JP2003210998A - 光触媒システム - Google Patents
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
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Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 可視光領域（波長が420 nm以上）や赤外光
領域（波長が750 nm以上）の光の照射により光触媒効果
を有する触媒システムを提供する 【解決手段】 従来紫外領域の光を使用していた光触
媒を、可視・赤外光を紫外・可視光に変換する材料であ
るアップコンバージョン材料と組み合わせることによっ
て、可視・赤外光領域で動作する光触媒系を組み立て
る。即ち、本発明は、光触媒及びアップコンバージョン
材料から成る光触媒システムである。
領域（波長が750 nm以上）の光の照射により光触媒効果
を有する触媒システムを提供する 【解決手段】 従来紫外領域の光を使用していた光触
媒を、可視・赤外光を紫外・可視光に変換する材料であ
るアップコンバージョン材料と組み合わせることによっ
て、可視・赤外光領域で動作する光触媒系を組み立て
る。即ち、本発明は、光触媒及びアップコンバージョン
材料から成る光触媒システムである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光触媒システム
に関し、より詳細には、可視光や赤外光の照射により光
触媒作用を有する光触媒システムに関する。
に関し、より詳細には、可視光や赤外光の照射により光
触媒作用を有する光触媒システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽光をエネルギー源として化学反応を
触媒するために、数多くの光触媒材料が開発されてお
り、そのいくつかはすでに実用化されている。これら実
用化された光触媒は主に酸化チタンを主成分としてお
り、したがって太陽光のうち強度の低い紫外光部分を主
に利用している。太陽光中でより強度の大きい可視光を
利用できる触媒材料も開発されてはいるが、それらには
毒性や動作中に材料自身が急速に変性してしまうなどの
欠点があり、実用化にはいたっていない。また赤外光領
域の光照射により触媒反応を起こす光触媒材料はまだ見
出されていない。
触媒するために、数多くの光触媒材料が開発されてお
り、そのいくつかはすでに実用化されている。これら実
用化された光触媒は主に酸化チタンを主成分としてお
り、したがって太陽光のうち強度の低い紫外光部分を主
に利用している。太陽光中でより強度の大きい可視光を
利用できる触媒材料も開発されてはいるが、それらには
毒性や動作中に材料自身が急速に変性してしまうなどの
欠点があり、実用化にはいたっていない。また赤外光領
域の光照射により触媒反応を起こす光触媒材料はまだ見
出されていない。
【０００３】近年、太陽光をエネルギー源として化学反
応を触媒するために、数多くの光触媒材料が開発されて
おり、それらには、酸化チタン、硫化カドミウム、硫化
亜鉛等々がある（「光が関わる触媒化学」化学総説No.2
3、日本化学会編（1994））。このうち酸化チタンを主
成分としたものは抗菌タイルや脱臭フィルターなどとし
て既に実用化されている（最新光触媒技術、エヌ・ティ
ー・エス（2000））。酸化チタンはそのバンドギャップ
が3.0〜3.2 eVで、利用できる光の波長はほぼ400 nm以
下の紫外光部分が主になっており、したがってこれら実
用触媒の使用に際しては太陽光や蛍光灯に含まれるわず
かの量の紫外線や、また紫外線だけを出すブラックライ
トなどを使用している。最近では種々の改良の結果、こ
の吸収端が可視光領域の500 nm近辺まで延びた酸化チタ
ン系光触媒も開発されている（山下、安保、化学、52、
74 （1997））ものの、太陽光のかなりの部分を占める
可視光全域を利用するにはまだ余地がある。また、可視
光応答性のある触媒として知られる硫化カドミウムや硫
化亜鉛なども、そのバンドギャップは約2.4 eVで、利用
できる光は波長約550 nm以下のものであり、同じく可視
光の全域を利用するには至っていない（これら可視光応
答性のある光触媒は、上述したようにその毒性や使用中
の劣化のために実用化はされていない）。また赤外光領
域（波長が750 nm以上）で触媒反応を起こす触媒はまだ
見出されていない。
応を触媒するために、数多くの光触媒材料が開発されて
おり、それらには、酸化チタン、硫化カドミウム、硫化
亜鉛等々がある（「光が関わる触媒化学」化学総説No.2
3、日本化学会編（1994））。このうち酸化チタンを主
成分としたものは抗菌タイルや脱臭フィルターなどとし
て既に実用化されている（最新光触媒技術、エヌ・ティ
ー・エス（2000））。酸化チタンはそのバンドギャップ
が3.0〜3.2 eVで、利用できる光の波長はほぼ400 nm以
下の紫外光部分が主になっており、したがってこれら実
用触媒の使用に際しては太陽光や蛍光灯に含まれるわず
かの量の紫外線や、また紫外線だけを出すブラックライ
トなどを使用している。最近では種々の改良の結果、こ
の吸収端が可視光領域の500 nm近辺まで延びた酸化チタ
ン系光触媒も開発されている（山下、安保、化学、52、
74 （1997））ものの、太陽光のかなりの部分を占める
可視光全域を利用するにはまだ余地がある。また、可視
光応答性のある触媒として知られる硫化カドミウムや硫
化亜鉛なども、そのバンドギャップは約2.4 eVで、利用
できる光は波長約550 nm以下のものであり、同じく可視
光の全域を利用するには至っていない（これら可視光応
答性のある光触媒は、上述したようにその毒性や使用中
の劣化のために実用化はされていない）。また赤外光領
域（波長が750 nm以上）で触媒反応を起こす触媒はまだ
見出されていない。
【０００４】一方、入射光を短波長の出力光に変換する
アップコンバージョン技術が知られている（田部、平
尾、虎渓、固体物理、27, 186 （1992））。これは結晶
又はガラス中にドープされた希土類イオンのエネルギー
準位を利用して近赤外励起光を可視又は紫外光に変換す
るものであり、２以上の長波長のフォトンが効率よく励
起に関与して短波長の可視又は紫外のケイ光を発するこ
とができる。このような観点から様々な組み合わせのア
ップコンバージョン材料が開発されている（特開2000-3
39735、特開平9-208947、特開平9-86958、特開平7-1620
62等）。
アップコンバージョン技術が知られている（田部、平
尾、虎渓、固体物理、27, 186 （1992））。これは結晶
又はガラス中にドープされた希土類イオンのエネルギー
準位を利用して近赤外励起光を可視又は紫外光に変換す
るものであり、２以上の長波長のフォトンが効率よく励
起に関与して短波長の可視又は紫外のケイ光を発するこ
とができる。このような観点から様々な組み合わせのア
ップコンバージョン材料が開発されている（特開2000-3
39735、特開平9-208947、特開平9-86958、特開平7-1620
62等）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、可視光領域
（波長が420 nm以上）や赤外光領域（波長が750 nm以
上）の光の照射により光触媒効果を有する触媒システム
を提供することを目的とする。また本発明は、従来太陽
光のうち強度の低い紫外領域の光を使用していた光触媒
を、より強度の高い可視光領域ならびにこれまで利用さ
れていなかった赤外光領域で、安定かつ安全に使用でき
るようにする。
（波長が420 nm以上）や赤外光領域（波長が750 nm以
上）の光の照射により光触媒効果を有する触媒システム
を提供することを目的とする。また本発明は、従来太陽
光のうち強度の低い紫外領域の光を使用していた光触媒
を、より強度の高い可視光領域ならびにこれまで利用さ
れていなかった赤外光領域で、安定かつ安全に使用でき
るようにする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明においては、既に
紫外光ならびに可視光の一部領域で使用されその実用性
能が確立されている、又は紫外光ならびに紫外光に近い
可視光の一部領域で高性能を示すことがわかっている光
触媒を、多光子過程により可視・赤外光を紫外・可視光
に変換する材料であるアップコンバージョン材料と組み
合わせて、可視・赤外光領域で動作する光触媒系を組み
立てた。
紫外光ならびに可視光の一部領域で使用されその実用性
能が確立されている、又は紫外光ならびに紫外光に近い
可視光の一部領域で高性能を示すことがわかっている光
触媒を、多光子過程により可視・赤外光を紫外・可視光
に変換する材料であるアップコンバージョン材料と組み
合わせて、可視・赤外光領域で動作する光触媒系を組み
立てた。
【０００７】即ち、本発明は、光触媒及びアップコンバ
ージョン材料から成る光触媒システムである。この光触
媒が、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、タンタル
酸の金属塩、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、及びニ
オブ酸の金属塩から成る群から選択される少なくとも1
種を主成分とするものであり、このアップコンバージョ
ン材料がフッ化アルミニウム、フッ化インジウム、フッ
化亜鉛、酸化ゲルマニウム、及び酸化テルルから成る群
から選択される少なくとも1種を主成分とし、これに希
土類元素を含有させたものであることが好ましい。この
光触媒は更に助触媒を含んでもよい。
ージョン材料から成る光触媒システムである。この光触
媒が、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、タンタル
酸の金属塩、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、及びニ
オブ酸の金属塩から成る群から選択される少なくとも1
種を主成分とするものであり、このアップコンバージョ
ン材料がフッ化アルミニウム、フッ化インジウム、フッ
化亜鉛、酸化ゲルマニウム、及び酸化テルルから成る群
から選択される少なくとも1種を主成分とし、これに希
土類元素を含有させたものであることが好ましい。この
光触媒は更に助触媒を含んでもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明で使用する光触媒は、光を
照射することによってその表面で化学反応を触媒する材
料であって、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、タ
ンタル酸のカリウム、ナトリウム、バリウムなどの塩、
酸化タンタル、酸化ジルコニウム、ニオブ酸のカリウ
ム、ルビジウムなどの塩であり、これに助触媒（Pt、Ru
O2、Rh、NiO x（ｘはＮｉの原子価で定まる数を表
す。）、CeO2など）を加えたものであってもよい。この
触媒としては酸化チタンが好ましく、助触媒としてはＰ
ｔが好ましい。光触媒に対する助触媒の比率は通常の触
媒量であればよいが、０．１〜１．０重量％が好まし
い。
照射することによってその表面で化学反応を触媒する材
料であって、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、タ
ンタル酸のカリウム、ナトリウム、バリウムなどの塩、
酸化タンタル、酸化ジルコニウム、ニオブ酸のカリウ
ム、ルビジウムなどの塩であり、これに助触媒（Pt、Ru
O2、Rh、NiO x（ｘはＮｉの原子価で定まる数を表
す。）、CeO2など）を加えたものであってもよい。この
触媒としては酸化チタンが好ましく、助触媒としてはＰ
ｔが好ましい。光触媒に対する助触媒の比率は通常の触
媒量であればよいが、０．１〜１．０重量％が好まし
い。
【０００９】アップコンバージョン材料は、これを光に
より励起すると多光子過程により入射光よりも短い波長
の光を出射するような材料のことであって、フッ化アル
ミニウムを主成分とするAlF3系、フッ化インジウムを主
成分とするInF3系、フッ化亜鉛を主成分とするZnF2系、
酸化ゲルマニウムを主成分とするGeO2系、酸化テルルを
主成分とするTeO2系などのガラスにEu、Ho、Er、Tmなど
の希土類元素を含有させたものであり、例えば、(49-y)
AlF3・ｙAlPO4・1EuF3・30CaF2・20BaF2 (y=0〜20)、4
0AlF3・22CaF2・22BaF2・15YF3・1ErF3、40AlF3・22CaF
2・22BaF2・15YF3・1TmF3、99.9(38InF3・19BaF2・19Zn
F2・10PbF2・10SrF2・2 AlF3・2GdF3)・0.1TmF3、99.9
(38InF3・18BaF2・19ZnF2・10PbF2・9SrF2・2 AlF3・2
GdF3・2 YbF3)・0.1TmF3、99.9(40ZnF2・15AlF3・15BaF
2・15SrF2・15YF3)・0.1TmF3、99.9(60ZrF4・33BaF2・7
LaF3)・0.1TmF3、99.9(60GeO2・30BaO・10ZnO)・0.1TmO
1.5、99.9(60TeO2・30BaO・10ZnO)・0.1TmO1.5、95(38I
n F3・19BaF2・19ZnF2・10PbF2・10SrF2・2 AlF3・2 Gd
F3)・5EuF3、95(38InF3・18BaF2・19ZnF2・10PbF2・9Sr
F2・2 AlF3・2GdF3・2YbF3)・5EuF3、95(40ZnF2・15AlF
3・15BaF2・15SrF2・15YF3)・5EuF3、95(60ZrF4・33BaF
2・7LaF3)・5EuF3、95(60GeO2・30BaO・10ZnO)・5EuO
1.5、95(60TeO2・30BaO・10ZnO)・5EuO1.5 などが挙げ
られる（田部、平尾、虎渓、固体物理、27, 186 （199
2））。
より励起すると多光子過程により入射光よりも短い波長
の光を出射するような材料のことであって、フッ化アル
ミニウムを主成分とするAlF3系、フッ化インジウムを主
成分とするInF3系、フッ化亜鉛を主成分とするZnF2系、
酸化ゲルマニウムを主成分とするGeO2系、酸化テルルを
主成分とするTeO2系などのガラスにEu、Ho、Er、Tmなど
の希土類元素を含有させたものであり、例えば、(49-y)
AlF3・ｙAlPO4・1EuF3・30CaF2・20BaF2 (y=0〜20)、4
0AlF3・22CaF2・22BaF2・15YF3・1ErF3、40AlF3・22CaF
2・22BaF2・15YF3・1TmF3、99.9(38InF3・19BaF2・19Zn
F2・10PbF2・10SrF2・2 AlF3・2GdF3)・0.1TmF3、99.9
(38InF3・18BaF2・19ZnF2・10PbF2・9SrF2・2 AlF3・2
GdF3・2 YbF3)・0.1TmF3、99.9(40ZnF2・15AlF3・15BaF
2・15SrF2・15YF3)・0.1TmF3、99.9(60ZrF4・33BaF2・7
LaF3)・0.1TmF3、99.9(60GeO2・30BaO・10ZnO)・0.1TmO
1.5、99.9(60TeO2・30BaO・10ZnO)・0.1TmO1.5、95(38I
n F3・19BaF2・19ZnF2・10PbF2・10SrF2・2 AlF3・2 Gd
F3)・5EuF3、95(38InF3・18BaF2・19ZnF2・10PbF2・9Sr
F2・2 AlF3・2GdF3・2YbF3)・5EuF3、95(40ZnF2・15AlF
3・15BaF2・15SrF2・15YF3)・5EuF3、95(60ZrF4・33BaF
2・7LaF3)・5EuF3、95(60GeO2・30BaO・10ZnO)・5EuO
1.5、95(60TeO2・30BaO・10ZnO)・5EuO1.5 などが挙げ
られる（田部、平尾、虎渓、固体物理、27, 186 （199
2））。
【００１０】アップコンバージョン材料において、AlF3
系、InF3系、ZnF2系、GeO2系、又はTeO2系などのガラス
に対する希土類元素の含有割合は０．０１〜５０モル
％、好ましくは０．１〜１０モル％である。光触媒に対
するアップコンバージョン材料の重量比は、特に制限は
ないが、好ましくは０．１〜１０、より好ましくは０．
５〜２．０である。
系、InF3系、ZnF2系、GeO2系、又はTeO2系などのガラス
に対する希土類元素の含有割合は０．０１〜５０モル
％、好ましくは０．１〜１０モル％である。光触媒に対
するアップコンバージョン材料の重量比は、特に制限は
ないが、好ましくは０．１〜１０、より好ましくは０．
５〜２．０である。
【００１１】本発明におけるアップコンバージョン材料
の役割は、光触媒材料そのものだけでは利用できない低
エネルギーの光（長波長の可視光や赤外光）を吸収して
エネルギーの高い紫外光や短波長の可視光に変換し、こ
れを発光するものである。このためにアップコンバージ
ョン材料内部では、低エネルギーの可視光又は赤外光の
２若しくは３光子を吸収し、より高エネルギーの光子1
個を放出する。本発明の光触媒システム中で光触媒はこ
のアップコンバージョン材料からの紫外又は可視光発光
を受けて、光触媒反応を完遂する。
の役割は、光触媒材料そのものだけでは利用できない低
エネルギーの光（長波長の可視光や赤外光）を吸収して
エネルギーの高い紫外光や短波長の可視光に変換し、こ
れを発光するものである。このためにアップコンバージ
ョン材料内部では、低エネルギーの可視光又は赤外光の
２若しくは３光子を吸収し、より高エネルギーの光子1
個を放出する。本発明の光触媒システム中で光触媒はこ
のアップコンバージョン材料からの紫外又は可視光発光
を受けて、光触媒反応を完遂する。
【００１２】本発明の光触媒システムでは、光触媒材料
とアップコンバージョン材料は光をやり取りできる構造
・位置関係にあればよく、両者が粉末、コロイド、薄
膜、その他どのような形状をとっていてもよい。このよ
うなシステムは、例えば、以下のように構成することが
できる。 １）触媒材料、アップコンバージョン材料それぞれを微
粒子化して混合し、そのまま光触媒材料として用いる
（微粒子化、混合の方法は問わない。）。 ２）光触媒材料、アップコンバージョン材料両者を水な
どの溶媒に懸濁させて、光触媒として用いる（溶媒の種
類、懸濁の方法は問わない。）。 ３）ゾルゲル法などを用いて、光触媒材料又はアップコ
ンバージョン材料いずれかの材料マトリックス中に他方
を分散させる（分散の方法は問わない。）。 ４）光触媒材料又はアップコンバージョン材料いずれか
の表面に他方の微粒子を分散・担持する（分散・担持の
方法は問わない。）。
とアップコンバージョン材料は光をやり取りできる構造
・位置関係にあればよく、両者が粉末、コロイド、薄
膜、その他どのような形状をとっていてもよい。このよ
うなシステムは、例えば、以下のように構成することが
できる。 １）触媒材料、アップコンバージョン材料それぞれを微
粒子化して混合し、そのまま光触媒材料として用いる
（微粒子化、混合の方法は問わない。）。 ２）光触媒材料、アップコンバージョン材料両者を水な
どの溶媒に懸濁させて、光触媒として用いる（溶媒の種
類、懸濁の方法は問わない。）。 ３）ゾルゲル法などを用いて、光触媒材料又はアップコ
ンバージョン材料いずれかの材料マトリックス中に他方
を分散させる（分散の方法は問わない。）。 ４）光触媒材料又はアップコンバージョン材料いずれか
の表面に他方の微粒子を分散・担持する（分散・担持の
方法は問わない。）。
【００１３】アップコンバージョン材料を微粒子化した
場合には、微粒子レーザー発振による励起光増強も起こ
りうるが、その本光触媒系の性能に対する効果も本発明
概念に含まれる。すなわちアップコンバージョン材料を
微粒子化した場合には、いわゆる光アンダーソン局在に
より発光強度が増大する増強自然放出又はレーザー発振
が起こる場合が知られており、これが生起した場合に
は、単なるアップコンバージョンよりも高い強度の発光
を得ることができる。
場合には、微粒子レーザー発振による励起光増強も起こ
りうるが、その本光触媒系の性能に対する効果も本発明
概念に含まれる。すなわちアップコンバージョン材料を
微粒子化した場合には、いわゆる光アンダーソン局在に
より発光強度が増大する増強自然放出又はレーザー発振
が起こる場合が知られており、これが生起した場合に
は、単なるアップコンバージョンよりも高い強度の発光
を得ることができる。
【００１４】
【発明の効果】本発明により、これまで太陽光中の強度
の低い紫外光しか利用できなかった光触媒が、より強度
の大きい可視光も利用できるようになる。さらには、こ
れまで光触媒化学反応のエネルギー源としては利用を想
定されなかった赤外光（太陽光ならびに高温炉などから
の放射光）も利用できるようになることが期待される。
本発明の光触媒システムには、次のような応用が考えら
れる。 １）従来紫外光を利用していた光触媒反応（例えば、水
の分解、水中の有機汚染物質の分解除去、窒素酸化物
（NOｘ等）などの大気汚染物質の除去、悪臭・細菌・汚
染などの防止など）を可視光や赤外光を利用して行わせ
る。 ２）上記の１）の反応を起こさせるための材料（例え
ば、光触媒、排水浄化材、大気浄化材、脱臭・抗菌・防
汚などの機能を有する光触媒建材など）として用いる。 ３）太陽電池の電極材として用いる。
の低い紫外光しか利用できなかった光触媒が、より強度
の大きい可視光も利用できるようになる。さらには、こ
れまで光触媒化学反応のエネルギー源としては利用を想
定されなかった赤外光（太陽光ならびに高温炉などから
の放射光）も利用できるようになることが期待される。
本発明の光触媒システムには、次のような応用が考えら
れる。 １）従来紫外光を利用していた光触媒反応（例えば、水
の分解、水中の有機汚染物質の分解除去、窒素酸化物
（NOｘ等）などの大気汚染物質の除去、悪臭・細菌・汚
染などの防止など）を可視光や赤外光を利用して行わせ
る。 ２）上記の１）の反応を起こさせるための材料（例え
ば、光触媒、排水浄化材、大気浄化材、脱臭・抗菌・防
汚などの機能を有する光触媒建材など）として用いる。 ３）太陽電池の電極材として用いる。
【００１５】
【実施例】以下、実施例にて本発明を例証するが、本発
明を限定することを意図するものではない。実施例１ 本実施例においては、各種光源を用いて大気中窒素酸化
物除去反応における本発明の光触媒システムの触媒作用
を調べた。光触媒として、チタン酸イソプロポキシドを
加水分解して調製して得た酸化チタン（TiO2）粉末を用
いた。アップコンバージョン材料として、各成分を溶融
混合して調製して得たツリウム含有フッ化アルミニウム
系ガラス（40AlF3・22CaF2・22BaF2・15YF3・1TmF3）粉末を
用いた。これらの光触媒粉末とアップコンバージョン材
料の粉末とを各０．１ｇ混合したものを石英製の角型反
応管（断面積１ｃｍ２、長さ１０ｃｍ）の底部に設置
し、これに室温で一酸化窒素（ＮＯ）を１ｐｐｍ含む空
気を０．２リットル／分流通させ、反応管上部より２０
０Ｗキセノンランプ光を照射し、この反応管とキセノン
ランプの間に適宜波長選択フィルターを設置した。この
試験における各装置の配置を図１に示す。
明を限定することを意図するものではない。実施例１ 本実施例においては、各種光源を用いて大気中窒素酸化
物除去反応における本発明の光触媒システムの触媒作用
を調べた。光触媒として、チタン酸イソプロポキシドを
加水分解して調製して得た酸化チタン（TiO2）粉末を用
いた。アップコンバージョン材料として、各成分を溶融
混合して調製して得たツリウム含有フッ化アルミニウム
系ガラス（40AlF3・22CaF2・22BaF2・15YF3・1TmF3）粉末を
用いた。これらの光触媒粉末とアップコンバージョン材
料の粉末とを各０．１ｇ混合したものを石英製の角型反
応管（断面積１ｃｍ２、長さ１０ｃｍ）の底部に設置
し、これに室温で一酸化窒素（ＮＯ）を１ｐｐｍ含む空
気を０．２リットル／分流通させ、反応管上部より２０
０Ｗキセノンランプ光を照射し、この反応管とキセノン
ランプの間に適宜波長選択フィルターを設置した。この
試験における各装置の配置を図１に示す。
【００１６】試験は、（１）コントロールとして光を全
く当てない場合（「照射光なし」と表す。）、（２）フ
ィルターを用いないでキセノンランプを照射した場合
（「前光照射」と表す。）、（３）フィルターとして、
５８０ｎｍ以下の光の透過率が０％で、かつ６３０ｎｍ
以上の光の透過率が９２％であるシャープカットフィル
ターを通してキセノンランプ光を照射した場合（「フィ
ルター１」と表す。）、及び（４）フィルターとして、
７２０ｎｍ以下の光の透過率が０％で、かつ８２０ｎｍ
以上の光の透過率が９０％であるシャープカットフィル
ターを通してキセノンランプ光を照射した場合（「フィ
ルター２」と表す。）の４通りで行った。試験後のＮＯ
の減少量を反応率として赤外吸収法により測定した。
く当てない場合（「照射光なし」と表す。）、（２）フ
ィルターを用いないでキセノンランプを照射した場合
（「前光照射」と表す。）、（３）フィルターとして、
５８０ｎｍ以下の光の透過率が０％で、かつ６３０ｎｍ
以上の光の透過率が９２％であるシャープカットフィル
ターを通してキセノンランプ光を照射した場合（「フィ
ルター１」と表す。）、及び（４）フィルターとして、
７２０ｎｍ以下の光の透過率が０％で、かつ８２０ｎｍ
以上の光の透過率が９０％であるシャープカットフィル
ターを通してキセノンランプ光を照射した場合（「フィ
ルター２」と表す。）の４通りで行った。試験後のＮＯ
の減少量を反応率として赤外吸収法により測定した。
【００１７】比較例１
アップコンバージョン材料を用いない以外は実施例１と
同様に測定を行った。実施例１と比較例１との測定結果
を表１に示す。
同様に測定を行った。実施例１と比較例１との測定結果
を表１に示す。
【表１】
【００１８】比較例１において、紫外光照射下では光触
媒（TiO2）だけで（アップコンバージョン材料がなくと
も）試験反応は進行するが、可視光や赤外光ではまった
く反応しない。ところが実施例１においてアップコンバ
ージョン材料を光触媒と共存させると、紫外光はもとよ
り、可視光や赤外光でも反応が進行した。
媒（TiO2）だけで（アップコンバージョン材料がなくと
も）試験反応は進行するが、可視光や赤外光ではまった
く反応しない。ところが実施例１においてアップコンバ
ージョン材料を光触媒と共存させると、紫外光はもとよ
り、可視光や赤外光でも反応が進行した。
【００１９】実施例２
本実施例においては、実施例１と同様の各種光源を用い
て、メタノールを犠牲試薬とする水の分解反応における
本発明の光触媒システムの触媒作用を調べた。光触媒と
して、実施例１の酸化チタンに白金塩を含浸担持して調
製した白金担持酸化チタン（Pt/TiO2）粉末を用いた。
アップコンバージョン材料として、ツリウム含有フッ化
インジウム系ガラス（38InF3・19BaF2・19ZnF2・10PbF3・10
SrF2・2AlF3・2GdF3・2ZnF2・0.1TmF3）粉末を各成分を溶融
混合して調製して用いた。これらの光触媒粉末とアップ
コンバージョン材料の粉末各１ｇを反応液（メタノール
１０％水溶液）中に懸濁させ、そこに実施例１と同様に
キセノンランプ光を照射し、発生する水素の量をガスク
ロマトグラフ法により測定した。
て、メタノールを犠牲試薬とする水の分解反応における
本発明の光触媒システムの触媒作用を調べた。光触媒と
して、実施例１の酸化チタンに白金塩を含浸担持して調
製した白金担持酸化チタン（Pt/TiO2）粉末を用いた。
アップコンバージョン材料として、ツリウム含有フッ化
インジウム系ガラス（38InF3・19BaF2・19ZnF2・10PbF3・10
SrF2・2AlF3・2GdF3・2ZnF2・0.1TmF3）粉末を各成分を溶融
混合して調製して用いた。これらの光触媒粉末とアップ
コンバージョン材料の粉末各１ｇを反応液（メタノール
１０％水溶液）中に懸濁させ、そこに実施例１と同様に
キセノンランプ光を照射し、発生する水素の量をガスク
ロマトグラフ法により測定した。
【００２０】比較例２
アップコンバージョン材料を用いない以外は実施例２と
同様に測定を行った。実施例２と比較例２との測定結果
を表２に示す。
同様に測定を行った。実施例２と比較例２との測定結果
を表２に示す。
【表２】
比較例２においては、紫外光照射下では光触媒（Pt/TiO
2）だけで（アップコンバージョン材料がなくとも）試
験反応は進行するが、可視光や赤外光ではまったく反応
しない。ところが実施例２においては、アップコンバー
ジョン材料を光触媒に共存させると、紫外光はもとよ
り、可視光や赤外光でも反応が進行した。
2）だけで（アップコンバージョン材料がなくとも）試
験反応は進行するが、可視光や赤外光ではまったく反応
しない。ところが実施例２においては、アップコンバー
ジョン材料を光触媒に共存させると、紫外光はもとよ
り、可視光や赤外光でも反応が進行した。
【図１】実施例で用いた装置の配置を示す図である。
１ 光触媒システム
２ 石英製角型反応器
３ フィルター
４ キセノンランプ
５ 反応ガス
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｂ０１Ｊ 23/42 Ａ６１Ｌ 9/00 Ｃ
37/04 １０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｊ
Ｃ０１Ｂ 3/04 １０２Ｄ
// Ａ６１Ｌ 9/00 ＺＡＢ
Ｆターム(参考） 4C080 AA07 AA10 BB02 BB05 CC01
HH01 JJ01 KK08 LL01 MM02
4D048 AA07 AB03 BA07X BA41X
CC41 EA01 EA10
4G069 AA02 AA08 BA04A BA04B
BA05A BA48A BB04A BB06A
BC02A BC03A BC05A BC12A
BC13A BC43A BC50A BC55A
BC56A BC68A BC70A BC75A
BC75B CA01 CA13 CC33
DA05 DA06 EA01Y EE10
FA01 FB07
Claims (6)
- 【請求項１】 光触媒及びアップコンバージョン材料か
ら成る光触媒システム。 - 【請求項２】 前記光触媒が、酸化チタン、チタン酸ス
トロンチウム、タンタル酸の金属塩、酸化タンタル、酸
化ジルコニウム、及びニオブ酸の金属塩から成る群から
選択される少なくとも1種を主成分とするものであり、
前記アップコンバージョン材料がフッ化アルミニウム、
フッ化インジウム、フッ化亜鉛、酸化ゲルマニウム、及
び酸化テルルから成る群から選択される少なくとも1種
を主成分とし、これに希土類元素を含有させた請求項１
に記載の光触媒システム。 - 【請求項３】 前記タンタル酸の金属塩がタンタル酸の
カリウム、ナトリウム又はバリウムの塩であり、前記ニ
オブ酸の金属塩がニオブ酸のカリウム又はルビジウムの
塩である請求項２に記載の光触媒システム。 - 【請求項４】 前記希土類元素がEu、Ho、Er、又はTmで
ある請求項２又は３に記載の光触媒システム。 - 【請求項５】 前記光触媒が更に助触媒を含む請求項１
〜４のいずれか一項に記載の光触媒システム。 - 【請求項６】 前記助触媒がPt、RuO2、Rh、NiO x、又
はCeO2である請求項５に記載の光触媒システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002016905A JP2003210998A (ja) | 2002-01-25 | 2002-01-25 | 光触媒システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002016905A JP2003210998A (ja) | 2002-01-25 | 2002-01-25 | 光触媒システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003210998A true JP2003210998A (ja) | 2003-07-29 |
Family
ID=27652791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002016905A Withdrawn JP2003210998A (ja) | 2002-01-25 | 2002-01-25 | 光触媒システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003210998A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006264992A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-10-05 | Taiyoko Kenkyusho:Kk | 太陽光の集光利用による水素製造装置 |
| WO2007100039A1 (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-07 | Nissan Motor Co., Ltd. | 光触媒活性化システム及び光触媒の活性化方法 |
| JP2010538808A (ja) * | 2007-09-10 | 2010-12-16 | サン−ゴバン グラス フランス | 光触媒特性を有する材料 |
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