JP2001179107A - Photocatalyst - Google Patents

Photocatalyst

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JP2001179107A
JP2001179107A JP36923599A JP36923599A JP2001179107A JP 2001179107 A JP2001179107 A JP 2001179107A JP 36923599 A JP36923599 A JP 36923599A JP 36923599 A JP36923599 A JP 36923599A JP 2001179107 A JP2001179107 A JP 2001179107A
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JP
Japan
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photocatalyst
metal
water
compound
hydrogen
Prior art date
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Pending
Application number
JP36923599A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Ishizuka
雅之 石塚
Daisaku Maeda
大作 前田
Tsugio Sato
次雄 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Osaka Cement Co Ltd filed Critical Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photocatalyst which is sufficiently activated by visible light and exhibits photocatalytic functions efficiently even by solar light and which can be dispersed and suspended in water without being dissolved and without losing its photocatalytic activity. SOLUTION: The photocatalyst contains a laminar composite metal compound in which at least one metal or one oxide of the metal selected from Pt, Ru, Pd, Rh, Ir, V, W, Nb, Ta, Cu, Co, Mn, Cr, Fe, Ni and Ti is supported with a compound expressed by general formula AMWO6 (A is an alkali metal and/or hydrogen; M is at least one element selected from V, Nb and Ta).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光触媒に関し、特
に、可視光によって光触媒機能を有効に発揮することが
でき、例えば、水を光分解して水素と酸素とを効率的に
生成させることができる光触媒に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photocatalyst, and more particularly to a photocatalyst capable of effectively exhibiting a photocatalytic function by visible light, for example, capable of efficiently decomposing water to produce hydrogen and oxygen. It relates to a photocatalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】光触媒としては従来からTiOやSr
TiO等が知られており、光触媒の応用例として、こ
れらの光触媒を用いて水や有機物を光分解することによ
り水素を製造する方法が見出され、光エネルギーを化学
エネルギーに変換する方法が提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, TiO 2 and Sr have been used as photocatalysts.
TiO 3 and the like are known, and as an application example of the photocatalyst, a method of producing hydrogen by photodecomposing water or an organic substance using these photocatalysts has been found. Proposed.

【0003】しかしながら、前記TiOやSrTiO
等の光触媒はいずれも3eV以上の大きなバンドギャ
ップを有するため、太陽光の大部分を占める可視光はほ
とんど利用できないという問題点がある。また、バンド
ギャップ以上のエネルギーを有する波長の光を吸収する
ことより生成したホールと電子は互いに反対の電荷を持
つために再結合が生じ易く、光触媒活性が持続しないと
いう問題点もある。
[0003] However, the TiO 2 and SrTiO
Since all of the photocatalysts such as 3 have a large band gap of 3 eV or more, there is a problem that visible light which occupies most of the sunlight can hardly be used. Further, there is also a problem that holes and electrons generated by absorbing light having a wavelength having energy equal to or greater than the band gap have opposite charges, so recombination is likely to occur, and photocatalytic activity is not maintained.

【0004】そのため、TiO等と、対極となる金属
又は金属酸化物とを組み合わせて、それぞれの極へホー
ルと電子を導くことによりホールと電子の再結合を防ぐ
ことが試みられており、例えばTiO−Pt系光触媒
によって水の光分解を進行させることが知られている。
しかしながら、前記TiO−Pt系光触媒を水中に分
散懸濁させると水の分解反応がすぐ飽和してしまう。こ
れはPtが、水素と酸素から水を生成する反応に用いら
れる触媒でもあるので、水の分解により発生した水素と
酸素の一部がすぐに逆反応して水に戻るためと考えられ
る。
For this reason, attempts have been made to prevent recombination of holes and electrons by combining TiO 2 or the like with a metal or metal oxide serving as a counter electrode and guiding holes and electrons to the respective poles. It is known that TiO 2 -Pt-based photocatalyst promotes water photolysis.
However, when the TiO 2 -Pt-based photocatalyst is dispersed and suspended in water, the decomposition reaction of water is immediately saturated. This is presumably because Pt is also a catalyst used in the reaction for producing water from hydrogen and oxygen, so that part of the hydrogen and oxygen generated by the decomposition of water immediately reversely react and return to water.

【0005】また、バンドギャップエネルギーの小さな
硫化物を利用することも試みられている。例えば、Cd
Sはバンドギャップエネルギーが2.5eVであり、可
視光により水あるいは水溶性有機物の光分解を進行させ
ることができる。しかしながら、CdSなどの硫化物は
光触媒反応により自分自身も分解する性質を有している
ため、水を分解するのに水中に光触媒としての硫化物を
分散懸濁させると、水素の発生とともに該光触媒自身も
分解して水に溶解してしまい、有効耐用寿命が極めて短
く、短時間で水素発生が停止するという問題点があっ
た。
Attempts have also been made to utilize sulfides having a small band gap energy. For example, Cd
S has a band gap energy of 2.5 eV and can promote photodecomposition of water or a water-soluble organic substance by visible light. However, since sulfides such as CdS have the property of decomposing themselves by a photocatalytic reaction, if sulfides as photocatalysts are dispersed and suspended in water to decompose water, the generation of hydrogen and the photocatalysts occur. There is a problem in that it itself decomposes and dissolves in water, the effective useful life is extremely short, and hydrogen generation stops in a short time.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
における上記問題点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、太陽光によっても効率よく光触媒機能を発揮で
きる大きな可視光活性を有し、水中に分散懸濁させても
溶解せず、光触媒活性が消失しない光触媒を提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and has as its object a large visible light activity capable of efficiently exhibiting a photocatalytic function even by sunlight. Another object of the present invention is to provide a photocatalyst which does not dissolve even when dispersed and suspended in water and does not lose its photocatalytic activity.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、光触媒と
してバンドギャップエネルギーの小さなタングステン酸
化物に着目し、鋭意検討の結果、WOとV、Nb及び
Taから成る群より選ばれた少なくとも1種の元素と、
水素及び/又はアルカリ金属とを複合して酸化物化し、
更に、特定の金属或いはこれらの金属酸化物を担持させ
たものは、タングステン酸化物がホールと電子とを分離
できる層状の結晶構造を有し、小さなバンドギャップで
可視光活性を発揮でき、また水に分散懸濁させても光触
媒機能が消失しない高光活性な光触媒を得ることができ
ることを知見し、本発明を完成した。
Means for Solving the Problems The present inventors have at least focused on small tungsten oxide of the band gap energy as a photocatalyst, a result of intensive studies, selected from the group consisting of WO 3 and V, Nb and Ta One element,
Hydrogenate and / or alkali metal to form an oxide,
Furthermore, a specific metal or those supporting these metal oxides have a layered crystal structure in which tungsten oxide can separate holes and electrons, can exhibit visible light activity with a small band gap, and can be used in water. It has been found that a highly photoactive photocatalyst that does not lose its photocatalytic function even when dispersed and suspended in water can be obtained, and the present invention has been completed.

【0008】即ち、本発明の光触媒は、一般式AMWO
6(式中、Aはアルカリ金属及び/又は水素であり、Mは
V、Nb及びTaから成る群より選ばれた少なくとも1種の元
素を示す)で表される化合物に、Pt、Ru、Pd、Rh、Ir、
V、W、Nb、Ta、Cu、Co、Mn、Cr、Fe、NiおよびTiからな
る群から選ばれる少なくとも1種の金属又は当該金属の
酸化物が担持されている層状複合金属化合物を含むこと
を特徴とする。また特に、前記Pt、Ru、Pd、Rh、Ir、
V、W、Nb、Ta、Cu、Co、Mn、Cr、Fe、NiおよびTiからな
る群から選ばれる少なくとも1種の金属あるいは当該金
属の金属酸化物の担持量は金属換算で、層状複合金属化
分物中の0.05〜5重量%であることが好ましい。
That is, the photocatalyst of the present invention has the general formula AMWO
6 (where A is an alkali metal and / or hydrogen, and M is
V, represents at least one element selected from the group consisting of Nb and Ta), Pt, Ru, Pd, Rh, Ir,
V, W, Nb, Ta, Cu, Co, Mn, Cr, Fe, Ni, and at least one metal selected from the group consisting of Ti or a layered composite metal compound carrying an oxide of the metal is included It is characterized by. More particularly, the Pt, Ru, Pd, Rh, Ir,
V, W, Nb, Ta, Cu, Co, Mn, Cr, Fe, Ni, and at least one metal selected from the group consisting of Ti or a metal oxide of the metal is a metal-containing metal oxide. It is preferably from 0.05 to 5% by weight in the compound.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の光触媒の好適な実
施の形態を、水分解に適用する場合を例に、具体的に説
明する。なお、当該発明の実施の形態は、発明の趣旨を
より良く理解させるためのものであり、特に限定のない
限り、発明内容を制限するものでない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The preferred embodiments of the photocatalyst of the present invention will be specifically described below by taking, as an example, a case where the present invention is applied to water splitting. The embodiments of the present invention are for better understanding of the spirit of the invention, and do not limit the contents of the invention unless otherwise limited.

【0010】本発明の光触媒は、一般式AMWO6(式中、A
はアルカリ金属及び/又は水素であり、MはV、Nb及びTa
から成る群より選ばれた少なくとも1種の元素を示す)
で表される化合物に、Pt、Ru、Pd、Rh、Ir、V、W、Nb、
Ta、Cu、Co、Mn、Cr、Fe、NiおよびTiからなる群から選
ばれる少なくとも1種の金属又は当該金属の酸化物が担
持されている層状複合金属化合物を含む。
The photocatalyst of the present invention has the general formula AMWO 6 (wherein A
Is an alkali metal and / or hydrogen, M is V, Nb and Ta
Represents at least one element selected from the group consisting of
In the compound represented by, Pt, Ru, Pd, Rh, Ir, V, W, Nb,
At least one metal selected from the group consisting of Ta, Cu, Co, Mn, Cr, Fe, Ni and Ti or a layered composite metal compound carrying an oxide of the metal is included.

【0011】本発明の光触媒は、層状構造を有するた
め、ホールと電子とが異なった層に誘導され、これらの
再結合が抑制できる。またバンドギャップは約2.7〜
3.0eVであり、従来の光触媒よりもバンドギャップ
を小さくすることができ、3eV以下のエネルギーの光
である可視光でも励起可能な光触媒となり、可視光であ
る2.6〜3.0eVのエネルギー範囲の光を反応に有
効に利用することができる。更に、酸化物であることか
ら水溶液中ではほとんど溶解することがなく、化学的に
安定しているので、例えば水溶性有機物を効率よく分解
することができる。
Since the photocatalyst of the present invention has a layered structure, holes and electrons are induced in different layers, and recombination thereof can be suppressed. The band gap is about 2.7-
3.0 eV, the bandgap can be made smaller than that of the conventional photocatalyst, and the photocatalyst can be excited even with visible light, which is light having an energy of 3 eV or less, and has an energy of 2.6 to 3.0 eV, which is visible light. The light in the range can be effectively used for the reaction. Furthermore, since it is an oxide, it hardly dissolves in an aqueous solution and is chemically stable, so that, for example, a water-soluble organic substance can be efficiently decomposed.

【0012】また、本発明の光触媒は、好適には前記層
状複合金属化合物中に0.05〜5重量%(金属換算)
のPt、Ru、Pd、Rh、Ir、V、W、Nb、Ta、Cu、Co、Mn、C
r、Fe、NiおよびTiからなる群から選ばれる少なくとも1
種の金属あるいは当該金属の酸化物が担持される。従っ
てかかる範囲の担持物質が、層状複合金属化合物に可視
光の励起によって発生した電子を引き寄せて還元反応、
例えば水を分解して水素を発生させる反応を起こすサイ
トとなるため、更に高光活性な光触媒となり、水を効率
よく分解することができる。
The photocatalyst of the present invention preferably contains 0.05 to 5% by weight (in terms of metal) of the layered composite metal compound.
Pt, Ru, Pd, Rh, Ir, V, W, Nb, Ta, Cu, Co, Mn, C
at least one selected from the group consisting of r, Fe, Ni and Ti
A seed metal or an oxide of the metal is supported. Therefore, the support substance in such a range attracts electrons generated by excitation of visible light to the layered composite metal compound, and the reduction reaction,
For example, since the site is a site where a reaction for decomposing water to generate hydrogen is generated, the photocatalyst becomes more highly photoactive, and water can be decomposed efficiently.

【0013】本発明の光触媒の製造方法は、特に限定さ
れず公知の方法、例えば下記の第1〜3の方法を用いて
製造することができる。第1の製造方法によれば、まず
原料となる各金属成分の酸化物または炭酸塩や硝酸塩な
どの塩類を所定の組成比にて混合し、例えば大気中、焼
成温度800℃で約24時間焼成することにより、一般
式AMWO6(式中、Aはアルカリ金属であり、MはV、Nb及び
Taから成る群より選ばれた少なくとも1種の元素を示
す)で表される化合物を製造する。
The method for producing the photocatalyst of the present invention is not particularly limited, and it can be produced by a known method, for example, the following first to third methods. According to the first production method, first, oxides or salts such as carbonates and nitrates of the respective metal components serving as raw materials are mixed at a predetermined composition ratio, and the mixture is baked in the atmosphere at a calcination temperature of 800 ° C. for about 24 hours. By the general formula AMWO 6 (where A is an alkali metal, M is V, Nb and
At least one element selected from the group consisting of Ta).

【0014】次いで、前記AMWO6化合物に金属換算で、
層状複合金属化合物中に0.05〜5重量%のPt、Ru、
Pd、Rh、Ir、V、W、Nb、Ta、Cu、Co、Mn、Cr、Fe、Niお
よびTiからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属あ
るいはこれらの金属の酸化物を担持させる。担持させる
方法としては、例えば光析出法、固相法、液相法、気相
法を使用することができる。
Next, the AMWO 6 compound is converted into metal
0.05 to 5% by weight of Pt, Ru, in the layered composite metal compound
At least one metal selected from the group consisting of Pd, Rh, Ir, V, W, Nb, Ta, Cu, Co, Mn, Cr, Fe, Ni and Ti, or an oxide of these metals is supported. As a method of carrying the material, for example, a light deposition method, a solid phase method, a liquid phase method, or a gas phase method can be used.

【0015】光析出法によれば、前記AMWO6化合物粉末
を分散させたスラリー溶液に、例えば[Pt(NH
]Cl2、あるいはPdCl2のような担持する各金属成
分の水溶性化合物を所定量添加し、紫外光を5時間程度
照射して金属を光析出させて、層状複合金属化合物を製
造することができる。紫外光を照射する際の温度は室温
で十分であり、特に加熱する必要はない。
According to the photoprecipitation method, for example, [Pt (NH 3 ) 2] is added to a slurry solution in which the AMWO 6 compound powder is dispersed.
4 ] A layered composite metal compound is produced by adding a predetermined amount of a water-soluble compound of each metal component to be supported such as Cl 2 or PdCl 2 and irradiating with ultraviolet light for about 5 hours to cause the metal to photoprecipitate. Can be. The temperature at the time of irradiating the ultraviolet light is sufficient at room temperature, and there is no particular need for heating.

【0016】固相法によれば、前記AMWO6化合物粉末
と、担持する金属粉末または金属酸化物粉末とを所定量
混合し、ボールミルや振とう器等で充分混合するか、又
は激しく振り混ぜ、層状複合金属化合物を製造すること
ができる。混合又は振り混ぜる際の温度は、室温で充分
であり、特に加熱する必要はない。
According to the solid phase method, a predetermined amount of the AMWO 6 compound powder and a supported metal powder or metal oxide powder are mixed and sufficiently mixed with a ball mill or a shaker or vigorously shaken. A layered composite metal compound can be produced. Room temperature is sufficient at the time of mixing or shaking, and there is no particular need for heating.

【0017】液相法によれば、前記AMWO6化合物粉末
を、例えば[Pt(NH]Cl 2、PdCl2のよう
な担持する各金属成分の水溶性化合物に浸漬し、乾燥
後、水素、窒素、アルゴン、真空中等の還元性雰囲気下
で熱処理し、層状複合金属化合物を製造することができ
る。熱処理温度は、例えば400〜700℃が好適であ
る。
According to the liquid phase method, the AMWO6Compound powder
For example, [Pt (NH3)4] Cl 2,PdClTwoAs
Immersed in a water-soluble compound of each metal component to be supported and dried
Then, under reducing atmosphere such as hydrogen, nitrogen, argon, vacuum
Heat treatment to produce a layered composite metal compound
You. The heat treatment temperature is preferably, for example, 400 to 700 ° C.
You.

【0018】また、気相法によれば、例えばPtF
WF、TaF等のような、担持する金属の揮発性化
合物を前記AMWO6化合物が設置された反応容器内に導入
し、例えば900℃程度の温度で保持し、層状複合金属
化合物を製造することができる。保持時間は通常、1〜
3時間で充分である。
According to the gas phase method, for example, PtF 5 ,
A volatile compound of a supported metal such as WF 6 , TaF 5 or the like is introduced into a reaction vessel in which the AMWO 6 compound is installed, and is held at a temperature of, for example, about 900 ° C. to produce a layered composite metal compound. be able to. The holding time is usually 1 to
3 hours is enough.

【0019】第2の製造方法によれば、タングステン酸
水溶液に各金属成分の塩化物等を溶解した溶液にアンモ
ニア溶液を添加してゲル化し、ゲル化物を濾過、乾燥し
た後、乾燥物を例えば大気中、温度700℃で約24時
間熱処理することにより、一般式AMWO6(式中、Aはアル
カリ金属であり、MはV、Nb及びTaから成る群より選ばれ
た少なくとも1種の元素を示す)で表される化合物を製
造する。次いで、前記第1の製造方法に準じて、前記AM
WO6化合物に金属換算で、層状複合金属化合物中0.0
5〜5重量%のPt、Ru、Pd、Rh、Ir、V、W、Nb、Ta、C
u、Co、Mn、Cr、Fe、NiおよびTiからなる群から選ばれ
る少なくとも1種の金属又は当該金属の酸化物を担持さ
せて層状複合金属化合物を製造することができる。
According to the second production method, an ammonia solution is added to a solution obtained by dissolving chlorides and the like of each metal component in an aqueous solution of tungstic acid to form a gel, and the gel is filtered and dried. By heat treatment in the atmosphere at a temperature of 700 ° C. for about 24 hours, a general formula AMWO 6 (where A is an alkali metal and M is at least one element selected from the group consisting of V, Nb and Ta) Is shown). Next, according to the first manufacturing method, the AM
In terms of metal, WO 6 compound contained 0.0
5-5% by weight of Pt, Ru, Pd, Rh, Ir, V, W, Nb, Ta, C
The layer composite metal compound can be produced by supporting at least one metal selected from the group consisting of u, Co, Mn, Cr, Fe, Ni and Ti or an oxide of the metal.

【0020】第3の製造方法では、ハロゲン化物、有機
金属化合物などの、原料となる各金属成分を含む揮発性
化合物を所定の組成比となるよう反応容器内に導入し、
例えば900℃程度の温度に保持することにより、一般
式AMWO6(式中、Aはアルカリ金属であり、MはV、Nb及び
Taから成る群より選ばれた少なくとも1種の元素を示
す)で表される化合物を製造する。次いで、前記の第1
の製造方法に準じて、前記AMWO6化合物に金属換算で、
層状複合金属化合物中0.05〜5重量%のPt、Ru、P
d、Rh、Ir、V、W、Nb、Ta、Cu、Co、Mn、Cr、Fe、Niお
よびTiからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属又
は当該金属の酸化物を担持させる。
In the third production method, a volatile compound containing each metal component as a raw material such as a halide and an organometallic compound is introduced into a reaction vessel so as to have a predetermined composition ratio.
For example, by maintaining the temperature at about 900 ° C., the general formula AMWO 6 (where A is an alkali metal, M is V, Nb and
At least one element selected from the group consisting of Ta). Then, the first
According to the production method, the AMWO 6 compound in terms of metal,
0.05-5% by weight of Pt, Ru, P in the layered composite metal compound
At least one metal selected from the group consisting of d, Rh, Ir, V, W, Nb, Ta, Cu, Co, Mn, Cr, Fe, Ni and Ti, or an oxide of the metal is supported.

【0021】また、AMWO6 化合物のA位置における元
素が水素元素である光触媒を製造するには、前記A位置
における元素がアルカリ金属からなる化合物を、予め例
えば、前記固相法、湿式法、気相法のいずれかで製造し
ておき、その後、この化合物を硝酸などの酸水溶液中で
イオン交換して、前記A位置における元素が水素元素で
ある一般式AMWO6(式中、MはV、Nb及びTaから成る群よ
り選ばれた少なくとも1種の元素を示す)で表される化
合物を製造する。イオン交換する際の温度は室温で十分
であり、特に加熱する必要はない。次いで、前記の第1
の製造方法に準じて、前記AMWO6化合物に、金属換算で
層状複合金属化合物中0.05〜5重量%のPt、Ru、P
d、Rh、Ir、V、W、Nb、Ta、Cu、Co、Mn、Cr、Fe、Niお
よびTiからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属又
は当該金属の酸化物を担持させて、層状複合金属化合物
を製造することができる。
In order to produce a photocatalyst in which the element at position A of the AMWO 6 compound is a hydrogen element, a compound in which the element at position A is composed of an alkali metal is prepared in advance by, for example, the solid phase method, the wet method, or the gas method. The compound is ion-exchanged in an aqueous acid solution such as nitric acid, and then the compound at the position A is a hydrogen element represented by the general formula AMWO 6 (where M is V, At least one element selected from the group consisting of Nb and Ta). Room temperature for ion exchange is sufficient, and there is no particular need for heating. Then, the first
According to the method of manufacturing, the AMWO to 6 compounds, layered composite metal compound was 0.05 to 5 wt% of Pt in terms of metal, Ru, P
d, Rh, Ir, V, W, Nb, Ta, Cu, Co, Mn, Cr, Fe, Ni and at least one metal selected from the group consisting of Ti and an oxide of the metal are supported, and the A composite metal compound can be produced.

【0022】次に、本発明の光触媒を使用した水素の製
造方法(水の分解方法)について、以下に説明する。水
分解に用いる水溶液は、純水に限られず、従来からよく
使用されているアルコールなどの犠牲還元剤や、炭酸塩
などの塩類が溶解した水溶液を用いてもよい。かかる水
溶液に、前記光触媒を添加量0.5〜1.5g/dm
で添加することが好ましく、特に0.7〜0.9g/d
の添加量が好ましい。このように光触媒を添加した
水溶液に光を照射することによって水が分解され、水素
と酸素が発生する。照射する光の波長は450nm以下
が好ましい。太陽光の波長は350〜2000nm程度
であるため、太陽光を照射してもよく、また、水溶液の
温度は20〜70℃が好ましい。
Next, a method for producing hydrogen (a method for decomposing water) using the photocatalyst of the present invention will be described below. The aqueous solution used for the water splitting is not limited to pure water, and an aqueous solution in which a conventionally used sacrificial reducing agent such as alcohol or a salt such as carbonate is dissolved may be used. The photocatalyst is added to the aqueous solution in an amount of 0.5 to 1.5 g / dm 3.
, Preferably 0.7 to 0.9 g / d.
The added amount of m 3 is preferable. By irradiating the aqueous solution to which the photocatalyst is added with light as described above, water is decomposed, and hydrogen and oxygen are generated. The wavelength of the light to be irradiated is preferably 450 nm or less. Since the wavelength of sunlight is about 350 to 2000 nm, it may be irradiated with sunlight, and the temperature of the aqueous solution is preferably 20 to 70 ° C.

【0023】なお、本発明の光触媒は、他の物質に対し
て高い酸化能力と還元能力を併せて有しているので、水
の分解反応だけでなく、例えば有機物の分解反応や金属
イオンの還元反応による脱臭、防汚、除菌、除黴あるい
は水質や土壌の浄化処理、さらには窒素酸化物の処理の
ような環境浄化にも応用できる。
Since the photocatalyst of the present invention has both high oxidizing ability and reducing ability with respect to other substances, it not only decomposes water but also decomposes organic substances and reduces metal ions. The present invention can be applied to deodorization, antifouling, bacteria elimination, mold removal, or purification of water and soil by a reaction, and also to environmental purification such as treatment of nitrogen oxides.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明を次の実施例および比較例を掲
げて更に詳述する。実施例1 LiCO、WO、およびTa5を所定比に混
合し、800℃で24時間焼成してLiTaWOを合
成し、これを粒径1μm程度に粉砕した。次に該粉砕物
を2mol/lの硝酸中に添加し、30℃で48時間イ
オン交換して、HTaWOを合成した。次いで、かか
るHTaWOを水中に分散させてスラリーとし、この
スラリーに[Pt(NH]Clを添加し、紫外
光を60℃で5時間照射してPtを析出させることによ
り、Ptを担持したHTaWO光触媒を得た。この際
のPt担持量は、Pt換算で、Ptを担持したHTaW
光触媒中2.3重量%であった。当該光触媒のバン
ドギャップを測定したところ、2.7eVであった。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples. Example 1 Li 2 CO 3, WO 3 , and Ta 2 O 5 were mixed in a predetermined ratio, and fired at 800 ° C. 24 hours to synthesize LiTaWO 6, was pulverized into a particle size of about 1 [mu] m. Then adding the ground product in nitric acid of 2 mol / l, 48 hours and ion-exchanged with 30 ° C., was synthesized HTaWO 6. Next, the HTaWO 6 is dispersed in water to form a slurry, [Pt (NH 3 ) 4 ] Cl 2 is added to the slurry, and Pt is precipitated by irradiating ultraviolet light at 60 ° C. for 5 hours to precipitate Pt. HTAWO 6 photocatalyst carrying was obtained. The amount of Pt carried at this time is, in terms of Pt, HTaW carrying Pt
2.3% by weight in the O 6 photocatalyst. When the band gap of the photocatalyst was measured, it was 2.7 eV.

【0025】得られた光触媒の活性の評価は、当該光触
媒(HNbWO/Pt)1gを1.25dmの10
容量%メタノール水溶液に分散し、内部照射型の反応器
を用い、波長400nm以下の光をカットした450W
のHgランプの光を60℃の温度下、3時間照射して発
生するガス量を測定した。その結果を表1に示す。な
お、発生したガスは水素であった。
The activity of the obtained photocatalyst was evaluated by adding 1 g of the photocatalyst (HNbWO 6 / Pt) to 1.25 dm 3 of 10
450 W dispersed in a volume% methanol aqueous solution and using an internal irradiation type reactor to cut light having a wavelength of 400 nm or less.
Was irradiated at 60 ° C. for 3 hours, and the amount of gas generated was measured. Table 1 shows the results. The generated gas was hydrogen.

【0026】実施例2 実施例1のHTaWOを水中に分散させてスラリーと
し、このスラリーに[Cu(NH]Clを添加
し、紫外光を60℃で5時間照射してCuを析出させる
ことにより、Cuを担持したHTaWO光触媒を得
た。この際のCu担持量は、Cu換算で、Cuを担持し
たHTaWO光触媒中2.5重量%であった。当該光
触媒のバンドギャップを測定したところ、2.8eVで
あった。次いで、この光触媒の活性の評価を実施例1に
準じて行い、その結果を表1に示す。なお、発生したガ
スは水素であった。
Example 2 The HTaWO 6 of Example 1 was dispersed in water to form a slurry, and [Cu (NH 4 ) 2 ] Cl 2 was added to the slurry. Was deposited to obtain a Cu-supported HTaWO 6 photocatalyst. At this time, the amount of supported Cu was 2.5% by weight in terms of Cu in the HTaWO 6 photocatalyst supporting Cu. When the band gap of the photocatalyst was measured, it was 2.8 eV. Next, the activity of the photocatalyst was evaluated in accordance with Example 1, and the results are shown in Table 1. The generated gas was hydrogen.

【0027】実施例3 実施例1のHTaWOを水中に分散させてスラリーと
し、このスラリーにNi(NOを添加し、紫外光
を60℃で5時間照射してNiを析出させることによ
り、Niが担持されたHTaWO光触媒を得た。この
際のNi担持量は、Ni換算で、Niを担持したHTa
WO光触媒中2.8重量%であった。当該光触媒のバ
ンドギャップを測定したところ、2.8eVであった。
次いで、この光触媒の活性の評価を実施例1に準じて行
い、その結果を表1に示す。なお、発生したガスは水素
であった。
Example 3 The HTaWO 6 of Example 1 was dispersed in water to form a slurry, Ni (NO 3 ) 2 was added to the slurry, and UV light was irradiated at 60 ° C. for 5 hours to precipitate Ni. As a result, a Ni-supported HTaWO 6 photocatalyst was obtained. The amount of Ni carried at this time is, in terms of Ni, HTa carrying Ni
It was 2.8% by weight in WO 6 photocatalyst. When the band gap of the photocatalyst was measured, it was 2.8 eV.
Next, the activity of the photocatalyst was evaluated in accordance with Example 1, and the results are shown in Table 1. The generated gas was hydrogen.

【0028】実施例4 LiCO、WO、およびNb5を所定比に混
合し、800℃で24時間焼成してLiNbWOを合
成し、これを粒径1μm程度に粉砕した。次に該粉砕物
を2mol/lの硝酸中に添加し、30℃で48時間イ
オン交換して、HNbWOを合成した。次いで、かか
るHNbWOを水中に分散させてスラリーとし、実施
例1と同様にしてPtを担持したHNbWO光触媒を
得た。当該光触媒のバンドギャップを測定したところ、
2.9eVであった。次いで、この光触媒の活性の評価
を実施例1に準じて行い、その結果を表1に示す。な
お、発生したガスは水素であった。
EXAMPLE 4 Li 2 CO 3 , WO 3 , and Nb 2 O 5 were mixed at a predetermined ratio and fired at 800 ° C. for 24 hours to synthesize LiNbWO 6 , which was ground to a particle size of about 1 μm. Next, the pulverized product was added to 2 mol / l nitric acid, and ion-exchanged at 30 ° C. for 48 hours to synthesize HNbWO 6 . Next, HNbWO 6 was dispersed in water to form a slurry, and a Pt-supported HNbWO 6 photocatalyst was obtained in the same manner as in Example 1. When the band gap of the photocatalyst was measured,
It was 2.9 eV. Next, the activity of the photocatalyst was evaluated in accordance with Example 1, and the results are shown in Table 1. The generated gas was hydrogen.

【0029】実施例5 実施例1のHTaWO粉末と、Pt粉末とを、エタノ
ール中、ボールミルにて72時間混合し、Ptを担持し
たHTaWO触媒を得た。この際のPt担持量は、P
t換算で、Ptを担持したHTaWO光触媒中2.3
重量%であった。当該光触媒のバンドギャップを測定し
たところ、2.8eVであった。次いで、この光触媒の
活性の評価を実施例1に準じて行い、その結果を表1に
示す。なお、発生したガスは水素であった。
Example 5 The HTaWO 6 powder of Example 1 and the Pt powder were mixed in ethanol in a ball mill for 72 hours to obtain an HTaWO 6 catalyst carrying Pt. The amount of Pt carried at this time is P
In terms of t, 2.3 in Pt-supported HTaWO 6 photocatalyst
% By weight. When the band gap of the photocatalyst was measured, it was 2.8 eV. Next, the activity of the photocatalyst was evaluated in accordance with Example 1, and the results are shown in Table 1. The generated gas was hydrogen.

【0030】実施例6 実施例1のHTaWOを水中に分散させてスラリーと
し、このスラリーにPdCl2を添加し、紫外光を60℃
で5時間照射してPdを析出させることによりPdを担持
したHTaWO6光触媒を得た。この際のPd担持量はP
d換算でPdを担持した光触媒中1.8重量%であっ
た。当該光触媒のバンドギャップを測定したところ2.
5eVであった。次いでこの光触媒の活性の評価を実施
例1に準じて行い、その結果を表1に示す。なお発生し
たガスは水素であった。
Example 6 The HTaWO 6 of Example 1 was dispersed in water to form a slurry. PdCl 2 was added to the slurry, and ultraviolet light was irradiated at 60 ° C.
For 5 hours to precipitate Pd, thereby obtaining an HTaWO 6 photocatalyst carrying Pd. The amount of Pd carried at this time is P
In terms of d, the content was 1.8% by weight in the photocatalyst supporting Pd. 1. The band gap of the photocatalyst was measured.
It was 5 eV. Next, the activity of this photocatalyst was evaluated in accordance with Example 1, and the results are shown in Table 1. The generated gas was hydrogen.

【0031】比較例1 光触媒として市販の光触媒用TiO粉末であるデグサ
P−25(日本アエロジル(株)製)を用いた。実施例
1に準じて同様の評価を行い、その結果を表1に示す。
[0031] Using Degussa P-25 is a TiO 2 powder for commercial photocatalyst Comparative Example 1 Photocatalytic (manufactured by Nippon Aerosil Co.). The same evaluation was performed according to Example 1, and the results are shown in Table 1.

【0032】比較例2 市販の光触媒用TiO粉末であるデグサP−25にP
tを2.3重量%担持した光触媒を用いた。実施例1に
準じて同様の評価を行い、その結果を表1に示す。な
お、Ptの担持は、前記TiO粉末を水中に分散した
スラリー内に、[Pt(NH]Clを所定量添
加して、60℃で紫外光を5時間照射してPtを光析出
させることにより行った。
Comparative Example 2 Commercially available TiO 2 powder for photocatalyst, Degussa P-25
A photocatalyst supporting 2.3% by weight of t was used. The same evaluation was performed according to Example 1, and the results are shown in Table 1. Note that Pt is loaded by adding a predetermined amount of [Pt (NH 3 ) 4 ] Cl 2 to a slurry in which the TiO 2 powder is dispersed in water, and irradiating the Pt with ultraviolet light at 60 ° C. for 5 hours. This was performed by photo-precipitation.

【0033】[0033]

【表1】 以上の測定結果より、本発明の光触媒は400nm以上
の波長の可視光においてもメタノール水溶液を分解して
水素を発生できることがわかる。
[Table 1] From the above measurement results, it is understood that the photocatalyst of the present invention can decompose the aqueous methanol solution to generate hydrogen even with visible light having a wavelength of 400 nm or more.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明の光触媒は、ホールと電子の再結
合を抑制して、可視光においても高い光触媒性能を備
え、太陽光で効率よく光触媒機能を発揮でき、また、水
溶液中でほとんど溶解することなく化学的に安定してい
るので、水中に懸濁しても光触媒活性が消失せず、例え
ば、効率よく水を分解することができる。また、その担
持物質が前記層状複合金属化合物内に可視光の励起によ
って発生した電子を引き寄せて還元反応、例えば水を分
解して水素を発生させる反応を起こすサイトとなり高活
性な光触媒である。
The photocatalyst of the present invention suppresses the recombination of holes and electrons, has a high photocatalytic performance even in visible light, can exhibit a photocatalytic function efficiently in sunlight, and is almost soluble in an aqueous solution. Since it is chemically stable without water, the photocatalytic activity does not disappear even when suspended in water, and for example, water can be efficiently decomposed. In addition, the support substance attracts electrons generated by the excitation of visible light into the layered composite metal compound and becomes a site where a reduction reaction, for example, a reaction for decomposing water to generate hydrogen, becomes a highly active photocatalyst.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G069 AA03 BA12A BA48A BB01A BB01B BB02A BB02B BB04A BB06A BB06B BC01A BC31A BC31B BC50A BC54A BC55A BC55B BC56A BC56B BC60A BC60B BC62A BC66A BC67A BC68A BC68B BC70A BC71A BC72A BC72B BC74A BC75A BC75B BD01A BD01B CC33 EA01Y EC27 FC08  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4G069 AA03 BA12A BA48A BB01A BB01B BB02A BB02B BB04A BB06A BB06B BC01A BC31A BC31B BC50A BC54A BC55A BC55B BC56A BC56B BC60A BC60B BC62A BC66 BCA BCBC BCA BCBC BC BC EC27 FC08

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一般式AMWO6(式中、Aはアルカリ金属及
び/又は水素であり、MはV、Nb及びTaから成る群より選
ばれた少なくとも1種の元素を示す)で表される化合物
に、Pt、Ru、Pd、Rh、Ir、V、W、Nb、Ta、Cu、Co、Mn、
Cr、Fe、Ni及びTiからなる群から選ばれる少なくとも1
種の金属又は当該金属の酸化物が担持されている層状複
合金属化合物を含むことを特徴とする光触媒。
1. A compound represented by the general formula AMWO 6 , wherein A is an alkali metal and / or hydrogen, and M represents at least one element selected from the group consisting of V, Nb and Ta. Compounds include Pt, Ru, Pd, Rh, Ir, V, W, Nb, Ta, Cu, Co, Mn,
At least one selected from the group consisting of Cr, Fe, Ni and Ti
A photocatalyst comprising a layered composite metal compound carrying a kind of metal or an oxide of the metal.
【請求項2】 Pt、Ru、Pd、Rh、Ir、V、W、Nb、Ta、C
u、Co、Mn、Cr、Fe、Ni及びTiからなる群から選ばれる
少なくとも1種の金属又は当該金属の酸化物の担持量は
金属換算で、層状複合金属化合物中0.05〜5重量%
であることを特徴とする請求項1記載の光触媒。
2. Pt, Ru, Pd, Rh, Ir, V, W, Nb, Ta, C
The carried amount of at least one metal selected from the group consisting of u, Co, Mn, Cr, Fe, Ni and Ti or an oxide of the metal is 0.05 to 5% by weight in the layered composite metal compound in terms of metal.
The photocatalyst according to claim 1, wherein
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006088019A (en) * 2004-09-22 2006-04-06 Science Univ Of Tokyo Photocatalyst having iridium oxide-based cocatalyst deposited in oxidizing atmosphere in presence of nitrate ion, and method for producing the same
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