JP2004230314A - 貴金属被覆光触媒 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、多様な半導体を光触媒材料とする幅広い特性をもつ光触媒を実現するため、光分解性の半導体を用いて光触媒を製造する方法を提供することを課題とする。
【解決手段】半導体の表面に貴金属被覆を有する貴金属被覆光触媒であって、貴金属被覆により半導体の光分解性が抑止されることを特徴とする貴金属被覆光触媒及びその製造方法。更に、半導体と貴金属被覆の間に金属中間被覆を有することを特徴とする貴金属被覆光触媒及びその製造方法。
【選択図】 図１
【解決手段】半導体の表面に貴金属被覆を有する貴金属被覆光触媒であって、貴金属被覆により半導体の光分解性が抑止されることを特徴とする貴金属被覆光触媒及びその製造方法。更に、半導体と貴金属被覆の間に金属中間被覆を有することを特徴とする貴金属被覆光触媒及びその製造方法。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光分解性を有する半導体を用いた光触媒及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光触媒剤材料として使用されてきたものは、その殆どが光照射に対して安定な半導体であり、光分解性を有する半導体を使用した例は稀である。
【０００３】
しかしながら、光分解する半導体を光触媒として用いる際にその光分解を防ぐ方法が確立されれば、多様な半導体を由来とする幅広い光触媒特性を利用することが可能となり、光触媒の開発利用に関して更なる可能性が見出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来技術の問題点を踏まえ、本発明は、多様な半導体を光触媒材料とする幅広い特性をもつ光触媒を実現するため、光分解性の半導体を用いて光触媒を製造する方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意研究を行った結果、半導体の表面に貴金属被覆を施用することにより半導体の光分解性が抑止されることを発見し本発明を完成させた。
【０００６】
すなわち、本発明は、半導体の表面に貴金属被覆を有する貴金属被覆光触媒であって、貴金属被覆により半導体の光分解性が抑止されることを特徴とする貴金属被覆光触媒及びその製造方法を課題解決手段とする。
【０００７】
また、本発明は、更に、半導体と貴金属被覆の間に金属中間被覆を有することを特徴とする貴金属被覆光触媒及びその製造方法を課題解決手段とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の光触媒は、光分解を防ぐ貴金属被覆を有することを特徴とする。貴金属被覆を有することにより、光分解性を有する半導体を光触媒材料として用いた場合でも、その光分解を防ぐことが可能となる。更に被覆しない場合よりも光触媒性が高まる。
【０００９】
本発明において光触媒材料は、光分解性を有する半導体のほか、光照射に対して安定な半導体も使用することができる。貴金属被覆を施用することにより、光分解性を有する半導体を光照射に対して安定化させることができ、また、一般に安定な半導体であっても、強度の強い光照射による欠陥発生を抑えることができるので、半導体の光分解性に依存することなく、所望の光特性を有する半導体を適宜選択することが可能となる。一般に、光分解性を有する半導体としては、Ｓｉ、ＣｕＯ、ＷＯ３が挙げられるが、これらに限定されない。
【００１０】
本発明において被覆として利用できる貴金属は、金、白金、パラジウム、銀などが挙げられる。貴金属被覆の膜厚は、被覆により、光分解性の抑止効果を得ることができ、光触媒性を損なわない厚さを適宜選択することができる。貴金属被覆は、光照射される半導体の被照射面を覆うように施用することが好ましい。
【００１１】
また、本発明においては、半導体と貴金属被覆との間に、更に金属中間被覆を施用することができる。中間被覆に用いることができる金属は、その酸化物が電気伝導性の不動態を形成することにより光分解しない金属であり、例えば、スズ、チタン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、アルミニウムなどが挙げられるが、スズ又はチタンが好ましい。これらは金属として半導体と貴金属被覆との間に施用され、施用の間に酸化され不動態が形成される。金属中間被覆を施用することにより、貴金属被覆の膜厚を薄くすることができるため、貴金属使用量の低減による製造コストの削減が可能となる。
【００１２】
本発明の光触媒の一態様を図１に示す。図１において、（ａ）は光触媒材料である半導体に貴金属被覆を施用したものであり、（ｂ）は貴金属被覆と半導体の間に金属中間被覆を施用したものである。
【００１３】
本発明の貴金属被覆光触媒の製造方法は、以下の事項：
（１）所望の光特性を有する半導体に貴金属被覆を施用することにより、貴金属／半導体複合体を形成すること；及び
（２）半導体と貴金属被覆との間に、更に金属中間被覆を施用することにより、貴金属／中間金属／半導体複合体を形成すること
を特徴とする製造方法である。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明を実施例に照らして説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１５】
以下の実施例において使用した本発明の貴金属被覆光触媒の評価法を図２に模式図で示す。使用した評価法は、各実施例において作製した光触媒により水を部分的に分解して水酸ラジカルを発生させ、それを他のもの（石英ガラス）に作用させるというＲｅｍｏｔｅ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ（非接触酸化）による評価法であり、接触角を光学式接触角計で測定することにより、光触媒効率の指標とするものである。
【００１６】
実施例１
可視光応答性がありギャップが２．５ｅＶであるＷＯ３の薄膜をゾルゲル法により作製し、その表面に金を厚さ１〜４０ｎｍでプラズマコーターを用いてコーティングした。
【００１７】
金を４０ｎｍの厚さでコーティングした光触媒の上記評価法による結果を図２に写真（光照射時間２０分）で示す。この結果は、接触角が小さいほど光触媒により多くの水酸ラジカルが発生したことを意味するものであり、光触媒効率の指標として接触角を用いることができる。本発明の光触媒により非接触酸化処理したガラス（ＲＯガラス）の接触角は１５．８度であり、対照である未処理のガラスの接触角３２．６度より小さく、光触媒反応が起こったことが分かる。
【００１８】
また全てのサンプルについて、金被覆による光分解性の抑止効果が確認され、光触媒性が確認された。更に、光触媒効率は金被覆により高まることが確認された。
【００１９】
実施例２
一般的に光照射に対して安定なＴｉＯ２及びＳｎＯ２に対して、金を厚さ１ｎｍでコーティングした。金被覆を施用しない対照サンプルでは、殺菌灯を１日照射しつづけるとその表面に欠陥が生じたが、金被覆を施用したサンプルでは、１ｎｍの被覆でかなりの程度欠陥の発生を抑えることができた。更に、このとき、光触媒性が損なわれることはなく、金被覆による光触媒性の向上が確認された。
【００２０】
ＳｎＯ２を用いた本発明の光触媒の上記評価法による結果を図２に写真（光照射時間２０分）で示す。本発明の光触媒によるＲＯガラスの接触角は２６．３度であり、対照である未処理のガラスの接触角３２．６度より小さく、光触媒反応が起こったことが分かる。
【００２１】
以上の実施例から、本発明の貴金属被覆光触媒の光触媒特性を図３にまとめる。
図３は、本発明の光触媒（ＡｕＷＯ３）のＲｅｍｏｔｅ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎによる光触媒効率の光照射時間依存性を示す図である。ブラックライトを光源として本発明の光触媒により水を部分分解し、生成される水酸ラジカルを他のもの（石英）に吸着させて、その接触角を光学式接触角計で測定することにより、発生した水酸ラジカル量の指標とした。吸着した水酸ラジカルの量は光照射時間の経過とともに増加した。親水性は水酸ラジカルの数に比例し同時に接触角は低下した。すなわち接触角が低いほど光触媒効率が高いので光触媒反応が起こったことが分かった。光照射時間によらず、本発明の光触媒（ＡｕＷＯ３）は対照（ｂａｒｅ ＷＯ３）よりも接触角が低く、光触媒効率が高いことが示された。また、接触角の比較により、金被覆を行ったＷＯ３とＴｉＯ２は、被覆を行わなかったそれらの材料よりも光触媒効率が高いことが示された（図３）。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の光触媒及びその製造方法によれば、貴金属被覆を施用することにより、光分解性を有する半導体であっても光触媒材料として使用することが可能となる。
【００２３】
従って、これまで光触媒として実用化されてきたＴｉＯ２よりも還元力が強いもの、水を分解する効率が高いもの、ＴｉＯ２よりも少ないエネルギーでそれ以上の酸化力を有するものなど、種々の半導体を使用することが可能となり、光触媒の開発利用に関して更なる可能性が見出される。
【００２４】
更に、金属中間被覆を施用することにより、貴金属使用量の低減による製造コストの削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の貴金属被覆光触媒の一態様を示す模式図であり、（ａ）は貴金属被覆のみを施用したものであり、（ｂ）は貴金属被覆と半導体の間に金属中間被覆を施用したものである。
【図２】図２は、本発明の貴金属被覆光触媒の評価法を示す模式図とその評価結果である。
【図３】図３は、本発明の貴金属被覆光触媒の光触媒特性を示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光分解性を有する半導体を用いた光触媒及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光触媒剤材料として使用されてきたものは、その殆どが光照射に対して安定な半導体であり、光分解性を有する半導体を使用した例は稀である。
【０００３】
しかしながら、光分解する半導体を光触媒として用いる際にその光分解を防ぐ方法が確立されれば、多様な半導体を由来とする幅広い光触媒特性を利用することが可能となり、光触媒の開発利用に関して更なる可能性が見出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来技術の問題点を踏まえ、本発明は、多様な半導体を光触媒材料とする幅広い特性をもつ光触媒を実現するため、光分解性の半導体を用いて光触媒を製造する方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意研究を行った結果、半導体の表面に貴金属被覆を施用することにより半導体の光分解性が抑止されることを発見し本発明を完成させた。
【０００６】
すなわち、本発明は、半導体の表面に貴金属被覆を有する貴金属被覆光触媒であって、貴金属被覆により半導体の光分解性が抑止されることを特徴とする貴金属被覆光触媒及びその製造方法を課題解決手段とする。
【０００７】
また、本発明は、更に、半導体と貴金属被覆の間に金属中間被覆を有することを特徴とする貴金属被覆光触媒及びその製造方法を課題解決手段とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の光触媒は、光分解を防ぐ貴金属被覆を有することを特徴とする。貴金属被覆を有することにより、光分解性を有する半導体を光触媒材料として用いた場合でも、その光分解を防ぐことが可能となる。更に被覆しない場合よりも光触媒性が高まる。
【０００９】
本発明において光触媒材料は、光分解性を有する半導体のほか、光照射に対して安定な半導体も使用することができる。貴金属被覆を施用することにより、光分解性を有する半導体を光照射に対して安定化させることができ、また、一般に安定な半導体であっても、強度の強い光照射による欠陥発生を抑えることができるので、半導体の光分解性に依存することなく、所望の光特性を有する半導体を適宜選択することが可能となる。一般に、光分解性を有する半導体としては、Ｓｉ、ＣｕＯ、ＷＯ３が挙げられるが、これらに限定されない。
【００１０】
本発明において被覆として利用できる貴金属は、金、白金、パラジウム、銀などが挙げられる。貴金属被覆の膜厚は、被覆により、光分解性の抑止効果を得ることができ、光触媒性を損なわない厚さを適宜選択することができる。貴金属被覆は、光照射される半導体の被照射面を覆うように施用することが好ましい。
【００１１】
また、本発明においては、半導体と貴金属被覆との間に、更に金属中間被覆を施用することができる。中間被覆に用いることができる金属は、その酸化物が電気伝導性の不動態を形成することにより光分解しない金属であり、例えば、スズ、チタン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、アルミニウムなどが挙げられるが、スズ又はチタンが好ましい。これらは金属として半導体と貴金属被覆との間に施用され、施用の間に酸化され不動態が形成される。金属中間被覆を施用することにより、貴金属被覆の膜厚を薄くすることができるため、貴金属使用量の低減による製造コストの削減が可能となる。
【００１２】
本発明の光触媒の一態様を図１に示す。図１において、（ａ）は光触媒材料である半導体に貴金属被覆を施用したものであり、（ｂ）は貴金属被覆と半導体の間に金属中間被覆を施用したものである。
【００１３】
本発明の貴金属被覆光触媒の製造方法は、以下の事項：
（１）所望の光特性を有する半導体に貴金属被覆を施用することにより、貴金属／半導体複合体を形成すること；及び
（２）半導体と貴金属被覆との間に、更に金属中間被覆を施用することにより、貴金属／中間金属／半導体複合体を形成すること
を特徴とする製造方法である。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明を実施例に照らして説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１５】
以下の実施例において使用した本発明の貴金属被覆光触媒の評価法を図２に模式図で示す。使用した評価法は、各実施例において作製した光触媒により水を部分的に分解して水酸ラジカルを発生させ、それを他のもの（石英ガラス）に作用させるというＲｅｍｏｔｅ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ（非接触酸化）による評価法であり、接触角を光学式接触角計で測定することにより、光触媒効率の指標とするものである。
【００１６】
実施例１
可視光応答性がありギャップが２．５ｅＶであるＷＯ３の薄膜をゾルゲル法により作製し、その表面に金を厚さ１〜４０ｎｍでプラズマコーターを用いてコーティングした。
【００１７】
金を４０ｎｍの厚さでコーティングした光触媒の上記評価法による結果を図２に写真（光照射時間２０分）で示す。この結果は、接触角が小さいほど光触媒により多くの水酸ラジカルが発生したことを意味するものであり、光触媒効率の指標として接触角を用いることができる。本発明の光触媒により非接触酸化処理したガラス（ＲＯガラス）の接触角は１５．８度であり、対照である未処理のガラスの接触角３２．６度より小さく、光触媒反応が起こったことが分かる。
【００１８】
また全てのサンプルについて、金被覆による光分解性の抑止効果が確認され、光触媒性が確認された。更に、光触媒効率は金被覆により高まることが確認された。
【００１９】
実施例２
一般的に光照射に対して安定なＴｉＯ２及びＳｎＯ２に対して、金を厚さ１ｎｍでコーティングした。金被覆を施用しない対照サンプルでは、殺菌灯を１日照射しつづけるとその表面に欠陥が生じたが、金被覆を施用したサンプルでは、１ｎｍの被覆でかなりの程度欠陥の発生を抑えることができた。更に、このとき、光触媒性が損なわれることはなく、金被覆による光触媒性の向上が確認された。
【００２０】
ＳｎＯ２を用いた本発明の光触媒の上記評価法による結果を図２に写真（光照射時間２０分）で示す。本発明の光触媒によるＲＯガラスの接触角は２６．３度であり、対照である未処理のガラスの接触角３２．６度より小さく、光触媒反応が起こったことが分かる。
【００２１】
以上の実施例から、本発明の貴金属被覆光触媒の光触媒特性を図３にまとめる。
図３は、本発明の光触媒（ＡｕＷＯ３）のＲｅｍｏｔｅ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎによる光触媒効率の光照射時間依存性を示す図である。ブラックライトを光源として本発明の光触媒により水を部分分解し、生成される水酸ラジカルを他のもの（石英）に吸着させて、その接触角を光学式接触角計で測定することにより、発生した水酸ラジカル量の指標とした。吸着した水酸ラジカルの量は光照射時間の経過とともに増加した。親水性は水酸ラジカルの数に比例し同時に接触角は低下した。すなわち接触角が低いほど光触媒効率が高いので光触媒反応が起こったことが分かった。光照射時間によらず、本発明の光触媒（ＡｕＷＯ３）は対照（ｂａｒｅ ＷＯ３）よりも接触角が低く、光触媒効率が高いことが示された。また、接触角の比較により、金被覆を行ったＷＯ３とＴｉＯ２は、被覆を行わなかったそれらの材料よりも光触媒効率が高いことが示された（図３）。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の光触媒及びその製造方法によれば、貴金属被覆を施用することにより、光分解性を有する半導体であっても光触媒材料として使用することが可能となる。
【００２３】
従って、これまで光触媒として実用化されてきたＴｉＯ２よりも還元力が強いもの、水を分解する効率が高いもの、ＴｉＯ２よりも少ないエネルギーでそれ以上の酸化力を有するものなど、種々の半導体を使用することが可能となり、光触媒の開発利用に関して更なる可能性が見出される。
【００２４】
更に、金属中間被覆を施用することにより、貴金属使用量の低減による製造コストの削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の貴金属被覆光触媒の一態様を示す模式図であり、（ａ）は貴金属被覆のみを施用したものであり、（ｂ）は貴金属被覆と半導体の間に金属中間被覆を施用したものである。
【図２】図２は、本発明の貴金属被覆光触媒の評価法を示す模式図とその評価結果である。
【図３】図３は、本発明の貴金属被覆光触媒の光触媒特性を示す図である。
Claims (5)
- 半導体の表面に貴金属被覆を有する貴金属被覆光触媒であって、貴金属被覆により半導体の光分解性が抑止されると同時に光触媒効率が高まることを特徴とする貴金属被覆光触媒。
- 更に、半導体と貴金属被覆の間に金属中間被覆を有することを特徴とする、請求項１記載の貴金属被覆光触媒。
- 貴金属被覆が金から構成され、金属中間被覆がスズ又はチタンから構成される、請求項２記載の貴金属被覆光触媒。
- 半導体に貴金属被覆を施用して貴金属／半導体複合体を形成することにより、半導体の光分解性を抑止すると同時に光触媒性を高めることを特徴とする、貴金属被覆光触媒の製造方法。
- 更に、半導体と貴金属被覆の間に金属中間被覆を施して貴金属／中間金属／半導体複合体を形成することを特徴とする、請求項４記載の貴金属被覆光触媒の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003023260A JP2004230314A (ja) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | 貴金属被覆光触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003023260A JP2004230314A (ja) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | 貴金属被覆光触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004230314A true JP2004230314A (ja) | 2004-08-19 |
Family
ID=32952105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003023260A Pending JP2004230314A (ja) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | 貴金属被覆光触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004230314A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009082936A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 微細加工用超硬材料工具 |
| JP2012205998A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Kanagawa Prefecture | 光触媒複合材料 |
-
2003
- 2003-01-31 JP JP2003023260A patent/JP2004230314A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009082936A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 微細加工用超硬材料工具 |
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