气相色谱仪(GC-8A，Shimadzu Corporation)检测IPA及其分解产物丙酮和CO₂。但CO₂通过甲烷化器(MT-N，Shimadzu Corporation)检测，甲烷化器使用氢流中的金属Ni催化剂实现甲烷化。用分光照度计(USR-30V，Ushio Inc.)测定各个波长的照射光强度并调节至1.00×10³mWcm^-2。通过用照射面积(皮式培养皿面积5.51cm²)乘吸收率(1-反射率)确定每单位时间吸收的光子数(吸收光子)，其中吸收率用各个评价样品的漫辐射谱确定。CO₂生成速率通过最二乘方法确定，量子产额QE通过下面的公式确定。

QE＝6×CO₂生成速率/吸收光子

图2示出了实施例1中的Cu(II)-负载铈离子掺杂氧化钛的IPA分解结果的一个实例。表1示出了自实施例1和2及对比例1和2的评价结果得到的QE值。在对比例1中，“N.D.”指低于检测极限。

[表1]

	实施例1	实施例2	对比例1	对比例2
					量子产额QE	1.38％	1.12％	N.D.	0.08％

如图2中所示，实施例1中看到可归因于丙酮生成和丙酮减少的CO₂产量增加，从而确认了可见光活性的存在。此外，如表1中所示，实施例1和2中量子产额QE高，确认了光利用效率的提高。

Claims

1.一种具有可见光活性的光催化材料，其中二价铜盐和/或三价铁盐被负载于金属离子掺杂的氧化钛的表面上，所述金属离子掺杂的氧化钛通过用金属离子掺杂氧化钛以得到价带电位为3V以上(相比于SHE，pH＝0)、所述价带与自所述价带激发的电子的能级(包括导带下端电位和孤立电位)间的带隙为3V以下的金属离子掺杂的氧化钛而获得。

2.根据权利要求1的具有可见光活性的光催化材料，其中二价铜盐和/或三价铁盐被负载于通过用金属离子掺杂氧化钛使得导带下端电位向正电位偏移或在所述导带下端电位的正电位侧上形成孤立能级的金属离子掺杂的氧化钛的表面上。

3.根据权利要求1或2的具有可见光活性的光催化材料，其中负载于所述金属离子掺杂的氧化钛上的所述二价铜盐和/或三价铁盐的量，按照铜元素和/或铁元素与金属离子掺杂的氧化钛的质量比率计，在0.0001％到1％范围内。

4.根据权利要求1-3中任一项的具有可见光活性的光催化材料，其中所述金属离子掺杂的氧化钛的向正电位偏移的导带下端的电位或在所述导带下端的正电位侧上形成的所述孤立能级的电位为0V以上(相比于SHE，pH＝0)但在0.8V以下(相比于SHE，pH＝0)。

5.根据权利要求1-4中任一项的具有可见光活性的光催化材料，其中所述二价铜盐和/或三价铁盐的阴离子为氢氧根离子。

6.一种分解有机物质的方法，所述方法使根据权利要求1-5中任一项的具有可见光活性的光催化材料暴露于可见光以分解有机物质。

7.一种内部装饰件，所述内部装饰件在表面层中包含根据权利要求1-5中任一项的具有可见光活性的光催化材料。

8.一种空气净化装置，所述装置利用根据权利要求1-5中任一项的具有可见光活性的光催化材料形成。

9.一种产生氧化剂的装置，所述装置通过使用根据权利要求1-5中任一项的具有可见光活性的光催化材料形成。