JP2003225573A - Photocatalyst comprising zinc oxide and production method therefor - Google Patents

Photocatalyst comprising zinc oxide and production method therefor

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JP2003225573A
JP2003225573A JP2002024388A JP2002024388A JP2003225573A JP 2003225573 A JP2003225573 A JP 2003225573A JP 2002024388 A JP2002024388 A JP 2002024388A JP 2002024388 A JP2002024388 A JP 2002024388A JP 2003225573 A JP2003225573 A JP 2003225573A
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JP
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zno
zinc
oxide
zinc oxide
metal
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JP2002024388A
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Japanese (ja)
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Susumu Ri
迪 李
Hajime Haneda
肇 羽田
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National Institute for Materials Science
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National Institute for Materials Science
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a photocatalyst containing zinc oxide as a main component which is sensitive to visible light besides ultraviolet light. <P>SOLUTION: An ammonia zinc complex aqueous solution is prepared by adding an ammonia aqueous solution to a zinc oxide aqueous dispersion or by dissolving an ammonium zinc complex compound in water. The aqueous solution is added with an ammonium salt of a specified metal, an ammonia complex, or a starting raw material for MOx such as an easily decomposable nitrate. The obtained mixed aqueous solution is nebulized by a nebulizer to form minute liquid droplets 0.1-50 μm in diameter. The droplets are supplied into a high temperature reactor in a gas-liquid mixed phase by using carrier gas, and the ammonia zinc complex and the starting raw material of a metal oxide are pyrolyzed in the reactor. In this way, as compared with conventional zinc oxide powder including that by the pyrolysis of zinc nitrate, or as compared with zinc oxide powder containing nitrogen by pyrolysis, the photocatalyst comprising the metal oxide containing nitrogen and fine zinc oxide particles which is sensitive to visible light and excellent in photocatalytic function can be produced by a nebulization pyrolysis method by a relatively simple process. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、酸化亜鉛光触媒、
特に、可視光による光触媒機能を有する酸化亜鉛系光触
媒およびその製造法、及びこの触媒を環境有害物質分解
用触媒として使用する環境有害物質分解処理方法に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a zinc oxide photocatalyst,
In particular, the present invention relates to a zinc oxide photocatalyst having a photocatalytic function by visible light, a method for producing the same, and a method for decomposing environmentally harmful substances using the catalyst as a catalyst for decomposing environmentally harmful substances.

【0002】[0002]

【従来の技術】酸化亜鉛粉末は、種々の工業製品、医薬
品、ゴムの加硫促進剤、触媒、バリスター(可変抵抗
器)、塗料、紫外線遮蔽剤としてUV化粧品に用いられ
ている。近年、光触媒としての性能に関心が寄せられ、
とりわけ、環境有害物質等の分解処理用等の目的で注目
を集めている。また、無機顔料としては、有害な金属等
を含まず着色させる技術が求められている。
2. Description of the Related Art Zinc oxide powder is used in UV cosmetics as various industrial products, pharmaceuticals, vulcanization accelerators for rubber, catalysts, varistors (variable resistors), paints, and ultraviolet shielding agents. In recent years, attention has been paid to the performance as a photocatalyst,
In particular, it is drawing attention for the purpose of decomposing environmentally harmful substances. Further, as the inorganic pigment, there is a demand for a technique for coloring without containing harmful metals and the like.

【0003】このような酸化亜鉛粉末の製造方法として
亜鉛塩の水溶液を噴霧熱分解する方法が知られている
(特開平5−310425号公報、特開平6−1995
02号公報、特表平9−501139号公報、特許第3
167756号明細書)。しかし、これらの方法におけ
る酸化亜鉛の出発原料としては硝酸亜鉛(特開平6−1
99502号公報号会報、特許第3167756号明細
書)または酢酸亜鉛(特表平9−501139号公報)
であるため、硝酸イオンと炭素を含む有機物の残留が避
けられず、光触媒として使用するには触媒活性が低く適
用性に難のあるものであった。また、これらの方法によ
り製造した酸化亜鉛は可視光での光に対しては、極めて
応答性の低いものであった。
As a method for producing such zinc oxide powder, there is known a method of spray pyrolyzing an aqueous solution of a zinc salt (JP-A-5-310425 and JP-A-6-1995).
No. 02 gazette, Japanese Patent Publication No. 9-501139 gazette, and Patent No.
167756). However, as a starting material for zinc oxide in these methods, zinc nitrate (Japanese Patent Laid-Open No. 6-1
99502 bulletin bulletin, Japanese Patent No. 3167756 specification) or zinc acetate (Japanese Patent Publication No. 9-501139)
Therefore, it is inevitable that organic substances containing nitrate ions and carbon remain, and the catalytic activity is low for use as a photocatalyst, and the applicability is difficult. Further, zinc oxide produced by these methods had extremely low responsiveness to visible light.

【0004】これに対して、特開2001−20509
4号公報には、窒素雰囲気において酸化亜鉛をターゲッ
トとしてスパックリングにより、窒素を有する可視光吸
収機能を持った酸化亜鉛膜を基板上に生成することが開
示している。しかし、この方法では窒素は酸化亜鉛膜の
表面だけにドーピンクされるため、酸化亜鉛の光吸収性
質は大きな変化が見られない。さらに、膜の製造は高価
な設備を必要とするものであった。
On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-20509
Japanese Patent Publication No. 4 discloses that zinc oxide film having nitrogen and having a visible light absorbing function is formed on a substrate by spattering using zinc oxide as a target in a nitrogen atmosphere. However, in this method, nitrogen is doped only on the surface of the zinc oxide film, so that the light absorption property of zinc oxide does not change significantly. Moreover, the production of the membrane required expensive equipment.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】酸化亜鉛は、酸化チタ
ンと同様なエネルギーバンド構造を持つため、酸化チタ
ンと同様な高い光触媒活性が期待されている。しかしな
がら、これまで報告されているものは、波長が短い紫外
線しか吸収せず、可視光により触媒反応がほとんど起こ
らない。可視光を吸収するためどのような手段を講ずる
かは、現在の研究課題である。遷移金属元素をドーピン
グするのは光触媒性能改善の一つ方法である。しかし、
この方法も、その光触媒としての酸化亜鉛は単結晶又は
薄膜に集中されている。
Since zinc oxide has an energy band structure similar to that of titanium oxide, high photocatalytic activity similar to that of titanium oxide is expected. However, what has been reported so far absorbs only ultraviolet rays having a short wavelength, and catalytic reaction hardly occurs by visible light. Whether take any means for absorbing visible light, a current research topic. Doping with a transition metal element is one method of improving photocatalytic performance. But,
Also in this method, zinc oxide as the photocatalyst is concentrated in a single crystal or a thin film.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】かかる状況から、本発明
者らにおいては、スパッタリング法、あるいは遷移金属
元素ドーピング法によらずに、光触媒能を有する酸化亜
鉛粉末を得ようと鋭意研究した結果、酸化亜鉛粉末に窒
素を含有させることにより酸化亜鉛の光吸収性質を変え
られることに成功し、これに基づいて先に特許出願し
た。(特願2001−369546)本発明は、前示従
来技術あるいは先願発明を前提先行技術として、さらに
鋭意研究した結果、先願発明に係る窒素を含む酸化亜鉛
に、MOXを添加することにより酸化亜鉛の可視光吸収
特性がさらに改善されることを見いだした。これによっ
て、先願発明のものに比し、さらに光触媒性能が優れて
なるものを得ることができること、しかも噴霧熱分解法
によってこの優れた特性を備えてなる光触媒を得るプロ
セスについても開発に成功したものである。本発明は、
この一連の知見、成功に基づいて成されたものである。
Under the circumstances, the inventors of the present invention have earnestly studied to obtain a zinc oxide powder having a photocatalytic ability without depending on the sputtering method or the transition metal element doping method. We succeeded in changing the light absorption property of zinc oxide by adding nitrogen to the zinc oxide powder, and based on this, we applied for a patent. (Japanese Patent Application No. 2001-369546) The present invention is based on the above-mentioned prior art or prior invention, and as a result of further diligent research, as a result of adding MO X to zinc oxide containing nitrogen according to the prior invention. It has been found that the visible light absorption characteristics of zinc oxide are further improved. As a result, it is possible to obtain a photocatalyst having a more excellent photocatalytic performance than that of the invention of the prior application, and also succeeded in developing a process for obtaining a photocatalyst having this excellent property by the spray pyrolysis method. It is a thing. The present invention is
It is based on this series of findings and successes.

【0007】すなわち、本発明の光触媒は、噴霧熱分解
法により得られ窒素を含有し、金属酸化物MOXと酸化
亜鉛ZnOよりなることを特徴とするものである。その
光吸収特性は、可視光領域の波長400nm〜600n
mのスペクトルに対して、吸光度が20〜60%の値を
示しており、光触媒機能としては高エネルギーの紫外光
領域のみだけではなく、可視光領域をも利用可能とし得
るものである。
That is, the photocatalyst of the present invention is characterized in that it is obtained by the spray pyrolysis method, contains nitrogen, and is composed of metal oxide MO x and zinc oxide ZnO. Its light absorption characteristic is that the wavelength in the visible light region is 400 nm to 600 n.
The absorbance shows a value of 20 to 60% with respect to the spectrum of m, and the photocatalytic function can be used not only in the high energy ultraviolet light region but also in the visible light region.

【0008】その製造方法は、アンモニウム亜鉛錯体を
出発原料として、その水溶液にタングステン、バナジウ
ム、コバルト、ニオブ、鉄、銅、タンタル、ジルコニウ
ム、ニッケルよりなる群から選ばれた1種又は2種以上
の金属のアンモニウム塩、アンモニウム錯体又は分解し
やすい硝酸塩等MOXの出発原料を加えて、この混合溶
液を噴霧溶液としてネブライザで液滴径が0.1μmか
ら50μmの徹小な液滴を霧状に生成し、これをキャリ
アーガスによって高温反応炉に搬送し、該反応炉で液中
のアンモニウム亜鉛錯体とMOXの出発原料とを熱分解
し、窒素を含むMOX−ZnO粉末を生成することを特
徴とするものである。生成した粉末はガラスフィルタに
より回収できる。
The production method is as follows. One or more kinds selected from the group consisting of tungsten, vanadium, cobalt, niobium, iron, copper, tantalum, zirconium, and nickel in an aqueous solution of ammonium zinc complex as a starting material. A metal ammonium salt, ammonium complex, or nitrate that easily decomposes, such as MO X , is added as a starting material, and this mixed solution is used as a spray solution to atomize small droplets with a droplet diameter of 0.1 μm to 50 μm with a nebulizer. generated, which was transported to the high-temperature reaction furnace by a carrier gas, that the starting material of zinc ammonium complexes and MO X in the liquid in the reactor is thermally decomposed to generate an MO X -ZnO powder containing nitrogen It is a feature. The produced powder can be collected by a glass filter.

【0009】得られるMOX−ZnO粉末の触媒活性
は、窒素含有量、金属酸化物の種類とその含有量に依存
していることから、これらの事項については、適宜調整
すべきことは当然であり、重要である。すなわち、これ
らの事項は熱分解温度、噴霧溶液中のアンモニウム塩の
濃度、添加する金属酸化物の出発材料の種類と濃度、高
温反応炉内へ送るキャリアーガスの種類等を調整するこ
とによって調整する。その場合の調整の目安は、後述す
るように窒素の含有量については、10ppm〜200
00ppmの含有量を目安として調整すべきである。M
X については、0.01wt%〜20wt%の含有
量となるよう調整されるべきである。
Since the catalytic activity of the obtained MO X -ZnO powder depends on the nitrogen content, the kind of metal oxide and its content, it is natural that these matters should be adjusted appropriately. Yes, it is important. That is, these items are adjusted by adjusting the thermal decomposition temperature, the concentration of ammonium salt in the spray solution, the type and concentration of the starting material of the metal oxide to be added, the type of carrier gas sent to the high temperature reactor, etc. . The standard of adjustment in that case is 10 ppm to 200 ppm for the nitrogen content as described later.
The content of 00 ppm should be adjusted as a guide. M
The O X, should be adjusted to be content of 0.01 wt% 20 wt%.

【0010】本発明の方法により、アンモニウム亜鉛錯
体を出発物質として用い、噴霧熱分解法を用いて窒素を
含む高性能MOX−ZnO系光触媒を得るに必要な粉体
を製造する。本発明では、アンモニア亜鉛錯体水溶液を
酸化亜鉛の出発原料として製造しており、得られる酸化
亜鉛は、硝酸塩あるいは酢酸塩から出発していた従来法
に比し硝酸イオン、有機物等光触媒における触媒毒とし
て作用する不純物の影響を最小限に抑えることができ
る。そして、窒素を含有しているだけでなくMO Xが添
加されているため、後述するように酸化亜鉛の可視光吸
収性能が大きく変化、改善された。
According to the method of the present invention, ammonium zinc complex
The body is used as a starting material and nitrogen is applied using the spray pyrolysis method.
High performance MO includingX-Powder required for obtaining ZnO-based photocatalyst
To manufacture. In the present invention, an aqueous solution of ammonia zinc complex is
Manufactured as a starting material for zinc oxide, and the resulting oxidation
Zinc is a conventional method starting from nitrate or acetate
In comparison with nitrate ion, organic substances such as photocatalyst poison
The effect of impurities acting on
It And not only contains nitrogen but also MO XIs
As described below, zinc oxide absorbs visible light.
The collection performance has changed and improved.

【0011】本発明におけるMOXの出発原料として
は、不純物の残留を避けるため、できるだけMイオンを
含むアンモニウム塩又はアンモニア錯体塩を用いる。例
えば、Mとしてバナジウムを選択し、その酸化バナジウ
ムを配合した触媒設計をしようとする場合にはNH4
3を用い、酸化タングステンを添加、配合してなる触
媒設計の場合には(NH4101241・5H2Oを用い
る。但し、MOXの添加、配合量が少なく、触媒能に悪
影響を与えない限りにおいては、分解しやすい硝酸塩を
使用、あるいは併用することは差し支えない。しかしな
がら、熱分解性化合物であっても、炭素を含有するもの
を出発原料とすることだけは好ましくなく、避けるべき
である。
As a starting material of MO X in the present invention, an ammonium salt or an ammonia complex salt containing M ions as much as possible is used in order to avoid impurities from remaining. For example, when vanadium is selected as M and a catalyst design in which vanadium oxide is blended is used, NH 4 V
The O 3 with the addition of tungsten oxide, in the case of formulation to become a catalyst design (NH 4) using a 10 W 12 O 41 · 5H 2 O. However, as long as the amount of MO X added and the amount added are small and the catalytic activity is not adversely affected, nitrates that are easily decomposed may be used or used in combination. However, even a thermally decomposable compound, it is not preferable to use a carbon-containing compound as a starting material and should be avoided.

【0012】以上述べたとおり、本発明は、従来技術、
先行技術に対して特有な課題ねらいを有してなるもので
あり、それを解決する態様手段は、以下(1)から
(9)の通りである。 (1)噴霧熱分解法によって得られてなり可視光応答性
を有する、窒素を含み、一般式:MOX−ZnOで表さ
れる亜鉛以外の金属の酸化物と酸化亜鉛ZnOとよりな
ることを特徴とするMOX−ZnO系光触媒。式中M
は、亜鉛以外の元素又は金属を表す。xは金属と酸素の
原子モル比。 (2)前記亜鉛以外の金属の酸化物が、タングステン、
バナジウム、コバルト、ニオブ、鉄、銅、タンタル、ジ
ルコニウム、ニッケルよりなる群から選ばれた1種又は
2種以上の元素又は金属の酸化物であることを特徴とす
る前記(1)項に記載のMOX−ZnO系光触媒。
As mentioned above, the present invention is
It has a problem specific to the prior art, and means for solving the problem are as follows (1) to (9). (1) It consists of an oxide of a metal other than zinc represented by the general formula: MO X —ZnO and zinc oxide ZnO, which is obtained by a spray pyrolysis method and has a visible light response. A characteristic MO X -ZnO-based photocatalyst. M in the formula
Represents an element or metal other than zinc. x is the atomic mole ratio of metal and oxygen. (2) The oxide of a metal other than zinc is tungsten,
Item (1) above, which is an oxide of one or more elements or metals selected from the group consisting of vanadium, cobalt, niobium, iron, copper, tantalum, zirconium, and nickel. MO X -ZnO-based photocatalyst.

【0013】(3)前記亜鉛以外の金属の酸化物が0.
01〜20wt%含有されていることを特徴とする前記
(2)項記載のMOX−ZnO系光触媒。 (4)波長400nm〜600nmにおける吸光度が2
0〜60%であることを特徴とする前記(1)ないし
(3)項の何れか1項に記載のMOX−ZnO系光触
媒。 (5)アンモニウム亜鉛錯体の水溶液に、タングステ
ン、バナジウム、コバルト、ニオブ、鉄、銅、タンタ
ル、ジルコニウム、ニッケルよりなる群から選ばれた1
種又は2種以上の金属のアンモニウム塩、アンモニウム
錯体又は硝酸塩を加え、混合溶液をネブライザで噴霧す
ることによって、0.1μmから50μmの微小な液滴
を霧状に生成し、これをキャリアーガスによって高温反
応炉に搬送し、液中のアンモニア亜鉛錯体と、前示1種
又は2種以上の金属のアンモニウム塩、アンモニウム錯
体又は硝酸塩とを熱分解し、窒素を含み、一般式:MO
Xで表される金属の酸化物と酸化亜鉛ZnOとよりなる
光触媒を生成し、回収することを特徴とするMOX−Z
nO系光触媒の製造方法。式中Mは、亜鉛以外の金属を
表す。
(3) If the oxide of a metal other than zinc is 0.
Wherein, characterized in that is contained 01~20wt% (2) claim MO X -ZnO-based photocatalyst according. (4) Absorbance at wavelength 400 nm to 600 nm is 2
Wherein (1), characterized in that 0 to 60% by (3) MO X -ZnO-based photocatalyst according to any one of items. (5) 1 selected from the group consisting of tungsten, vanadium, cobalt, niobium, iron, copper, tantalum, zirconium, and nickel in an aqueous solution of ammonium zinc complex.
One or two or more metal ammonium salts, ammonium complexes or nitrates are added, and the mixed solution is sprayed with a nebulizer to form fine droplets of 0.1 μm to 50 μm, which are atomized by a carrier gas. The mixture is conveyed to a high-temperature reaction furnace, and the ammonia-zinc complex in the liquid and the ammonium salt, ammonium complex or nitrate of the above-mentioned one or more metals are pyrolyzed, and nitrogen is contained.
MO X -Z characterized by producing and recovering a photocatalyst consisting of a metal oxide represented by X and zinc oxide ZnO
Method for producing nO-based photocatalyst. In the formula, M represents a metal other than zinc.

【0014】(6)噴霧溶液中のアンモニア濃度、MO
Xの出発化合物の種類とその濃度、高温反応炉における
熱分解反応温度、あるいはキャリアーガスの種類を調整
することによって窒素の含有量が制御されることを特徴
とする前記(5)項に記載のMOX−ZnO系光触媒の
製造方法。 (7)窒素の含有量が10ppmから20000ppm
の範囲に調整される特徴とする前記(6)項に記載のM
X−ZnO系光触媒の製造方法。 (8)前記(1)ないし(4)項の何れか1項記載の光
触媒を有害化学物質分解用に用いることを特徴とする有
害化学物質分解用MOX−ZnO系光触媒。 (9)前記(1)ないし(4)項の何れか1項記載の光
触媒の存在下で、アルデヒド、クロロベンゼン、クロロ
フェノール、ダイオキシン類等有害化学物質に紫外線ま
たは可視光を照射し、これらの有害物質を分解すること
を特徴とする有害物質の分解処理方法。
(6) Ammonia concentration in the spray solution, MO
The nitrogen content is controlled by adjusting the type and concentration of the starting compound of X, the thermal decomposition reaction temperature in the high temperature reactor, or the type of carrier gas. Method for producing MO X -ZnO-based photocatalyst. (7) Nitrogen content of 10ppm to 20000ppm
Is adjusted to a range of M.
Method for producing O X -ZnO-based photocatalyst. (8) An MO X -ZnO-based photocatalyst for decomposing harmful chemicals, which comprises using the photocatalyst according to any one of (1) to (4) for decomposing harmful chemicals. (9) In the presence of the photocatalyst described in any one of (1) to (4) above, harmful chemical substances such as aldehyde, chlorobenzene, chlorophenol, and dioxins are irradiated with ultraviolet rays or visible light, and these harmful A method for decomposing a harmful substance, characterized by decomposing the substance.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明は、アンモニア亜鉛錯体水
溶液にMイオンを含むMOXの出発原料を加えて、この
混合水溶液をネブライザで液滴径が0.1μmから50
μmの微小な液滴を霧化して、該液滴をアルゴン、ヘリ
ウム、窒素、酸素あるいは空気のキャリアーガスを用い
て気液混相の状態で高温反応炉内へ送り、該反応炉内部
でアンモニア亜鉛錯体とMOXの出発原料を熱分解して
窒素を含むMOX−ZnO粉末を生成することを特徴と
するMOX−ZnO系光触媒の製造方法である。得られ
たMOX−ZnO粉末は中空な球状又は半球状であり、
球面壁は小さい微粒子で構成されている。また、得られ
たMOX−ZnO粉末は窒素を含有しているためオレン
ジ色を呈している。色の濃度は窒素とMOXの含有量に
依存している。なお、硝酸亜鉛から出発し、その水溶液
を噴霧熱分解する従来技術によって得られる酸化亜鉛粉
末は、硝酸根が残留してなるものも含め白色であり、本
発明の窒素を含む酸化亜鉛を主成分とする粉末は、この
点で区別することができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, a starting material for MO X containing M ions is added to an aqueous solution of an ammonia zinc complex, and the mixed solution is nebulized to have a droplet diameter of 0.1 μm to 50 μm.
A small droplet of μm is atomized, and the droplet is sent to a high temperature reaction furnace in a gas-liquid mixed phase state using a carrier gas of argon, helium, nitrogen, oxygen or air, and ammonia zinc inside the reaction furnace. A method for producing an MO X -ZnO-based photocatalyst, characterized in that a starting material of a complex and MO X is thermally decomposed to produce an MO X -ZnO powder containing nitrogen. The obtained MO X -ZnO powder has a hollow spherical shape or a hemispherical shape,
The spherical wall is composed of small particles. Further, the obtained MO X -ZnO powder has an orange color because it contains nitrogen. The color density depends on the nitrogen and MO x contents. The zinc oxide powder obtained by the conventional technique starting from zinc nitrate and spray-pyrolyzing its aqueous solution is white, including the one in which nitrate radicals remain, and is mainly composed of the zinc oxide containing nitrogen of the present invention. The powders to be distinguished can be distinguished in this respect.

【0016】窒素の含有量は、前記したように熱分解温
度、噴霧溶液のアンモニアの濃度、MOXの種類と濃
度、高温反応炉内へ送るキャリアーガスの種類によって
コントロールすることができる。その含有量は、10p
pm〜20000ppmの範囲にコントロールすること
が好ましい。窒素の含有量が10ppm未満の場合に
は、窒素添加の効果が少なく、実際的な光触媒機能の向
上は見られない。また、窒素の含有量が20000pp
m以上の場合には、窒化物として析出するため、大気中
では不安定になり、光触媒材料として適さない。
As described above, the nitrogen content can be controlled by the thermal decomposition temperature, the concentration of ammonia in the spray solution, the type and concentration of MO X , and the type of carrier gas fed into the high temperature reactor. The content is 10p
It is preferable to control in the range of pm to 20000 ppm. When the nitrogen content is less than 10 ppm, the effect of nitrogen addition is small, and no practical improvement of the photocatalytic function is observed. Also, the nitrogen content is 20000 pp
When it is more than m, it precipitates as a nitride and becomes unstable in the atmosphere, which is not suitable as a photocatalytic material.

【0017】MOXの添加量は0.01wt%から20
wt%までが最適である。添加量が0.01wt%未満
の場合には、可視光吸収効果の改善が少なく、実際的な
光触媒能としての働きは認められない。また、添加量が
20wt%以上の場合には、酸化亜鉛における本質の光
触媒特性が発揮できず、むしろ逆効果をもたらすことが
あるので、実際に触媒設計する際には、この点を充分に
配慮しておくことが肝要である。
The amount of MO X added is from 0.01 wt% to 20%.
Up to wt% is optimal. When the added amount is less than 0.01 wt%, the visible light absorption effect is not improved so much that the actual photocatalytic activity is not recognized. Also, if the added amount is 20 wt% or more, the essential photocatalytic properties of zinc oxide may not be exhibited, and rather the opposite effect may be brought about. Therefore, when actually designing the catalyst, pay sufficient attention to this point. It is important to do so.

【0018】以下、添付図面を参照して本発明を具体的
に説明する。図1は、本発明の装置の一具体例を示す概
略図を示すものである。本発明の方法においては、溶液
貯蔵容器1から噴霧水溶液を送液用ペリスタポンプ2を
用いて、微小な液滴を霧化するネブライザ3へ連続供給
し、発生した液滴をアスピレータ4の吸引によって キ
ャリアーガス供給装置5より送られてくるキャリアーガ
スに同伴させて高温加熱体6を有する反応管7へ送り込
み、反応管7内で液滴の熱分解反応を行なわせて窒素を
含むMOX−ZnO微粒子を生成させ、該微粒子をガラ
スフィルタ8で収集する。
The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a specific example of the apparatus of the present invention. In the method of the present invention, the spray aqueous solution is continuously supplied from the solution storage container 1 to the nebulizer 3 for atomizing fine droplets by using the peristaltic pump 2 for liquid feeding, and the generated droplets are sucked by the aspirator 4 to be a carrier. MO X -ZnO fine particles containing nitrogen by being entrained in the carrier gas sent from the gas supply device 5 and sent to the reaction tube 7 having the high-temperature heating body 6 to cause thermal decomposition reaction of droplets in the reaction tube 7. Are generated and the fine particles are collected by the glass filter 8.

【0019】水を溜めないため、ガラスフィルタ8はフ
レキシブルヒータ9で加熱して温度制御する。ガラスフ
ィルタ8後から出る水蒸気は、トラップ10より除かれ
る。また、反応管7は温度制御器11により温度調節さ
れる。ガス流量はガス流量計によりモニターされる。
In order not to store water, the glass filter 8 is heated by the flexible heater 9 to control the temperature. Water vapor emitted after the glass filter 8 is removed from the trap 10. The temperature of the reaction tube 7 is adjusted by the temperature controller 11. The gas flow rate is monitored by a gas flow meter.

【0020】本発明に用いるアンモニア亜鉛錯体水溶液
の濃度は、0.0001モル/リットル〜1.5モル/
リットルの範囲が適当であり、好ましくは、0.005
モル/リットル〜0.5モル/リットルの範囲が好まし
い。溶液濃度が0.0001モル/リットルより薄い場
合、酸化亜鉛の微粒子の生成量が極端に少なくなり、反
対に、溶液濃度が1.5モル/リットルより濃い場合、
溶液飽和度が増加しすぎて沈殿を析出する。
The concentration of the ammonia-zinc complex aqueous solution used in the present invention is 0.0001 mol / liter to 1.5 mol / liter.
A range of liter is suitable, preferably 0.005
The range of mol / liter to 0.5 mol / liter is preferable. When the solution concentration is less than 0.0001 mol / liter, the amount of fine particles of zinc oxide produced is extremely small. On the contrary, when the solution concentration is higher than 1.5 mol / liter,
Solution saturation increases too much and precipitates out.

【0021】キャリアーガスとしては、アルゴン、ヘリ
ウム、窒素、酸素あるいは空気が用いられ、キャリアー
ガスの流量は、0.02リットル/分から25リットル
/分の範囲が適当であり、好ましくは、0.1リットル
/分から5リットル/分の範囲がよい。キャリアーガス
の流量が少ない場合、反応管内での液滴の滞留時間が長
くなり、生成する酸化亜鉛微粒子は反応管壁へ沈着し、
回収できない。キャリアーガスの流量が多い場合、反応
管内での液滴の滞留時間が短かくすぎてアンモニア亜鉛
錯体が完全に分解せず通過するために酸化亜鉛のみの粉
体が得られない。
Argon, helium, nitrogen, oxygen or air is used as the carrier gas, and the flow rate of the carrier gas is suitably in the range of 0.02 liter / min to 25 liter / min, preferably 0.1. A range of liter / minute to 5 liter / minute is preferable. When the flow rate of the carrier gas is low, the residence time of the liquid droplets in the reaction tube becomes long, and the zinc oxide fine particles produced are deposited on the reaction tube wall,
Cannot be recovered. When the flow rate of the carrier gas is high, the retention time of the droplets in the reaction tube is too short and the ammonia-zinc complex passes through without being completely decomposed, so that a powder containing only zinc oxide cannot be obtained.

【0022】噴霧水溶液の徹小液滴化方法としては、ネ
ブライザによる方法や噴霧ノズルを用いる方法等がある
が、液滴径の分布が狭くかつ微小な液滴を得るには、好
ましくはネブライザによる方法が良い。
As a method for making the spray aqueous solution into small droplets, there are a method using a nebulizer, a method using a spray nozzle and the like. In order to obtain a fine droplet having a narrow droplet diameter distribution, it is preferable to use a nebulizer. The method is good.

【0023】本発明により得られる窒素を含むMOX
ZnO微粒子は、単分散性が良く、噴霧溶液の濃度調製
により、0.001μmから数十μmの範囲のものが得
られるが、生成微粒子の歩留まりや微粒化による機能向
上を考慮した場合、好ましくは0.1μmから10μm
の範囲が良い。なお、MOX−ZnO微粒子径は、種々
の方法で測定できるが、例えば、走査型電子顕微境で測
定できる。
MO X- containing nitrogen obtained according to the invention
The ZnO fine particles have good monodispersity and can be obtained in the range of 0.001 μm to several tens of μm by adjusting the concentration of the spray solution. However, in consideration of the yield of the produced fine particles and the function improvement due to atomization, it is preferable. 0.1 μm to 10 μm
The range is good. The diameter of the MO X -ZnO fine particles can be measured by various methods, for example, the scanning electron microscope.

【0024】熱分解に要する反応炉の温度は、好ましく
は200℃から1500℃の範囲が良い。200℃より
低いとアンモニア亜鉛錯体の熱分解が進行しにくく、1
500℃より高いと酸化亜鉛とMOXの間に固相反応を
発生して光触媒性能がよくない複合酸化物を生成するた
め、好ましくない。また、本発明におけるアンモニア亜
鉛錯体熱分解反応は、次式によって表される。 Zn(NH34(OH)2 → ZnO1-yy +NH3
+H2O もちろん、その際MOXの出発原料の熱分解反応も行
う。例えば、酸化バナジウムの出発原料としてNH4
3を用いる場合に、熱分解反応は、次式によって表さ
れる。 NH4VO3 →VOx +NH3
The temperature of the reaction furnace required for the thermal decomposition is preferably in the range of 200 ° C to 1500 ° C. If the temperature is lower than 200 ° C, the thermal decomposition of the ammonia zinc complex is difficult to proceed, and 1
If the temperature is higher than 500 ° C., a solid phase reaction occurs between zinc oxide and MO X to form a composite oxide having poor photocatalytic performance, which is not preferable. Further, the ammonia-zinc complex thermal decomposition reaction in the present invention is represented by the following formula. Zn (NH 3 ) 4 (OH) 2 → ZnO 1-y N y + NH 3
+ H 2 O Of course, at that time, the thermal decomposition reaction of the starting material of MO X is also performed. For example, NH 4 V as a starting material for vanadium oxide
When O 3 is used, the thermal decomposition reaction is represented by the following formula. NH 4 VO 3 → VO x + NH 3

【0025】噴霧熱分解によりMOX−ZnO系光触媒
性能はアセトアルデヒド光分解反応を用いて評価され
る。反応は閉鎖循環系装置(500ml)で行う。反応
条件として、光触媒の量は0.1gを使用し、反応ガス
は660TorrCH3CHO/He(670ppm)と1
00TorrO2の混合ガスである。可視光光源にXe
ランプ(林時計工業株式会社製、LA−254Xe.λma
x=470nm)を用いた。 可視光は光路にフィルタ
(株式会社Kenko製、L39)の挿入により短波長
(λ<390nm)をカットされた。光照射によりアセ
トアルデヒドガスが酸化されて生成するCO2ガス濃度
の経時変化をガスクロマトグラフで測定する。
The MO X -ZnO-based photocatalytic performance by spray pyrolysis is evaluated using an acetaldehyde photolysis reaction. The reaction is carried out in a closed circulation system device (500 ml). As the reaction conditions, the amount of the photocatalyst was 0.1 g, and the reaction gas was 660 TorrCH 3 CHO / He (670 ppm) and 1
It is a mixed gas of 00 TorrO 2 . Xe for visible light source
Lamp (LA-254Xe.λma, manufactured by Hayashi Clock Industry Co., Ltd.
x = 470 nm) was used. The visible light was cut at a short wavelength (λ <390 nm) by inserting a filter (L39 manufactured by Kenko Co., Ltd.) in the optical path. The time-dependent change in the concentration of CO 2 gas produced by oxidizing acetaldehyde gas by light irradiation is measured by a gas chromatograph.

【0026】[0026]

【実施例】次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく
説明するが、これらに限定するものではない。 実施例1 0.1モル/リットルZn(NH34(OH)2水溶液
を用いて、キャリアーガスには空気ガスを使用し、噴霧
熱分解温度は800℃で、前記方法にしたがって窒素を
含む酸化バナジウムー酸化亜鉛光触媒(NV−ZnO)
を作成した。酸化バナジウムの含有量は1.0wt%で
ある。また、反応管は内径30mm、長さ1メートルの
セラミツク製であり、横型電気加熱炉(加熱長さ0.8
メートル)内に設置されている。キャリアーガス流量は
5.0リットル/分で一定とした。
EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail by way of examples, which should not be construed as limiting. Example 1 A 0.1 mol / liter Zn (NH 3 ) 4 (OH) 2 aqueous solution was used, an air gas was used as a carrier gas, a spray pyrolysis temperature was 800 ° C., and nitrogen was contained according to the above method. Vanadium oxide-zinc oxide photocatalyst (NV-ZnO)
It was created. The vanadium oxide content is 1.0 wt%. Also, the reaction tube is made of ceramic with an inner diameter of 30 mm and a length of 1 meter, and a horizontal electric heating furnace (heating length 0.8
It is installed in (m). The carrier gas flow rate was constant at 5.0 liters / minute.

【0027】前記条件で生成したNV−ZnO光触媒の
窒素含有量は元素分析で3000ppmであった。前記
条件で生成したNV−ZnO微粒子の幾何形状と表面形
態は、図2の透過型電子顕微鎮写真に示す。
The nitrogen content of the NV-ZnO photocatalyst produced under the above conditions was 3000 ppm in elemental analysis. The geometry and surface morphology of the NV-ZnO particles produced under the above conditions are shown in the transmission electron microscopic photograph of FIG.

【0028】粒子形状は中空な球状であり、平均粒径は
約0.90μmである。77Kでの窒素の吸着によって
測定したBET比表面積は53.3m2/gであった。ま
た、図3は、図2より高倍率の透過電子顕微鏡写真であ
るが、写真に見られるように各粒子の壁は小さい微粒子
(40nm〜60nm)で構成されている。さらに、生
成したNV−ZnO粉末の結晶形はX線回折装置で測定
した。その結果、得られた金属酸化物−酸化亜鉛混合酸
化物粉末は、六方晶系ウルツ鉱型の結晶構造を有してい
ることが認められた。1次粒子の大きさは平均10.2
nm程度であった。 酸化バナジウムに関する回折ピー
クは確認できなかった。このことから、酸化バナジウム
は酸化亜鉛粒子の内部に高分散していることが分かっ
た。この点も噴霧熱分解法に基づく本発明に係る混合酸
化物の一つ特徴の一つといえる。すなわち、複数の出発
材料の均一混合溶解水溶液が調整され、これを霧化して
霧状の微細液滴を生成し、各微細液滴において水分蒸発
と溶解成分の析出とが生じ、次いで各析出物の熱分解が
生ずる、等の一連のプロセスは、特に偏在することなく
同時的、均一になされるため、分解によって得られる混
合酸化物は非常に均一なものが得られる。
The particle shape is hollow and spherical, and the average particle diameter is about 0.90 μm. The BET specific surface area measured by adsorption of nitrogen at 77 K was 53.3 m 2 / g. Further, FIG. 3 is a transmission electron microscope photograph at a higher magnification than FIG. 2, but as seen in the photograph, the wall of each particle is composed of small particles (40 nm to 60 nm). Further, the crystal form of the produced NV-ZnO powder was measured by an X-ray diffractometer. As a result, it was confirmed that the obtained metal oxide-zinc oxide mixed oxide powder had a hexagonal wurtzite type crystal structure. The average primary particle size is 10.2
It was about nm. No diffraction peak for vanadium oxide could be confirmed. From this, it was found that vanadium oxide was highly dispersed inside the zinc oxide particles. This is also one of the features of the mixed oxide according to the present invention based on the spray pyrolysis method. That is, an aqueous solution of a homogeneous mixture of a plurality of starting materials is prepared and atomized to form fine mist droplets, water vaporization and precipitation of dissolved components occur in each fine droplet, and then each precipitate Since a series of processes such as thermal decomposition of (1) occur simultaneously and uniformly without being particularly unevenly distributed, a very uniform mixed oxide can be obtained.

【0029】前記条件で生成したNV−ZnOの光吸収
特性の評価については紫外可視分光光度計を用いて波長
300〜800nmにおける吸光度を測定した。その結
果は、図4に示す。NV−ZnOの吸光度は、波長40
0〜600nmにおける吸光度が20〜60%であっ
た。本発明の方法により製造されたNV−ZnO粉末
は、紫外線に対して高い吸収率を維持したまま、一部分
の可視光も吸収することが分かる。
For the evaluation of the light absorption characteristics of NV-ZnO produced under the above conditions, the absorbance at a wavelength of 300 to 800 nm was measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer. The result is shown in FIG. The absorbance of NV-ZnO has a wavelength of 40.
The absorbance at 0 to 600 nm was 20 to 60%. It can be seen that the NV-ZnO powder produced by the method of the present invention also absorbs a part of visible light while maintaining a high absorptivity for ultraviolet rays.

【0030】前記の触媒性能の評価方法を用いてアセト
アルデヒド光分解反応に対してNV−ZnO光触媒の活
性を測定した。その結果は図5で示す。可視光の照射に
よりアセトアルデヒド分解反応が進行する。6時間で二
酸化炭素の生成濃度は395ppmに達した。その結
果、反応系に導入した581ppmアセトアルデヒドの
34.0%は完全に分解して無害な二酸化炭素と水とを
生成した。
The activity of the NV-ZnO photocatalyst for the acetaldehyde photolysis reaction was measured using the above-mentioned method for evaluating the catalytic performance. The result is shown in FIG. The visible light irradiation advances the acetaldehyde decomposition reaction. The production concentration of carbon dioxide reached 395 ppm in 6 hours. As a result, 34.0% of 581 ppm acetaldehyde introduced into the reaction system was completely decomposed to produce harmless carbon dioxide and water.

【0031】実施例2 0.10モル/リットルZn(NH34(OH)2水溶
液を用いて、キャリアーガスには空気ガスを使用し、噴
霧熱分解温度は800℃で、前記方法にしたがって窒素
を含む酸化タングステンー酸化亜鉛光触媒(NW−Zn
O)を作成した。酸化タングステンの含有量は1.8w
t%であった。
Example 2 0.10 mol / liter Zn (NH 3 ) 4 (OH) 2 aqueous solution was used, air gas was used as the carrier gas, and the spray pyrolysis temperature was 800 ° C. Nitrogen-containing tungsten oxide-zinc oxide photocatalyst (NW-Zn
O) was created. Content of tungsten oxide is 1.8w
It was t%.

【0032】前記条件で生成したNW−ZnOの窒素含
有量は元素分析で2000ppmであり、粒子の幾何形
状と表面形態はと前述のNV−ZnOと同じ構造を持っ
ている。BET比表面積は46.9m2/gであった。
The nitrogen content of NW-ZnO produced under the above conditions is 2000 ppm by elemental analysis, and the geometrical shape and surface morphology of the particles have the same structure as NV-ZnO described above. The BET specific surface area was 46.9 m 2 / g.

【0033】前記条件で生成したNW−ZnOの光吸収
特性の評価については紫外可視分光光度計を用いて波長
300nm〜800nmにおける吸光度を測定した。そ
の結果は、図4に示す。NW−ZnOの吸光度は、波長
400〜600nmにおける吸光度が20〜50%であ
る。本発明の方法により製造されたNW−ZnO粉末
は、紫外線に対して高い吸収率を維持したまま、一部分
の可視光も吸収することが示されている。
For the evaluation of the light absorption characteristics of NW-ZnO produced under the above conditions, the absorbance at a wavelength of 300 nm to 800 nm was measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer. The result is shown in FIG. Regarding the absorbance of NW-ZnO, the absorbance at a wavelength of 400 to 600 nm is 20 to 50%. It has been shown that the NW-ZnO powder produced by the method of the present invention also absorbs a part of visible light while maintaining a high absorptivity for ultraviolet rays.

【0034】前記の触媒性能の評価方法を用いてアセト
アルデヒド光分解反応に対してNW−ZnO光触媒の活
性を測定した。その結果は図5で示す。可視光の照射に
よりアセトアルデヒド分解反応が進行する。6時間で二
酸化炭素の生成濃度は329ppmに達する。すなわ
ち、反応系に導入した582ppmアセトアルデヒドの
28.3%は完全に分解して無害な二酸化炭素と水とを
生成した。
The activity of the NW-ZnO photocatalyst for the acetaldehyde photolysis reaction was measured using the above-mentioned method for evaluating the catalytic performance. The result is shown in FIG. The visible light irradiation advances the acetaldehyde decomposition reaction. The production concentration of carbon dioxide reaches 329 ppm in 6 hours. That is, 28.3% of 582 ppm acetaldehyde introduced into the reaction system was completely decomposed to produce harmless carbon dioxide and water.

【0035】実施例3 実施例1と実施例2で製造したNV−ZnOとNW−Z
nO光触媒を用いて、アセトアルデヒドの代わりにクロ
ロベンゼン(ClC65)を環境汚染物質として同じ条
件で分解反応も行った。NV−ZnOを用いる場合に、
6時間で二酸化炭素の生成濃度は785ppmに達し
た。すなわち、反応系に導入した600ppmクロロベ
ンゼンの20.8%は完全に分解して無害な二酸化炭素
と水とを生成した。あるいはNW−ZnOを用いた場合
は、6時間で二酸化炭素の生成濃度は653ppmに達
した。すなわち、反応系に導入した600ppmクロロ
ベンゼンの18.1%は完全に分解して無害な二酸化炭
素と水とを生成した。
Example 3 NV-ZnO and NW-Z produced in Example 1 and Example 2
Using the nO photocatalyst, the decomposition reaction was also performed under the same conditions with chlorobenzene (ClC 6 H 5 ) instead of acetaldehyde as an environmental pollutant. When using NV-ZnO,
The production concentration of carbon dioxide reached 785 ppm in 6 hours. That is, 20.8% of 600 ppm chlorobenzene introduced into the reaction system was completely decomposed to produce harmless carbon dioxide and water. Alternatively, when NW-ZnO was used, the carbon dioxide production concentration reached 653 ppm in 6 hours. That is, 18.1% of 600 ppm chlorobenzene introduced into the reaction system was completely decomposed to produce harmless carbon dioxide and water.

【0036】比較例1 比較するために、アンモニア亜鉛錯体の代わりに硝酸亜
鉛を出発原料としてNV−ZnOと同じ条件での酸化亜
鉛粉末(ZnO)を製造した。得られたZnOの光吸収
特性と光触媒性能は図4と図5に示す。比較例のZnO
は、NV−ZnO又はNW−ZnOのような結果が得ら
れなかった。6時間で二酸化炭素の生成濃度は47pp
mであった。反応系に導入した582ppmアセトアル
デヒドの僅か4.0%しか分解しなかった。
Comparative Example 1 For comparison, a zinc oxide powder (ZnO) was produced under the same conditions as NV-ZnO using zinc nitrate as a starting material instead of the ammonia zinc complex. The light absorption characteristics and photocatalytic performance of the obtained ZnO are shown in FIGS. 4 and 5. Comparative Example ZnO
Did not give the same results as NV-ZnO or NW-ZnO. The production concentration of carbon dioxide is 47 pp in 6 hours
It was m. Only 4.0% of the 582 ppm acetaldehyde introduced into the reaction system decomposed.

【0037】比較例2 アンモニア亜鉛錯体を出発原料として金属酸化物を添加
しない、NV−ZnOと同じ条件での酸化亜鉛粉末(N
−ZnO)も製造した。そのN−ZnOの光吸収特性と
光触媒性能は図4と図5に示す。比較例1のZnOに比
べると、N−ZnOは一部分の可視光も吸収して、可視
光触媒機能も持っている。6時間で二酸化炭素の生成濃
度は216ppmに達した。その結果、反応系に導入し
た濃度582ppmのアセトアルデヒドの18.6%が
分解した。
Comparative Example 2 Zinc oxide powder (N-ZnO powder) (N-ZnO powder) (N-ZnO)
-ZnO) was also produced. The light absorption characteristics and photocatalytic performance of N-ZnO are shown in FIGS. 4 and 5. Compared to ZnO of Comparative Example 1, N-ZnO also absorbs a part of visible light and has a visible light catalytic function. The production concentration of carbon dioxide reached 216 ppm in 6 hours. As a result, 18.6% of the 582 ppm concentration of acetaldehyde introduced into the reaction system was decomposed.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、アンモ
ニア亜鉛錯体を出発原料として、その水溶液にMイオン
を含むアンモニウム塩、アンモニア錯体塩又は分解しや
すい硝酸塩等MOXの出発原料を加えて、この混合溶液
を噴霧溶液としてネプライザーで霧化して、アスピレー
ターの吸引によって該液滴を高温反応炉内で熱分解反応
させ、生成した粉末をガラスフィルタにより回収すると
いう簡便な製造プロセスにより、中空な球状、高表面積
を持つ、窒素を含むMOX−ZnO系光触媒を製造でき
る。
As described above, according to the present invention, a starting material of MO x such as ammonium salt containing M ions, ammonia complex salt or easily decomposable nitrate such as ammonium salt containing M ion as a starting material is added. Then, this mixed solution is atomized by a neprise as a spray solution, the droplets are pyrolyzed in a high-temperature reaction furnace by suction of an aspirator, and the generated powder is recovered by a glass filter by a simple manufacturing process. a spherical, having a high surface area, it can be produced MO X -ZnO based photocatalyst containing nitrogen.

【0039】この窒素を含むMOX−ZnO粉末は酸化
亜鉛の紫外線の吸収効果に影響せず一部分の可視光を吸
収する。したがって、本発明の酸化亜鉛は、光触媒とし
て利用可能であり、その際、この光触媒は、可視光にも
応答することより、高エネルギーの紫外光領域しか利用
されていなかった従来の光触媒に比し、可視光領域のス
ペクトルがかなりの部分を占めている太陽光に対して、
その利用効率を相当向上することができるものと期待さ
れ、その意義は極めて大きい。そして特に、自然光を利
用して室内において空気の浄化、更には壁及び室内装飾
品の防汚などに効果を発揮できる。勿論、本発明に係る
光触媒は、酸化物触媒であることから、熱に対しても安
定であり、炉内において環境有害物質を加熱分解する反
応プロセスに供し、分解反応プロセスに直接使用し、あ
るいはプロセス終了後の煙道ガスに対してこの触媒を使
用し、光を照射し、これによって分解を一層促進、補完
することができる。
The MO X -ZnO powder containing nitrogen absorbs a part of visible light without affecting the ultraviolet absorption effect of zinc oxide. Therefore, the zinc oxide of the present invention can be used as a photocatalyst, in which case the photocatalyst responds to visible light as compared with the conventional photocatalyst that was utilized only in the high energy ultraviolet light region. , For sunlight whose spectrum in the visible light region occupies a large part,
It is expected that the utilization efficiency can be improved considerably, and its significance is extremely large. And, in particular, it is possible to exert an effect for purifying air in the room by utilizing natural light, and further for antifouling of walls and upholstery. Of course, since the photocatalyst according to the present invention is an oxide catalyst, it is stable against heat, and is subjected to a reaction process of thermally decomposing environmentally harmful substances in a furnace and used directly in the decomposition reaction process, or This catalyst can be used for the flue gas after the end of the process and irradiated with light, thereby further promoting and supplementing the decomposition.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の方法に使用する装置の一具体例を示す
概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing a specific example of an apparatus used in the method of the present invention.

【図2】実施例1の窒素を含む酸化バナジウムー酸化亜
鉛粉末の状態を示すSEMに基づく図面である。
2 is a drawing based on SEM showing a state of vanadium oxide-zinc oxide powder containing nitrogen of Example 1. FIG.

【図3】図2をさらに拡大した酸化バナジウムー酸化亜
鉛粉末の状態を示すSEMに基づく図面である。
FIG. 3 is an SEM-based drawing showing a state of vanadium oxide-zinc oxide powder obtained by further enlarging FIG. 2.

【図4】各実施例及び各比較例の光吸収特性を示すグラ
フである。
FIG. 4 is a graph showing light absorption characteristics of each example and each comparative example.

【図5】各実施例及び各比較例の光触媒特性を示すグラ
フである。
FIG. 5 is a graph showing photocatalytic properties of each example and each comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:溶液貯蔵容器 2:ヘリスタポンプ 3:ネブライザ 4:アスピレーター 5:キャリアーガス供給装置 6:高温加熱体 7:反応管 8:ガラスフィルター 9:フレキシブルヒータ 10:トラップ 11:温度調整器 1: Solution storage container 2: Helista pump 3: Nebulizer 4: Aspirator 5: Carrier gas supply device 6: High temperature heating element 7: Reaction tube 8: Glass filter 9: Flexible heater 10: Trap 11: Temperature controller

───────────────────────────────────────────────────── 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 27/24 C01B 21/06 A 35/08 C01G 31/00 C01B 21/06 41/00 A C01G 31/00 B01D 53/36 J 41/00 ZABG Fターム(参考) 4D048 AA11 AA19 AB03 BA08Y BA16X BA23X BA24Y BA27X BA35Y BA36Y BA37Y BA38Y BA41X BA46X BB01 EA01 4G048 AA02 AB01 AC08 AD04 AE07 4G069 AA08 BA26C BA48A BB04A BB04B BC31A BC35A BC35B BC51A BC54A BC54B BC55A BC56A BC60A BC60B BC66A BC67A BC68A BD06A BD06B BE17C CA01 CA10 CA11 CA19 DA05 EA04Y EC27 FA01 FB34 FB80 FC02 FC07 FC08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) B01J 27/24 C01B 21/06 A 35/08 C01G 31/00 C01B 21/06 41/00 A C01G 31 / 00 B01D 53/36 J 41/00 ZABG F term (reference) 4D048 AA11 AA19 AB03 BA08Y BA16X BA23X BA24Y BA27X BA35Y BA36Y BA37Y BA38Y BA41X BA46X BB01 BC01 BC05BC35BC54BC54ABB4A35AB35A35AB48B35A35AB08B35A35A4 BC55A BC56A BC60A BC60B BC66A BC67A BC68A BD06A BD06B BE17C CA01 CA10 CA11 CA19 DA05 EA04Y EC27 FA01 FB34 FB80 FC02 FC07 FC08

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】噴霧熱分解法によって得られてなり可視光
応答性を有する、窒素を含み、一般式:MOX−ZnO
で表される亜鉛以外の金属の酸化物と酸化亜鉛ZnOと
よりなることを特徴とするMOX−ZnO系光触媒。式
中Mは、亜鉛以外の元素又は金属を表す。xは金属と酸
素の原子モル比。
1. A nitrogen-containing compound having a general formula: MO X —ZnO obtained by a spray pyrolysis method and having a visible light response.
An MO X -ZnO-based photocatalyst comprising an oxide of a metal other than zinc and zinc oxide ZnO. In the formula, M represents an element or metal other than zinc. x is the atomic mole ratio of metal and oxygen.
【請求項2】 前記亜鉛以外の金属の酸化物が、タング
ステン、バナジウム、コバルト、ニオブ、鉄、銅、タン
タル、ジルコニウム、ニッケルよりなる群から選ばれた
1種又は2種以上の元素又は金属の酸化物であることを
特徴とする請求項1に記載のMOX−ZnO系光触媒。
2. An oxide of a metal other than zinc is one or more elements or metals selected from the group consisting of tungsten, vanadium, cobalt, niobium, iron, copper, tantalum, zirconium, and nickel. The MO X -ZnO-based photocatalyst according to claim 1, which is an oxide.
【請求項3】 前記亜鉛以外の金属の酸化物が0.01
〜20wt%含有されていることを特徴とする請求項2
記載のMOX−ZnO系光触媒。
3. The oxide of a metal other than zinc is 0.01
3. 20 wt% is contained.
The MO X -ZnO-based photocatalyst described.
【請求項4】 波長400nm〜600nmにおける吸
光度が20〜60%であることを特徴とする請求項1な
いし3項の何れか1項に記載のMOX−ZnO系光触
媒。
4. The MO X -ZnO-based photocatalyst according to claim 1, wherein the absorbance at a wavelength of 400 nm to 600 nm is 20 to 60%.
【請求項5】 アンモニウム亜鉛錯体の水溶液に、タン
グステン、バナジウム、コバルト、ニオブ、鉄、銅、タ
ンタル、ジルコニウム、ニッケルよりなる群から選ばれ
た1種又は2種以上の金属のアンモニウム塩、アンモニ
ウム錯体又は硝酸塩を加え、混合溶液をネブライザで噴
霧することによって、0.1μmから50μmの微小な
液滴を霧状に生成し、これをキャリアーガスによって高
温反応炉に搬送し、液中のアンモニア亜鉛錯体と、前示
1種又は2種以上の金属のアンモニウム塩、アンモニウ
ム錯体又は硝酸塩とを熱分解し、窒素を含み、一般式:
MOXで表される金属の酸化物と酸化亜鉛ZnOとより
なる光触媒を生成し、回収することを特徴とするMOX
−ZnO系光触媒の製造方法。式中Mは、亜鉛以外の金
属を表す。
5. An aqueous solution of an ammonium zinc complex, wherein an ammonium salt or ammonium complex of one or more metals selected from the group consisting of tungsten, vanadium, cobalt, niobium, iron, copper, tantalum, zirconium and nickel. Alternatively, nitrate is added, and the mixed solution is sprayed with a nebulizer to form fine droplets of 0.1 μm to 50 μm in a mist form, which is transported to a high temperature reactor by a carrier gas, and the ammonia zinc complex in the liquid is generated. And an ammonium salt, an ammonium complex, or a nitrate of the above-mentioned one or more kinds of metals, which contains nitrogen and has a general formula:
To generate more becomes photocatalytic oxide of a metal represented by MO X and zinc oxide ZnO, and recovering MO X
-A method for producing a ZnO-based photocatalyst. In the formula, M represents a metal other than zinc.
【請求項6】 噴霧溶液中のアンモニア濃度、MOX
出発化合物の種類とその濃度、高温反応炉における熱分
解反応温度、あるいはキャリアーガスの種類を調整する
ことによって窒素の含有量が制御されることを特徴とす
る請求項5記載のMOX−ZnO系光触媒の製造方法。
6. The nitrogen content is controlled by adjusting the ammonia concentration in the spray solution, the type and concentration of the MO X starting compound, the thermal decomposition reaction temperature in the high temperature reactor, or the type of carrier gas. The method for producing a MO X —ZnO-based photocatalyst according to claim 5, characterized in that
【請求項7】 窒素の含有量が10ppmから2000
0ppmの範囲に調整される特徴とする請求項6記載の
MOX−ZnO系光触媒の製造方法。
7. Nitrogen content from 10 ppm to 2000
Manufacturing method of MO X -ZnO-based photocatalyst according to claim 6, wherein is adjusted to a range of 0 ppm.
【請求項8】 請求項1ないし4項の何れか1項記載の
光触媒を有害化学物質分解用に用いることを特徴とする
有害化学物質分解用MOX−ZnO系光触媒。
8. A MO X -ZnO-based photocatalyst for decomposing harmful chemical substances, which comprises using the photocatalyst according to any one of claims 1 to 4 for decomposing harmful chemical substances.
【請求項9】 請求項1ないし4項の何れか1項記載の
光触媒の存在下で、アルデヒド、クロロベンゼン、クロ
ロフェノール、ダイオキシン類等有害化学物質に紫外線
または可視光を照射し、これらの有害物質を分解するこ
とを特徴とする有害物質の分解処理方法。
9. A harmful chemical substance such as aldehyde, chlorobenzene, chlorophenol, and dioxins is irradiated with ultraviolet rays or visible light in the presence of the photocatalyst according to any one of claims 1 to 4, and these harmful substances are irradiated. A method for decomposing toxic substances, characterized by decomposing.
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