JP2002066333A - 可視光応答性を有する金属オキシナイトライドからなる光触媒 - Google Patents
可視光応答性を有する金属オキシナイトライドからなる光触媒Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 可視光応答性を有する光触媒の提供
【解決手段】 少なくとも１つの遷移金属および更にア
ルカリ、アルカリ土類及びIIIＢ族の金属からなる群か
ら選択される少なくとも１つ元素を含むオキシナイトラ
イドからなる光触媒。遷移金属はＬａ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔ
ｉ、Ｚｒからなる群から選択され、更に含まれる金属は
Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂからなる群から選択
される。
ルカリ、アルカリ土類及びIIIＢ族の金属からなる群か
ら選択される少なくとも１つ元素を含むオキシナイトラ
イドからなる光触媒。遷移金属はＬａ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔ
ｉ、Ｚｒからなる群から選択され、更に含まれる金属は
Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂからなる群から選択
される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な光触媒に関
する。特に少なくとも１つの遷移金属を含むオキシナイ
トライドからなる可視光活性な光触媒および水の分解用
光触媒に関する。
する。特に少なくとも１つの遷移金属を含むオキシナイ
トライドからなる可視光活性な光触媒および水の分解用
光触媒に関する。
【０００２】
【従来の技術】光で触媒反応を行う技術としては、光触
媒能を有する固体化合物に光を照射し、生成した励起電
子やホールで反応物を酸化、あるいは還元して目的物を
得る方法が既に知られている。中でも、水の光分解反応
は光エネルギー変換の観点から興味が持たれている。ま
た、水の光分解反応に活性を示す光触媒は、光吸収、電
荷分離、表面での酸化還元反応といった機能を備えた高
度な光機能材料と見ることができる。工藤、加藤等は、
タンタル酸アルカリ、アルカリ土類等が、水の完全光分
解反応に高い活性を示す光触媒であることを多くの先行
文献を挙げて説明している〔例えば、Catal.Lett.,58(1
999).153-155、Chem.Lett.,(1999),1207、表面，Vol.3
6,No.12(1998),625-645（文献Ａという）〕。前記文献
Ａにおいては、水を水素または／および酸素に分解する
反応を進めるのに有用な光触媒材料について解説してお
り、水の還元による水素生成反応、または酸化による酸
素生成反応および水の完全光分解反応用光触媒について
の多くの示唆をしている。また、白金、ＮｉＯなどの助
触媒を担持した光触媒などについいても言及している。
媒能を有する固体化合物に光を照射し、生成した励起電
子やホールで反応物を酸化、あるいは還元して目的物を
得る方法が既に知られている。中でも、水の光分解反応
は光エネルギー変換の観点から興味が持たれている。ま
た、水の光分解反応に活性を示す光触媒は、光吸収、電
荷分離、表面での酸化還元反応といった機能を備えた高
度な光機能材料と見ることができる。工藤、加藤等は、
タンタル酸アルカリ、アルカリ土類等が、水の完全光分
解反応に高い活性を示す光触媒であることを多くの先行
文献を挙げて説明している〔例えば、Catal.Lett.,58(1
999).153-155、Chem.Lett.,(1999),1207、表面，Vol.3
6,No.12(1998),625-645（文献Ａという）〕。前記文献
Ａにおいては、水を水素または／および酸素に分解する
反応を進めるのに有用な光触媒材料について解説してお
り、水の還元による水素生成反応、または酸化による酸
素生成反応および水の完全光分解反応用光触媒について
の多くの示唆をしている。また、白金、ＮｉＯなどの助
触媒を担持した光触媒などについいても言及している。
【０００３】しかしながら、ここで解説されているもの
は、非金属としては酸素を含むものが主である。また、
多くの固体光触媒は価電子帯と伝導帯の間にある禁制帯
の幅、即ち、バンドギャップエネルギ−が大きいため
(＞３eV)、低いエネルギーの可視光（エネルギー：３ｅ
Ｖ未満）で作動することができない。一方、バンドギャ
ップエネルギーが小さく、可視光で電子、ホールを生ず
ることのできる従来の固体光触媒のほとんどは水の光分
解反応等の反応条件下で不安定である。例えばＣｄＳ、
Ｃｕ−ＺｎＳ等はバンドギャップは２．４ｅＶであるが
酸化的な光腐食作用を受けるため、触媒反応が限定され
ている。地表に到達する太陽光のほとんどはエネルギー
の小さい可視光であり、太陽光で効率的に多様な触媒反
応を進行させるためには可視光で作動しかつ安定な光触
媒が必要不可欠である。しかしながら上述のように従来
の技術で満足できるものは存在しない。
は、非金属としては酸素を含むものが主である。また、
多くの固体光触媒は価電子帯と伝導帯の間にある禁制帯
の幅、即ち、バンドギャップエネルギ−が大きいため
(＞３eV)、低いエネルギーの可視光（エネルギー：３ｅ
Ｖ未満）で作動することができない。一方、バンドギャ
ップエネルギーが小さく、可視光で電子、ホールを生ず
ることのできる従来の固体光触媒のほとんどは水の光分
解反応等の反応条件下で不安定である。例えばＣｄＳ、
Ｃｕ−ＺｎＳ等はバンドギャップは２．４ｅＶであるが
酸化的な光腐食作用を受けるため、触媒反応が限定され
ている。地表に到達する太陽光のほとんどはエネルギー
の小さい可視光であり、太陽光で効率的に多様な触媒反
応を進行させるためには可視光で作動しかつ安定な光触
媒が必要不可欠である。しかしながら上述のように従来
の技術で満足できるものは存在しない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記したよ
うに地表で利用できる太陽光のほとんどは可視光である
ため、可視光で励起電子とホールを生成でき、かつ種々
の反応（酸化および還元）で安定な光触媒を提供するこ
とが本発明の課題である。従来の安定な光触媒のほとん
どは金属酸化物、すなわち非金属元素として酸素を含む
ものである。このようなものでは、伝導帯及び価電子帯
のエネルギー的な位置関係は酸素の価電子（Ｏ2p）軌道
のエネルギーによって大きく支配されるため、バンドギ
ャップエネルギ−が小さく、可視光で光触媒機能を発現
させることができなかった。 そこで、本発明者らは、
価電子のエネルギーが酸素より高い元素を金属と化合さ
せ、それらの価電子軌道を混成させた場合、価電子帯の
エネルギー的位置が高くなり、バンドギャップエネルギ
ーは小さくすることができ、このような化合物として光
触媒反応条件下で安定であるものを見出すことができれ
ば、可視光で作動する新しい光触媒を創出するものと考
えた。そこで、窒素原子の価電子は酸素原子のそれに比
べ高いエネルギーをもつため、窒素原子を含有する金属
化合物のバンドギャップエネルギーは金属酸化物のそれ
に比べ小さくすることができ、適切な量の窒素原子と結
合した金属及び金属化合物は長波長の可視光の吸収によ
って励起電子とホールを生成することが可能となり、可
視光で作動する光触媒となると考え、更に水の光分解等
の反応条件下でも安定である化合物を見出すべく鋭意検
討する中で、少なくとも１つの遷移金属を含むオキシナ
イトライドからなる化合物が光触媒として機能すること
を発見し前記課題を解決した。その化合物の多くはペロ
ブスカイト結晶構造を取り、安定性の効果はこれによる
ものと推測できる。
うに地表で利用できる太陽光のほとんどは可視光である
ため、可視光で励起電子とホールを生成でき、かつ種々
の反応（酸化および還元）で安定な光触媒を提供するこ
とが本発明の課題である。従来の安定な光触媒のほとん
どは金属酸化物、すなわち非金属元素として酸素を含む
ものである。このようなものでは、伝導帯及び価電子帯
のエネルギー的な位置関係は酸素の価電子（Ｏ2p）軌道
のエネルギーによって大きく支配されるため、バンドギ
ャップエネルギ−が小さく、可視光で光触媒機能を発現
させることができなかった。 そこで、本発明者らは、
価電子のエネルギーが酸素より高い元素を金属と化合さ
せ、それらの価電子軌道を混成させた場合、価電子帯の
エネルギー的位置が高くなり、バンドギャップエネルギ
ーは小さくすることができ、このような化合物として光
触媒反応条件下で安定であるものを見出すことができれ
ば、可視光で作動する新しい光触媒を創出するものと考
えた。そこで、窒素原子の価電子は酸素原子のそれに比
べ高いエネルギーをもつため、窒素原子を含有する金属
化合物のバンドギャップエネルギーは金属酸化物のそれ
に比べ小さくすることができ、適切な量の窒素原子と結
合した金属及び金属化合物は長波長の可視光の吸収によ
って励起電子とホールを生成することが可能となり、可
視光で作動する光触媒となると考え、更に水の光分解等
の反応条件下でも安定である化合物を見出すべく鋭意検
討する中で、少なくとも１つの遷移金属を含むオキシナ
イトライドからなる化合物が光触媒として機能すること
を発見し前記課題を解決した。その化合物の多くはペロ
ブスカイト結晶構造を取り、安定性の効果はこれによる
ものと推測できる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも１
つの遷移金属を含むオキシナイトライドからなる光触媒
である。好ましくは、遷移金属がＬａ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔ
ｉ、Ｚｒからなる群から選択される少なくとも１つであ
ることを特徴とする前記オキシナイトライドからなる光
触媒であり、より好ましくは、アルカリ、アルカリ土類
及びIIIＢ族の金属からなる群から選択される少なくと
も１つの元素を更に含むことを特徴とする前記各のオキ
シナイトライドからなる光触媒であり、更に好ましく
は、前記更に含まれる金属元素はＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｎ
ａ、Ｋ、Ｒｂからなる群から選択される少なくとも１つ
であることを特徴とする前記のオキシナイトライドから
なる光触媒であり、一層好ましくは、遷移金属からなる
助触媒を担持させたことを特徴とする前記各オキシナイ
トライドからなる光触媒であり、より一層好ましくは、
助触媒がＰｔであることを特徴とする前記オキシナイト
ライドからなる光触媒である。本発明の第２は、前記各
オキシナイトライド光触媒を水の還元による水素生成反
応または水の酸化よる酸素の生成反応用の光触媒（光水
分解用触媒）である。
つの遷移金属を含むオキシナイトライドからなる光触媒
である。好ましくは、遷移金属がＬａ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔ
ｉ、Ｚｒからなる群から選択される少なくとも１つであ
ることを特徴とする前記オキシナイトライドからなる光
触媒であり、より好ましくは、アルカリ、アルカリ土類
及びIIIＢ族の金属からなる群から選択される少なくと
も１つの元素を更に含むことを特徴とする前記各のオキ
シナイトライドからなる光触媒であり、更に好ましく
は、前記更に含まれる金属元素はＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｎ
ａ、Ｋ、Ｒｂからなる群から選択される少なくとも１つ
であることを特徴とする前記のオキシナイトライドから
なる光触媒であり、一層好ましくは、遷移金属からなる
助触媒を担持させたことを特徴とする前記各オキシナイ
トライドからなる光触媒であり、より一層好ましくは、
助触媒がＰｔであることを特徴とする前記オキシナイト
ライドからなる光触媒である。本発明の第２は、前記各
オキシナイトライド光触媒を水の還元による水素生成反
応または水の酸化よる酸素の生成反応用の光触媒（光水
分解用触媒）である。
【０００６】
【本発明の実施の態様】本発明をより詳細に説明する。 Ａ．本発明は金属化合物と含窒素化合物との反応によっ
て可視光で光触媒能を有する上記窒素原子を含む金属化
合物をえるものである。原料金属化合物としては金属酸
化物、金属塩、金属錯体を用い、これらの単体、あるい
は混合物をアンモニア、アンモニウム塩、ヒドラジン、
窒素、金属窒化物、金属アミド、金属アンミン錯体等の
含窒素化合物と反応させることによって本発明の光触媒
能を持つ化合物を合成できる。特に、金属酸化物とアン
モニアとの反応が本発明の光触媒の合成方法として有利
である。この反応ではアンモニアは、還元剤と窒素化試
薬として働く。アンモニアの供給速度は、反応温度に依
存する。すなわち温度が高ければ、供給速度も増大す
る。反応温度は６７３〜１４７３Ｋの範囲である。
て可視光で光触媒能を有する上記窒素原子を含む金属化
合物をえるものである。原料金属化合物としては金属酸
化物、金属塩、金属錯体を用い、これらの単体、あるい
は混合物をアンモニア、アンモニウム塩、ヒドラジン、
窒素、金属窒化物、金属アミド、金属アンミン錯体等の
含窒素化合物と反応させることによって本発明の光触媒
能を持つ化合物を合成できる。特に、金属酸化物とアン
モニアとの反応が本発明の光触媒の合成方法として有利
である。この反応ではアンモニアは、還元剤と窒素化試
薬として働く。アンモニアの供給速度は、反応温度に依
存する。すなわち温度が高ければ、供給速度も増大す
る。反応温度は６７３〜１４７３Ｋの範囲である。
【０００７】
【実施例】実施例１ 塩化タンタルＴａＣｌ59.33gとメタノール150gを混合し
溶解させ、これにエチレングリコール150gとクエン酸8
0.00gを添加させ室温で完全に溶かしきった。硝酸ラン
タン・６水和物Ｌａ（ＮＯ3）3・６Ｈ2０11.28gを添加
して４０３Ｋで撹拌しながら溶解させた。さらに、６２
３Ｋで熱処理を行い炭化させた後、大気中９２３Ｋで２
時間熱処理を行いＬａとＴａの複合酸化物前駆体を得
た。この前駆体を、流速１ｄｍ3／分のアンモニア気流
中下、昇温速度１Ｋ／分で１１２３Ｋ間まで昇温した
後、この温度で２０時間保ち、その後Ｈｅ気流中下で室
温まで急冷することによりＬａとＴａとを含むオキシナ
イトライドを合成した。
溶解させ、これにエチレングリコール150gとクエン酸8
0.00gを添加させ室温で完全に溶かしきった。硝酸ラン
タン・６水和物Ｌａ（ＮＯ3）3・６Ｈ2０11.28gを添加
して４０３Ｋで撹拌しながら溶解させた。さらに、６２
３Ｋで熱処理を行い炭化させた後、大気中９２３Ｋで２
時間熱処理を行いＬａとＴａの複合酸化物前駆体を得
た。この前駆体を、流速１ｄｍ3／分のアンモニア気流
中下、昇温速度１Ｋ／分で１１２３Ｋ間まで昇温した
後、この温度で２０時間保ち、その後Ｈｅ気流中下で室
温まで急冷することによりＬａとＴａとを含むオキシナ
イトライドを合成した。
【０００８】助触媒であるＰｔはテトラアンミンジクロ
ロ白金〔Ｐｔ（ＮＨ3）4Ｃｌ2〕を湯浴上で上記材料に
含浸させ、更に573Kで2時間の水素還元によって担持し
た。助触媒の含浸量は、0.1〜5重量％（wt%）の範囲で変
更できる。焼成後の材料のＸ線回折を図１に示す。図中
の回折ピークはすべてLaTaON2に帰属され、ペロブスカ
イト構造のLaTaON2の生成が確認された。上記材料の紫
外・可視吸収を図２に示す。図２より、上記材料は650n
mまでの可視光を吸収することがわかった。図３に上記
の通り白金3wt%担持した材料0.2gを10vol.%メタノール
水溶液 0.200 dm3に懸濁し、420nm以上の可視光を照射
したときの、水素生成量の経時変化を示す。光源は300W
キセノンランプを用い、420nm以下の波長光をカットす
る波長フィルターを通すことにより、420 nm 以上の可
視光を照射した。図に示されるように、上記材料は420n
m以上の可視光照射下でメタノール水溶液から水素を定
常的に生成できることがわかった。また、図４に上記材
料0.2gを0.01mol・dm-3AgNO3水溶液0.200dm3 に懸濁
し、420nm以上の可視光を照射したときの、酸素生成量
の経時変化を示す。反応は上記と同様の条件で行った。
図より、上記材料は420nm以上の可視光照射下で硝酸銀
水溶液から酸素を生成できることがわかった。
ロ白金〔Ｐｔ（ＮＨ3）4Ｃｌ2〕を湯浴上で上記材料に
含浸させ、更に573Kで2時間の水素還元によって担持し
た。助触媒の含浸量は、0.1〜5重量％（wt%）の範囲で変
更できる。焼成後の材料のＸ線回折を図１に示す。図中
の回折ピークはすべてLaTaON2に帰属され、ペロブスカ
イト構造のLaTaON2の生成が確認された。上記材料の紫
外・可視吸収を図２に示す。図２より、上記材料は650n
mまでの可視光を吸収することがわかった。図３に上記
の通り白金3wt%担持した材料0.2gを10vol.%メタノール
水溶液 0.200 dm3に懸濁し、420nm以上の可視光を照射
したときの、水素生成量の経時変化を示す。光源は300W
キセノンランプを用い、420nm以下の波長光をカットす
る波長フィルターを通すことにより、420 nm 以上の可
視光を照射した。図に示されるように、上記材料は420n
m以上の可視光照射下でメタノール水溶液から水素を定
常的に生成できることがわかった。また、図４に上記材
料0.2gを0.01mol・dm-3AgNO3水溶液0.200dm3 に懸濁
し、420nm以上の可視光を照射したときの、酸素生成量
の経時変化を示す。反応は上記と同様の条件で行った。
図より、上記材料は420nm以上の可視光照射下で硝酸銀
水溶液から酸素を生成できることがわかった。
【０００９】以上のことから、LaTaON2は420nm以上の波
長を有する可視光でプロトンを水素に還元、及び水を酸
素に酸化する能力を有することが確認された。因みに、
アンモニア気流中で処理をしないLaとTaの複合酸化物La
TaO4に白金助触媒を担持させたものは、可視光下におい
て前記酸素の一部を窒素で置き換えた光触媒と同様の条
件の下で反応を試みたが水素も酸素も生成しなかった。
このことから、LaTaO4の酸素の一部を窒素に置き換えた
ことにより、可視光光活性を持ち、かつ光反応条件にお
いて置換前の元の安定性が維持された構造の化合物の生
成が推測される。該化合物中のＮ含有量はLaTaON2の整
数比を含め、多少の増減の幅がある。
長を有する可視光でプロトンを水素に還元、及び水を酸
素に酸化する能力を有することが確認された。因みに、
アンモニア気流中で処理をしないLaとTaの複合酸化物La
TaO4に白金助触媒を担持させたものは、可視光下におい
て前記酸素の一部を窒素で置き換えた光触媒と同様の条
件の下で反応を試みたが水素も酸素も生成しなかった。
このことから、LaTaO4の酸素の一部を窒素に置き換えた
ことにより、可視光光活性を持ち、かつ光反応条件にお
いて置換前の元の安定性が維持された構造の化合物の生
成が推測される。該化合物中のＮ含有量はLaTaON2の整
数比を含め、多少の増減の幅がある。
【００１０】実施例２ 塩化タンタルTaCl512.93gとメタノールCH3OH150gを混合
し溶解させ、これにエチレングリコールHOCH2CH2OH150g
とクエン酸 HOOCCH2C(OH)(COOH)CH2COOH 80.00gを添加
させ室温で完全に溶かしきった。炭酸カルシウムCaCO
33.61gを添加して403Kで攪拌しながら溶解させた。さら
に、623Kで熱処理を行い炭化させた後、大気中923Kで2
時間熱処理を行いCaとTaの複合酸化物前駆体を得た。こ
の前駆体を、流速1dm3 ／分 のアンモニアNH3気流中
下、昇温速度１Ｋ／分で1123Kまで昇温した後、この温
度で２０時間保ち、その後He気流中下で室温まで急冷す
ることにより材料ＣａとＴａを含むオキシナイトライド
を合成した。助触媒であるPtはテトラアンミンジクロロ
白金Pt(NH2)4Cl2を湯浴上で上記材料に含浸させ、更に5
73Kで２時間の水素還元によって担持した。助触媒の含浸
量は、0.1〜5wt％の範囲で変更できる。
し溶解させ、これにエチレングリコールHOCH2CH2OH150g
とクエン酸 HOOCCH2C(OH)(COOH)CH2COOH 80.00gを添加
させ室温で完全に溶かしきった。炭酸カルシウムCaCO
33.61gを添加して403Kで攪拌しながら溶解させた。さら
に、623Kで熱処理を行い炭化させた後、大気中923Kで2
時間熱処理を行いCaとTaの複合酸化物前駆体を得た。こ
の前駆体を、流速1dm3 ／分 のアンモニアNH3気流中
下、昇温速度１Ｋ／分で1123Kまで昇温した後、この温
度で２０時間保ち、その後He気流中下で室温まで急冷す
ることにより材料ＣａとＴａを含むオキシナイトライド
を合成した。助触媒であるPtはテトラアンミンジクロロ
白金Pt(NH2)4Cl2を湯浴上で上記材料に含浸させ、更に5
73Kで２時間の水素還元によって担持した。助触媒の含浸
量は、0.1〜5wt％の範囲で変更できる。
【００１１】焼成後の材料のＸ線回折を図５に示す。図
中の回折ピークはすべてCaTaO2Nに帰属され、CaTaO2Nの
生成が確認された。上記材料の紫外・可視吸収を図６に
示す。図６より、上記材料は570nmまでの可視光を吸収
することがわかった。図７に上記の通り白金３ｗｔ％担
持した材料0.2gを10vol.%メタノール水溶液0.200dm3に
懸濁し、420nm以上の可視光を照射したときの、水素生
成量の経時変化をに示す。光源は300Wキセノンランプを
用い、420nm以下の波長光をカットする波長フィルター
を通すことにより、420nm以上の可視光を照射した。図
に示されるように、上記材料は420nm以上の可視光照射
下でメタノール水溶液から水素を定常的に生成できるこ
とがわかった。また、図８に上記材料0.2gを0.01moldm
-3AgNO3水溶液 0.200dm3 に懸濁し、420nm以上の可視光
を照射したときの、酸素生成量の経時変化を示す。反応
は上記と同様の条件で行った。図より、上記材料は420n
m以上の可視光照射下で硝酸銀水溶液から酸素を生成で
きることがわかった。
中の回折ピークはすべてCaTaO2Nに帰属され、CaTaO2Nの
生成が確認された。上記材料の紫外・可視吸収を図６に
示す。図６より、上記材料は570nmまでの可視光を吸収
することがわかった。図７に上記の通り白金３ｗｔ％担
持した材料0.2gを10vol.%メタノール水溶液0.200dm3に
懸濁し、420nm以上の可視光を照射したときの、水素生
成量の経時変化をに示す。光源は300Wキセノンランプを
用い、420nm以下の波長光をカットする波長フィルター
を通すことにより、420nm以上の可視光を照射した。図
に示されるように、上記材料は420nm以上の可視光照射
下でメタノール水溶液から水素を定常的に生成できるこ
とがわかった。また、図８に上記材料0.2gを0.01moldm
-3AgNO3水溶液 0.200dm3 に懸濁し、420nm以上の可視光
を照射したときの、酸素生成量の経時変化を示す。反応
は上記と同様の条件で行った。図より、上記材料は420n
m以上の可視光照射下で硝酸銀水溶液から酸素を生成で
きることがわかった。
【００１２】以上のことから、CaTaO2Nは420nm以上の波
長を有する可視光でプロトンを水素に還元、及び水を酸
素に酸化する能力を有することが確認された。因みに、
アンモニア気流中で処理をしないCaとTaの複合酸化物Ca
2Ta2O7に白金助触媒を担持させたものは、可視光下にお
いて前記酸素の一部を窒素で置き換えた光触媒と同様の
条件の下で反応を試みたが水素も酸素も生成しなかっ
た。このことから、Ca2Ta2O7の酸素の一部を窒素に置き
換えたことにより、可視光光活性を持ち、かつ光反応条
件において置換前の元の安定性が維持された構造の化合
物の生成が推測される。該化合物中のＮ含有量はCaTaO2
Nの整数比を含め、多少の増減の幅がある。
長を有する可視光でプロトンを水素に還元、及び水を酸
素に酸化する能力を有することが確認された。因みに、
アンモニア気流中で処理をしないCaとTaの複合酸化物Ca
2Ta2O7に白金助触媒を担持させたものは、可視光下にお
いて前記酸素の一部を窒素で置き換えた光触媒と同様の
条件の下で反応を試みたが水素も酸素も生成しなかっ
た。このことから、Ca2Ta2O7の酸素の一部を窒素に置き
換えたことにより、可視光光活性を持ち、かつ光反応条
件において置換前の元の安定性が維持された構造の化合
物の生成が推測される。該化合物中のＮ含有量はCaTaO2
Nの整数比を含め、多少の増減の幅がある。
【００１３】実施例３ 塩化タンタルTaCl511.04gとメタノールCH3OH150gを混合
し溶解させ、これにエチレングリコールHOCH2CH2OH150g
とクエン酸 HOOCCH2C(OH)(COOH)CH2COOH80.00gを添加さ
せ室温で完全に溶かしきった。炭酸ストロンチウムSrCO
34.55gを添加して403K で攪拌しながら溶解させた。さ
らに、623Kで熱処理を行い炭化させた後、大気中923Kで
２時間熱処理を行いSrとTaの複合酸化物前駆体を得た。
この前駆体を、流速１dm3／分のアンモニアNH3気流中
下、昇温速度１K／分で1123Ｋまで昇温した後、この温
度で２０時間保ち、その後He気流中下で室温まで急冷す
ることにより材料ＳｒとＴａを含むオキシナイトライド
を合成した。助触媒であるPtはテトラアンミンジクロロ
白金Pt(NH2)4Cl2を湯浴上で上記材料に含浸させ、更に5
73K で２時間の水素還元によって担持した。助触媒の含
浸量は、0.1〜5wt％の範囲で変更できる。
し溶解させ、これにエチレングリコールHOCH2CH2OH150g
とクエン酸 HOOCCH2C(OH)(COOH)CH2COOH80.00gを添加さ
せ室温で完全に溶かしきった。炭酸ストロンチウムSrCO
34.55gを添加して403K で攪拌しながら溶解させた。さ
らに、623Kで熱処理を行い炭化させた後、大気中923Kで
２時間熱処理を行いSrとTaの複合酸化物前駆体を得た。
この前駆体を、流速１dm3／分のアンモニアNH3気流中
下、昇温速度１K／分で1123Ｋまで昇温した後、この温
度で２０時間保ち、その後He気流中下で室温まで急冷す
ることにより材料ＳｒとＴａを含むオキシナイトライド
を合成した。助触媒であるPtはテトラアンミンジクロロ
白金Pt(NH2)4Cl2を湯浴上で上記材料に含浸させ、更に5
73K で２時間の水素還元によって担持した。助触媒の含
浸量は、0.1〜5wt％の範囲で変更できる。
【００１４】焼成後の材料のＸ線回折を図９に示す。図
中の回折ピークはすべてSrTaO2Nに帰属され、SrTaO2Nの
生成が確認された。上記材料の紫外・可視吸収を図１０
に示す。図より、上記材料は６００nmまでの可視光を吸
収することがわかった。図１１に上記の通り白金3wt%
担持した材料0.2gを10vol.%メタノール水溶液 0.200dm3
に懸濁し、420nm以上の可視光を照射したときの、水素
生成量の経時変化をに示す。光源は300Wキセノンランプ
を用い、420nm以下の波長光をカットする波長フィルタ
ーを通すことにより、420nm以上の可視光を照射した。
図に示されるように、上記材料は420nm以上の可視光照
射下でメタノール水溶液から水素を定常的に生成できる
ことがわかった。また、図１２に上記材料0.2gを0.01mo
ldm-3 AgNO3水溶液0.200dm3 に懸濁し、420nm以上の可
視光を照射したときの、酸素生成量の経時変化を示す。
反応は上記と同様の条件で行った。図より、上記材料は
420nm以上の可視光照射下で硝酸銀水溶液から酸素を生
成できることがわかった。以上のことから、SrTaO2Nは4
20nm以上の波長を有する可視光でプロトンを水素に還
元、及び水を酸素に酸化する能力を有することが確認さ
れた。
中の回折ピークはすべてSrTaO2Nに帰属され、SrTaO2Nの
生成が確認された。上記材料の紫外・可視吸収を図１０
に示す。図より、上記材料は６００nmまでの可視光を吸
収することがわかった。図１１に上記の通り白金3wt%
担持した材料0.2gを10vol.%メタノール水溶液 0.200dm3
に懸濁し、420nm以上の可視光を照射したときの、水素
生成量の経時変化をに示す。光源は300Wキセノンランプ
を用い、420nm以下の波長光をカットする波長フィルタ
ーを通すことにより、420nm以上の可視光を照射した。
図に示されるように、上記材料は420nm以上の可視光照
射下でメタノール水溶液から水素を定常的に生成できる
ことがわかった。また、図１２に上記材料0.2gを0.01mo
ldm-3 AgNO3水溶液0.200dm3 に懸濁し、420nm以上の可
視光を照射したときの、酸素生成量の経時変化を示す。
反応は上記と同様の条件で行った。図より、上記材料は
420nm以上の可視光照射下で硝酸銀水溶液から酸素を生
成できることがわかった。以上のことから、SrTaO2Nは4
20nm以上の波長を有する可視光でプロトンを水素に還
元、及び水を酸素に酸化する能力を有することが確認さ
れた。
【００１５】因みに、アンモニア気流中で処理をしない
SrとTaの複合酸化物Sr2Ta2O7に白金助触媒を担持させた
ものは、可視光下において前記酸素の一部を窒素で置き
換えた光触媒と同様の条件の下で反応を試みたが水素も
酸素も生成しなかった。このことから、Sr2Ta2O7の酸素
の一部を窒素に置き換えたことにより、可視光光活性を
持ち、かつ光反応条件において置換前の元の安定性が維
持された構造の化合物の生成が推測される。該化合物中
のＮ含有量はSrTaO2Nの整数比を含め、多少の増減の幅
がある。
SrとTaの複合酸化物Sr2Ta2O7に白金助触媒を担持させた
ものは、可視光下において前記酸素の一部を窒素で置き
換えた光触媒と同様の条件の下で反応を試みたが水素も
酸素も生成しなかった。このことから、Sr2Ta2O7の酸素
の一部を窒素に置き換えたことにより、可視光光活性を
持ち、かつ光反応条件において置換前の元の安定性が維
持された構造の化合物の生成が推測される。該化合物中
のＮ含有量はSrTaO2Nの整数比を含め、多少の増減の幅
がある。
【００１６】実施例４ 塩化タンタルTaCl59.57gとメタノールCH3OH150gを混合
し溶解させ、これにエチレングリコールHOCH2CH2OH150g
とクエン酸HOOCCH2C(OH)(COOH)CH2COOH80.00gを添加さ
せ室温で完全に溶かしきった。炭酸バリウムBaCO3 5.54
gを添加して403Kで攪拌しながら溶解させた。さらに、6
23Kで熱処理を行い炭化させた後、大気中923Kで２時間
熱処理を行いBaとTaの複合酸化物前駆体を得た。この前
駆体を、流速１dm3／分のアンモニアNH3気流中下、昇温
速度１K／分で1123Kまで昇温した後、この温度で２０時
間保ち、その後He気流中下で室温まで急冷することによ
り材料ＢａとＴａを含むオキシナイトライドを合成し
た。助触媒であるPtはテトラアンミンジクロロ白金Pt(N
H2)4Cl2を湯浴上で上記材料に含浸させ、更に573K で２
時間の水素還元によって担持した。助触媒の含浸量は、
0.1〜5wt％の範囲で変更できる。
し溶解させ、これにエチレングリコールHOCH2CH2OH150g
とクエン酸HOOCCH2C(OH)(COOH)CH2COOH80.00gを添加さ
せ室温で完全に溶かしきった。炭酸バリウムBaCO3 5.54
gを添加して403Kで攪拌しながら溶解させた。さらに、6
23Kで熱処理を行い炭化させた後、大気中923Kで２時間
熱処理を行いBaとTaの複合酸化物前駆体を得た。この前
駆体を、流速１dm3／分のアンモニアNH3気流中下、昇温
速度１K／分で1123Kまで昇温した後、この温度で２０時
間保ち、その後He気流中下で室温まで急冷することによ
り材料ＢａとＴａを含むオキシナイトライドを合成し
た。助触媒であるPtはテトラアンミンジクロロ白金Pt(N
H2)4Cl2を湯浴上で上記材料に含浸させ、更に573K で２
時間の水素還元によって担持した。助触媒の含浸量は、
0.1〜5wt％の範囲で変更できる。
【００１７】焼成後の材料のＸ線回折を図１３に示す。
図中の回折ピークはすべてBaTaO2Nに帰属され、BaTaO2N
の生成が確認された。上記材料の紫外・可視吸収を図１
４に示す。図より、上記材料は600nmまでの可視光を吸
収することがわかった。図１５に上記の通り白金3wt%担
持した材料0.2gを10vol.%メタノール水溶液0.200dm3 に
懸濁し、420nm以上の可視光を照射したときの、水素生
成量の経時変化を示す。光源は300Wキセノンランプを用
い、420nm以下の波長光をカットする波長フィルターを
通すことにより、420nm以上の可視光を照射した。図に
示されるように、上記材料は420nm以上の可視光照射下
でメタノール水溶液から水素を定常的に生成できること
がわかった。また、図１６に上記材料0.2gを0.01moldm
-3AgNO3水溶液 0.200dm3に懸濁し、420nm以上の可視光
を照射したときの、酸素生成量の経時変化を示す。反応
は上記と同様の条件で行った。図より、上記材料は420n
m以上の可視光照射下で硝酸銀水溶液から酸素を生成で
きることがわかった。
図中の回折ピークはすべてBaTaO2Nに帰属され、BaTaO2N
の生成が確認された。上記材料の紫外・可視吸収を図１
４に示す。図より、上記材料は600nmまでの可視光を吸
収することがわかった。図１５に上記の通り白金3wt%担
持した材料0.2gを10vol.%メタノール水溶液0.200dm3 に
懸濁し、420nm以上の可視光を照射したときの、水素生
成量の経時変化を示す。光源は300Wキセノンランプを用
い、420nm以下の波長光をカットする波長フィルターを
通すことにより、420nm以上の可視光を照射した。図に
示されるように、上記材料は420nm以上の可視光照射下
でメタノール水溶液から水素を定常的に生成できること
がわかった。また、図１６に上記材料0.2gを0.01moldm
-3AgNO3水溶液 0.200dm3に懸濁し、420nm以上の可視光
を照射したときの、酸素生成量の経時変化を示す。反応
は上記と同様の条件で行った。図より、上記材料は420n
m以上の可視光照射下で硝酸銀水溶液から酸素を生成で
きることがわかった。
【００１８】以上のことから、BaTaO2Nは420nm以上の波
長を有する可視光でプロトンを水素に還元、及び水を酸
素に酸化する能力を有することが確認された。因みに、
アンモニア気流中で処理をしないBaとTaの複合酸化物Ba
2Ta2O7に白金助触媒を担持させたものは、可視光下にお
いて前記酸素の一部を窒素で置き換えた光触媒と同様の
条件の下で反応を試みたが水素も酸素も生成しなかっ
た。このことから、Ba2Ta2O7の酸素の一部を窒素に置き
換えたことにより、可視光光活性を持ち、かつ光反応条
件において置換前の元の安定性が維持された構造の化合
物の生成が推測される。該化合物中のＮ含有量はBaTaO2
Nの整数比を含め、多少の増減の幅がある。
長を有する可視光でプロトンを水素に還元、及び水を酸
素に酸化する能力を有することが確認された。因みに、
アンモニア気流中で処理をしないBaとTaの複合酸化物Ba
2Ta2O7に白金助触媒を担持させたものは、可視光下にお
いて前記酸素の一部を窒素で置き換えた光触媒と同様の
条件の下で反応を試みたが水素も酸素も生成しなかっ
た。このことから、Ba2Ta2O7の酸素の一部を窒素に置き
換えたことにより、可視光光活性を持ち、かつ光反応条
件において置換前の元の安定性が維持された構造の化合
物の生成が推測される。該化合物中のＮ含有量はBaTaO2
Nの整数比を含め、多少の増減の幅がある。
【００１９】実施例５ 塩化ニオブNbCl514.29gとメタノールCH3OH150gを混合し
溶解させ、これにエチレングリコールHOCH2CH2OH150gと
クエン酸HOOCCH2C(OH)(COOH)CH2COOH80.00gを添加させ
室温で完全に溶かしきった。炭酸カルシウムCaCO35.30g
を添加して403Kで攪拌しながら溶解させた。さらに、62
3Kで熱処理を行い炭化させた後、大気中923Kで２時間熱
処理を行いCaとNbの複合酸化物前駆体を得た。この前駆
体を、流速１dm3／分のアンモニアNH3気流中下、昇温速
度１K／分で1123Kまで昇温した後、この温度で２０時間
保ち、その後He気流中下で室温まで急冷することにより
材料ＣａとＮｂを含有するオキシナイトライドを合成し
た。
溶解させ、これにエチレングリコールHOCH2CH2OH150gと
クエン酸HOOCCH2C(OH)(COOH)CH2COOH80.00gを添加させ
室温で完全に溶かしきった。炭酸カルシウムCaCO35.30g
を添加して403Kで攪拌しながら溶解させた。さらに、62
3Kで熱処理を行い炭化させた後、大気中923Kで２時間熱
処理を行いCaとNbの複合酸化物前駆体を得た。この前駆
体を、流速１dm3／分のアンモニアNH3気流中下、昇温速
度１K／分で1123Kまで昇温した後、この温度で２０時間
保ち、その後He気流中下で室温まで急冷することにより
材料ＣａとＮｂを含有するオキシナイトライドを合成し
た。
【００２０】助触媒であるPtはテトラアンミンジクロロ
白金Pt(NH2)4Cl2を湯浴上で上記材料に含浸させ、更に5
73Kで２時間の水素還元によって担持した。助触媒の含浸
量は、0.1〜5wt％の範囲で変更できる。焼成後の材料の
Ｘ線回折を図１７に示す。図中の回折ピークはすべてCa
NbO2Nに帰属され、CaNbO2Nの生成が確認された。上記材
料の紫外・可視吸収を図１８に示す。図より、上記材料
は630nmまでの可視光を吸収することがわかった。図１
９に上記の通り白金3wt%担持した材料0.2gを10vol.%メ
タノール水溶液 0.200dm3 に懸濁し、420nm以上の可視
光を照射したときの、水素生成量の経時変化を示す。光
源は300Wキセノンランプを用い、420nm以下の波長光を
カットする波長フィルターを通すことにより、420nm以
上の可視光を照射した。
白金Pt(NH2)4Cl2を湯浴上で上記材料に含浸させ、更に5
73Kで２時間の水素還元によって担持した。助触媒の含浸
量は、0.1〜5wt％の範囲で変更できる。焼成後の材料の
Ｘ線回折を図１７に示す。図中の回折ピークはすべてCa
NbO2Nに帰属され、CaNbO2Nの生成が確認された。上記材
料の紫外・可視吸収を図１８に示す。図より、上記材料
は630nmまでの可視光を吸収することがわかった。図１
９に上記の通り白金3wt%担持した材料0.2gを10vol.%メ
タノール水溶液 0.200dm3 に懸濁し、420nm以上の可視
光を照射したときの、水素生成量の経時変化を示す。光
源は300Wキセノンランプを用い、420nm以下の波長光を
カットする波長フィルターを通すことにより、420nm以
上の可視光を照射した。
【００２１】図に示されるように、上記材料は420nm以
上の可視光照射下でメタノール水溶液から水素を定常的
に生成できることがわかった。また、図２０に上記材料
0.2gを0.01moldm-3AgNO3水溶液0.200dm3 に懸濁し、420
nm以上の可視光を照射したときの、酸素生成量の経時変
化を示す。反応は上記と同様の条件で行った。図より、
上記材料は420nm 以上の可視光照射下で硝酸銀水溶液か
ら酸素を生成できることがわかった。以上のことから、
CaNbO2Nは420 nm 以上の波長を有する可視光でプロトン
を水素に還元、及び水を酸素に酸化する能力を有するこ
とが確認された。因みに、アンモニア気流中で処理をし
ないCaとNbの複合酸化物Ca2Nb2O7に白金助触媒を担持さ
せたものは、可視光下において前記酸素の一部を窒素で
置き換えた光触媒と同様の条件の下で反応を試みたが水
素も酸素も生成しなかった。このことから、Ca2Nb2O7の
酸素の一部を窒素に置き換えたことにより、可視光光活
性を持ち、かつ光反応条件において置換前の元の安定性
が維持された構造の化合物の生成が推測される。該化合
物中のＮ含有量はCaNbO2Nの整数比を含め、多少の増減
の幅がある。
上の可視光照射下でメタノール水溶液から水素を定常的
に生成できることがわかった。また、図２０に上記材料
0.2gを0.01moldm-3AgNO3水溶液0.200dm3 に懸濁し、420
nm以上の可視光を照射したときの、酸素生成量の経時変
化を示す。反応は上記と同様の条件で行った。図より、
上記材料は420nm 以上の可視光照射下で硝酸銀水溶液か
ら酸素を生成できることがわかった。以上のことから、
CaNbO2Nは420 nm 以上の波長を有する可視光でプロトン
を水素に還元、及び水を酸素に酸化する能力を有するこ
とが確認された。因みに、アンモニア気流中で処理をし
ないCaとNbの複合酸化物Ca2Nb2O7に白金助触媒を担持さ
せたものは、可視光下において前記酸素の一部を窒素で
置き換えた光触媒と同様の条件の下で反応を試みたが水
素も酸素も生成しなかった。このことから、Ca2Nb2O7の
酸素の一部を窒素に置き換えたことにより、可視光光活
性を持ち、かつ光反応条件において置換前の元の安定性
が維持された構造の化合物の生成が推測される。該化合
物中のＮ含有量はCaNbO2Nの整数比を含め、多少の増減
の幅がある。
【００２２】実施例６ チタンイソプロポキシドTi〔OCH(CH3)2〕4 5.68gとエチ
レングリコールHOCH2CH2OH 98.81gを混合し、硝酸ラン
タン・6水和物 La(NO3)36H2O 8.66 gを添加して撹拌す
ることにより室温で溶解させた。これにクエン酸 HOOCC
H2C(OH)(COOH)CH2COOH76.49 gとメタノールCH3OH102.0g
を加えて403Kで攪拌しながら溶解させた。さらに、623K
で熱処理を行い炭化させた後、大気中923Kで２時間熱処
理を行いLaとTiの複合酸化物前駆体を得た。この前駆体
を、流速１dm3／分のアンモニアNH3気流中下、昇温速度
１K／分で1223Kまで昇温した後、この温度で１５時間保
ち、その後Ar気流中下で室温まで急冷することにより材
料ＴｉとＬａを含有するオキシナイトライドを合成し
た。白金の上記材料への担持は、0.1moldm-3のテトラア
ンミンジクロロ白金Pt(NH2)4Cl2溶液0.00357dm3 (Pt7wt
%)を上記材料0.3gに湯浴上で含浸させ、水分を蒸発させ
更に573Kで２時間の水素還元処理によって行った。
レングリコールHOCH2CH2OH 98.81gを混合し、硝酸ラン
タン・6水和物 La(NO3)36H2O 8.66 gを添加して撹拌す
ることにより室温で溶解させた。これにクエン酸 HOOCC
H2C(OH)(COOH)CH2COOH76.49 gとメタノールCH3OH102.0g
を加えて403Kで攪拌しながら溶解させた。さらに、623K
で熱処理を行い炭化させた後、大気中923Kで２時間熱処
理を行いLaとTiの複合酸化物前駆体を得た。この前駆体
を、流速１dm3／分のアンモニアNH3気流中下、昇温速度
１K／分で1223Kまで昇温した後、この温度で１５時間保
ち、その後Ar気流中下で室温まで急冷することにより材
料ＴｉとＬａを含有するオキシナイトライドを合成し
た。白金の上記材料への担持は、0.1moldm-3のテトラア
ンミンジクロロ白金Pt(NH2)4Cl2溶液0.00357dm3 (Pt7wt
%)を上記材料0.3gに湯浴上で含浸させ、水分を蒸発させ
更に573Kで２時間の水素還元処理によって行った。
【００２３】焼成後の材料のＸ線回折を図２１に示す。
図中の回折ピークはすべてLaTiO2Nに帰属され、LaTiO2N
の生成が確認された。上記材料の紫外・可視吸収を図２
２に示す。図より、上記材料は600nmまでの可視光を吸
収することがわかった。図２３に上記の通り白金7wt%担
持した材料0.2gを10vol.%メタノール水溶液0.310dm3 に
懸濁し、400nm以上の可視光を照射したときの、水素生
成量の経時変化を示す。光源は450W高圧水銀灯を用い、
亜硝酸ナトリウム水溶液のフィルターを通すことによ
り、400nm以上の可視光を照射した。
図中の回折ピークはすべてLaTiO2Nに帰属され、LaTiO2N
の生成が確認された。上記材料の紫外・可視吸収を図２
２に示す。図より、上記材料は600nmまでの可視光を吸
収することがわかった。図２３に上記の通り白金7wt%担
持した材料0.2gを10vol.%メタノール水溶液0.310dm3 に
懸濁し、400nm以上の可視光を照射したときの、水素生
成量の経時変化を示す。光源は450W高圧水銀灯を用い、
亜硝酸ナトリウム水溶液のフィルターを通すことによ
り、400nm以上の可視光を照射した。
【００２４】図に示されるように、上記材料は400nm以
上の可視光照射下でメタノール水溶液から水素を定常的
に生成できることがわかった。また、図２４に上記材料
0.2gを0.01moldm-3AgNO3水溶液0.310dm3 に懸濁し、400
nm以上の可視光を照射したときの、酸素生成量の経時変
化を示す。反応は上記と同様の条件で行った。図より、
上記材料は400nm以上の可視光照射下で硝酸銀水溶液か
ら酸素を生成できることがわかった。以上のことから、
LaTiO2Nは400nm以上の波長を有する可視光でプロトンを
水素に還元、及び水を酸素に酸化する能力を有すること
が確認された。因みに、アンモニア気流中で処理をしな
いLaとTiの複合酸化物に白金助触媒を担持させたもの
は、可視光下において前記酸素の一部を窒素で置き換え
た光触媒と同様の条件の下で反応を試みたが水素も酸素
も生成しなかった。このことから、Ca2Nb2O7の酸素の一
部を窒素に置き換えたことにより、可視光光活性を持
ち、かつ光反応条件において置換前の元の安定性が維持
された構造の化合物の生成が推測される。該化合物中の
Ｎ含有量はLaTiO2Nの整数比を含め、多少の増減の幅が
ある。
上の可視光照射下でメタノール水溶液から水素を定常的
に生成できることがわかった。また、図２４に上記材料
0.2gを0.01moldm-3AgNO3水溶液0.310dm3 に懸濁し、400
nm以上の可視光を照射したときの、酸素生成量の経時変
化を示す。反応は上記と同様の条件で行った。図より、
上記材料は400nm以上の可視光照射下で硝酸銀水溶液か
ら酸素を生成できることがわかった。以上のことから、
LaTiO2Nは400nm以上の波長を有する可視光でプロトンを
水素に還元、及び水を酸素に酸化する能力を有すること
が確認された。因みに、アンモニア気流中で処理をしな
いLaとTiの複合酸化物に白金助触媒を担持させたもの
は、可視光下において前記酸素の一部を窒素で置き換え
た光触媒と同様の条件の下で反応を試みたが水素も酸素
も生成しなかった。このことから、Ca2Nb2O7の酸素の一
部を窒素に置き換えたことにより、可視光光活性を持
ち、かつ光反応条件において置換前の元の安定性が維持
された構造の化合物の生成が推測される。該化合物中の
Ｎ含有量はLaTiO2Nの整数比を含め、多少の増減の幅が
ある。
【００２５】本発明におけるオキシナイトライドは電子
供与犠牲剤（メタノール)、電子受容犠牲剤（硝酸銀)の
存在下、可視光照射によってそれぞれ水素と酸素を生成
できる光触媒である。これは本発明のオキシナイトライ
ドが可視光照射下で水を完全分解する可能性を有するこ
とを示している。電子とホールの再結合サイトとなる格
子欠陥の除去、最適な水素生成助触媒及び水の酸化助触
媒の添加によって、電子とホールの電荷分離効率を高め
れば本発明のオキシナイトライドは可視光で水を全分解
する光触媒になりうる。
供与犠牲剤（メタノール)、電子受容犠牲剤（硝酸銀)の
存在下、可視光照射によってそれぞれ水素と酸素を生成
できる光触媒である。これは本発明のオキシナイトライ
ドが可視光照射下で水を完全分解する可能性を有するこ
とを示している。電子とホールの再結合サイトとなる格
子欠陥の除去、最適な水素生成助触媒及び水の酸化助触
媒の添加によって、電子とホールの電荷分離効率を高め
れば本発明のオキシナイトライドは可視光で水を全分解
する光触媒になりうる。
【００２６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明で得られた光
触媒は地表に到達する太陽光の大部分を占める可視光で
作動するものであり、太陽光で光触媒反応を行うことに
よって化合物を生産することができる。更に上記光触媒
は実施例に示されるように可視光で水を水素と酸素に分
解する能力を有するため、太陽光を次世代エネルギーと
しての水素に変換する光触媒として有望である。
触媒は地表に到達する太陽光の大部分を占める可視光で
作動するものであり、太陽光で光触媒反応を行うことに
よって化合物を生産することができる。更に上記光触媒
は実施例に示されるように可視光で水を水素と酸素に分
解する能力を有するため、太陽光を次世代エネルギーと
しての水素に変換する光触媒として有望である。
【図１】 ＬａＴａＯＮ2のＸ線回折パターン
【図２】 ＬａＴａＯＮ2の紫外・可視吸収スペクトル
【図３】 白金3wt%担持したＬａＴａＯＮ2の１０容量
％メタノール水溶液からの水素生成（４２０ｎｍ以上の
可視光下）
％メタノール水溶液からの水素生成（４２０ｎｍ以上の
可視光下）
【図４】 白金3wt%担持したＬａＴａＯＮ2の0.01mol・
dm-3 AgNO3水溶液からの酸素生成（４２０ｎｍ以上の可
視光下）
dm-3 AgNO3水溶液からの酸素生成（４２０ｎｍ以上の可
視光下）
【図５】 ＣａＴａＯ2ＮのＸ線回折パターン
【図６】 ＣａＴａＯ2Ｎの紫外・可視吸収スペクトル
【図７】 白金３ｗｔ％担持したＣａＴａＯ2Ｎの１０
容量％メタノール水溶液からの水素生成（４２０ｎｍ以
上の可視光下）
容量％メタノール水溶液からの水素生成（４２０ｎｍ以
上の可視光下）
【図８】 白金３ｗｔ％担持したＣａＴａＯ2Ｎの0.01m
ol・dm-3 AgNO3水溶液からの酸素生成（４２０ｎｍ以上
の可視光下）
ol・dm-3 AgNO3水溶液からの酸素生成（４２０ｎｍ以上
の可視光下）
【図９】 ＳｒＴａＯ2ＮのＸ線回折パターン
【図１０】 ＳｒＴａＯ2Ｎの紫外・可視吸収スペクト
ル
ル
【図１１】 白金3wt% 担持したＳｒＴａＯ2Ｎの１０容
量％メタノール水溶液からの水素生成（４２０ｎｍ以上
の可視光下）
量％メタノール水溶液からの水素生成（４２０ｎｍ以上
の可視光下）
【図１２】 白金3wt% 担持したＳｒＴａＯ2Ｎの0.01mo
l・dm-3 AgNO3水溶液からの酸素生成（４２０ｎｍ以上
の可視光下）
l・dm-3 AgNO3水溶液からの酸素生成（４２０ｎｍ以上
の可視光下）
【図１３】 ＢａＴａＯ2ＮのＸ線回折パターン
【図１４】 ＢａＴａＯ2Ｎの紫外・可視吸収スペクト
ル
ル
【図１５】 白金3wt%担持したＢａＴａＯ2Ｎの１０容
量％メタノール水溶液からの水素生成（４２０ｎｍ以上
の可視光下）
量％メタノール水溶液からの水素生成（４２０ｎｍ以上
の可視光下）
【図１６】 白金3wt%担持したＢａＴａＯ2Ｎの0.01mol
・dm-3 AgNO3水溶液からの酸素生成（４２０ｎｍ以上の
可視光下）
・dm-3 AgNO3水溶液からの酸素生成（４２０ｎｍ以上の
可視光下）
【図１７】 ＣａＮｂＯ2ＮのＸ線回折パターン
【図１８】 ＣａＮｂＯ2Ｎの紫外・可視吸収スペクト
ル
ル
【図１９】 白金3wt%担持したＣａＮｂＯ2Ｎの１０容
量％メタノール水溶液からの水素生成（４２０ｎｍ以上
の可視光下）
量％メタノール水溶液からの水素生成（４２０ｎｍ以上
の可視光下）
【図２０】 白金3wt%担持したＣａＮｂＯ2Ｎの0.01mol
・dm-3 AgNO3水溶液からの酸素生成（４２０ｎｍ以上の
可視光下）
・dm-3 AgNO3水溶液からの酸素生成（４２０ｎｍ以上の
可視光下）
【図２１】 ＬａＴｉＯ2ＮのＸ線回折パターン
【図２２】 ＬａＴｉＯ2Ｎの紫外・可視吸収スペクト
ル
ル
【図２３】 白金7wt%担持したＬａＴｉＯ2Ｎの１０容
量％メタノール水溶液からの水素生成（４２０ｎｍ以上
の可視光下）
量％メタノール水溶液からの水素生成（４２０ｎｍ以上
の可視光下）
【図２４】 白金7wt%担持したＬａＴｉＯ2Ｎの0.01mol
・dm-3 AgNO3水溶液からの酸素生成（４２０ｎｍ以上の
可視光下）
・dm-3 AgNO3水溶液からの酸素生成（４２０ｎｍ以上の
可視光下）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 淳子 神奈川県横浜市緑区長津田町4259 東京工 業大学 資源化学研究所内 Ｆターム(参考） 4G047 CA05 CA06 CA07 CA08 CB06 CC03 CD03 4G069 AA02 AA08 AA09 BC01A BC08A BC09A BC09B BC09C BC12A BC12B BC12C BC13A BC13B BC13C BC15A BC42A BC42B BC42C BC50A BC50B BC50C BC51A BC55A BC55B BC55C BC56A BC56B BC56C BC75A BC75B BC75C CC33 DA06 FB14
Claims (7)
- 【請求項１】 少なくとも１つの遷移金属を含むオキシ
ナイトライドからなる光触媒。 - 【請求項２】 遷移金属はＬａ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚ
ｒからなる群から選択される少なくとも１つであること
を特徴とする請求項１に記載のオキシナイトライドから
なる光触媒。 - 【請求項３】 アルカリ、アルカリ土類及びIIIＢ族の
金属からなる群から選択される少なくとも１つ元素を更
に含むことを特徴とする請求項１または２に記載のオキ
シナイトライドからなる光触媒。 - 【請求項４】 更に含まれる金属はＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、
Ｎａ、Ｋ、Ｒｂからなる群から選択される少なくとも１
つであることを特徴とする請求項３に記載のオキシナイ
トライドからなる光触媒。 - 【請求項５】 遷移金属からなる助触媒を担持させたこ
とを特徴とする請求項１、２、３または４に記載のオキ
シナイトライドからなる光触媒。 - 【請求項６】 助触媒がＰｔであることを特徴とする請
求項５に記載のオキシナイトライドからなる光触媒。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載のオキシ
ナイトライド光触媒からなる光水分解用触媒。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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