JP2007022858A - 細孔構造を有する窒化物及びその製造方法 - Google Patents
細孔構造を有する窒化物及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007022858A JP2007022858A JP2005208287A JP2005208287A JP2007022858A JP 2007022858 A JP2007022858 A JP 2007022858A JP 2005208287 A JP2005208287 A JP 2005208287A JP 2005208287 A JP2005208287 A JP 2005208287A JP 2007022858 A JP2007022858 A JP 2007022858A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pore
- tantalum nitride
- tantalum
- tantalum oxide
- pore structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000011148 porous material Substances 0.000 title claims abstract description 140
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title description 7
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 55
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 50
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 12
- -1 silicic acid compound Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 27
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 5
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 5
- 239000005539 carbonized material Substances 0.000 claims description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 11
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 7
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 6
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 5
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N furfuryl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CO1 XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 3
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 239000013335 mesoporous material Substances 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 2
- OEIMLTQPLAGXMX-UHFFFAOYSA-I tantalum(v) chloride Chemical compound Cl[Ta](Cl)(Cl)(Cl)Cl OEIMLTQPLAGXMX-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 229910016523 CuKa Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 1
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 1
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 241000511976 Hoya Species 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000002003 electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 230000004298 light response Effects 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001443 photoexcitation Effects 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003223 protective agent Substances 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
【課題】結晶化した細孔構造を有する窒化タンタル、その製造方法及び結晶化した細孔構造を有する窒化タンタルからなる光触媒を提供する。
【解決手段】非晶質細孔酸化タンタルの細孔内表面をケイ酸化合物等からなる被覆材で被覆し、結晶化すると共に窒化し、その後アルカリ処理により被覆材を除去することにより結晶化した細孔構造を有する窒化タンタルを得る。及び得られた窒化タンタルに助触媒を担持することにより、光触媒を提供する。
【選択図】図５
【解決手段】非晶質細孔酸化タンタルの細孔内表面をケイ酸化合物等からなる被覆材で被覆し、結晶化すると共に窒化し、その後アルカリ処理により被覆材を除去することにより結晶化した細孔構造を有する窒化タンタルを得る。及び得られた窒化タンタルに助触媒を担持することにより、光触媒を提供する。
【選択図】図５
Description
本発明は、細孔窒化タンタル、細孔窒化タンタルの製造方法及び前記細孔窒化タンタルからなる可視光応答性光触媒に関する。
本願の明細書において；
細孔の平均最大長とは、各細孔内径の最も長い距離を平均した値を意味する。
細孔が結晶化したとは、Ｘ線回折パターンにおいて回折ピークが観察されることを意味する。
メソポーラスとは、メソサイズの大きさの平均最大長を有する細孔のことであり、メソサイズとは、IUPACの定義に従い、平均最大長が２nm〜５０nmの値を意味する。
細孔窒化物とは、細孔構造を有する窒化物を意味する。
光触媒とは、光照射によって酸化、還元反応を起こす物質のことを言う。すなわち、伝導帯と価電子帯との間のバンドギャップエネルギーよりも大きなエネルギー（すなわち短い波長）の光（励起光）を照射したときに、価電子帯中の電子の励起（光励起）が生じて、電子と正孔を生成しうる物質であり、このとき、伝導帯に生成した電子の還元力および／または価電子帯に生成した正孔の酸化力を利用して、種々の化学反応を行うことができる。
本願の明細書において；
細孔の平均最大長とは、各細孔内径の最も長い距離を平均した値を意味する。
細孔が結晶化したとは、Ｘ線回折パターンにおいて回折ピークが観察されることを意味する。
メソポーラスとは、メソサイズの大きさの平均最大長を有する細孔のことであり、メソサイズとは、IUPACの定義に従い、平均最大長が２nm〜５０nmの値を意味する。
細孔窒化物とは、細孔構造を有する窒化物を意味する。
光触媒とは、光照射によって酸化、還元反応を起こす物質のことを言う。すなわち、伝導帯と価電子帯との間のバンドギャップエネルギーよりも大きなエネルギー（すなわち短い波長）の光（励起光）を照射したときに、価電子帯中の電子の励起（光励起）が生じて、電子と正孔を生成しうる物質であり、このとき、伝導帯に生成した電子の還元力および／または価電子帯に生成した正孔の酸化力を利用して、種々の化学反応を行うことができる。
これまで、シリカをはじめとして直径（ここでは、最も長い内径を言う）２ｎｍ〜５０ｎｍナノスケールの結晶した細孔壁からなる細孔物質が数多く提案されている。該細孔構造を持つ無機材料を合成するのに利用されている技術としてゾル−ゲル法がある。該合成方法は、合成系に界面活性剤を添加し、選択される界面活性剤により、形成されるミセル集合体を制御し、また、前記添加剤により形成される細孔構造を規定する鋳型（テンプレートとも言う）として利用して所望の無機材料の多孔性物質を調製することが行われている。このような手法により合成された無機多孔質材料は、構成する材料及び細孔径の大きさに関連して、触媒、吸着媒、センサーなどの機能性材料として利用が可能であることから注目され、期待されている。しかしながら、構成材料としてシリカを用いる場合は、シリカは不活性な物質であり、前記機能性材料として用いるには、種々の工夫が必要であり、用途の開発は非常に難しいとされている。
このような中で、本発明者らは、非シリカ系細孔物質の合成方法の開発に取り組んできた。初期の段階においては、合成されてきた非シリカ系細孔物質の多くは非晶質（アモルファス）であることから、熱に対する耐性などに劣り、構造安定性が悪いという問題があった。そこで、本発明者は前記アモルファスによる問題を解決する技術として、細孔構造周期が六方配列構造であり、細孔の内径の最大長が平均２ｎｍ〜５０ｎｍであり、該細孔を形成する材料をＴａ、Ｎｂの酸化物またはこれらの複合酸化物などから選択される非シリカ系酸化物から構成されている細孔酸化物を製造する技術（特許文献１）の開発に取り組んできた。また、結晶化前のメソポーラスの細孔の形状を細孔壁の結晶化時に変形させることなく、均一な細孔構造と、細孔配列を有する結晶化したメソポーラス酸化物を製造する技術を確立した（特許文献２）。
そのような中で、酸化タンタルの窒化により可視光応答性電極材料として利用できる窒化タンタルの薄膜を製造する技術も提案されている（非特許文献１）。
このような中で、本発明者らは、非シリカ系細孔物質の合成方法の開発に取り組んできた。初期の段階においては、合成されてきた非シリカ系細孔物質の多くは非晶質（アモルファス）であることから、熱に対する耐性などに劣り、構造安定性が悪いという問題があった。そこで、本発明者は前記アモルファスによる問題を解決する技術として、細孔構造周期が六方配列構造であり、細孔の内径の最大長が平均２ｎｍ〜５０ｎｍであり、該細孔を形成する材料をＴａ、Ｎｂの酸化物またはこれらの複合酸化物などから選択される非シリカ系酸化物から構成されている細孔酸化物を製造する技術（特許文献１）の開発に取り組んできた。また、結晶化前のメソポーラスの細孔の形状を細孔壁の結晶化時に変形させることなく、均一な細孔構造と、細孔配列を有する結晶化したメソポーラス酸化物を製造する技術を確立した（特許文献２）。
そのような中で、酸化タンタルの窒化により可視光応答性電極材料として利用できる窒化タンタルの薄膜を製造する技術も提案されている（非特許文献１）。
前記特許文献２には、メソポーラス酸化物の細孔内に充填物、例えばテトラエチルオルトシ
リケート（ＴＥＯＳ）を導入し、シリカ層を形成後、細孔壁を加熱結晶化して細孔壁が結晶化したメソポーラス酸化物を製造する発明が記載されている。また、前記非特許文献１には、窒化タンタルが、タンタルフォイル上に形成された酸化タンタルを窒化することにより製造できること、及び、得られた窒化タンタルの薄膜は可視光応答型光電極材料として利用できることが記載されている。
リケート（ＴＥＯＳ）を導入し、シリカ層を形成後、細孔壁を加熱結晶化して細孔壁が結晶化したメソポーラス酸化物を製造する発明が記載されている。また、前記非特許文献１には、窒化タンタルが、タンタルフォイル上に形成された酸化タンタルを窒化することにより製造できること、及び、得られた窒化タンタルの薄膜は可視光応答型光電極材料として利用できることが記載されている。
一方、メソポーラス材料は細孔構造によりバルク内部と表面との距離が比較的近いために、バルク内部で生成された電子と正孔を速やかに表面に移動させることが可能である。また、比表面積がバルク体のものと比べて大きいために活性サイトの絶対的な量が多いという利点がある。そのため、メソポーラス材料を光触媒材料として応用しようという試みがなされている。本発明者はメソポーラス遷移金属酸化物が通常のバルク体に比べて水の光分解反応において高い活性を示すことを見出している（前記非特許文献２）。
以上のことから、細孔構造を持つ遷移金属の窒化物が合成されれば従来のバルクの窒化物に比べて高い光触媒活性が得られることが期待される。いままでに、このような細孔構造を持つような遷移金属窒化物は報告されていない。従って、このような細孔窒化物を合成することができれば新規の技術として多方面の応用が可能であると考えられる。
以上のことから、細孔構造を持つ遷移金属の窒化物が合成されれば従来のバルクの窒化物に比べて高い光触媒活性が得られることが期待される。いままでに、このような細孔構造を持つような遷移金属窒化物は報告されていない。従って、このような細孔窒化物を合成することができれば新規の技術として多方面の応用が可能であると考えられる。
本発明の課題は、細孔構造を持つ遷移金属の窒素物及びその製造方法を提供することである。また可視光応答性の高い、細孔構造を有する窒化タンタルを提供することである。
本発明は、細孔構造を有する窒化タンタルである。好ましくは、その細孔構造が規則性を有し、また当該細孔がメソサイズであることが好ましい。
また、本発明は、細孔構造を有する窒化タンタルの製造方法であり、（１）非晶質細孔
酸化タンタルを被覆材で被覆する工程；（２）被覆された細孔酸化タンタルを窒化する工程；（３）窒化した酸化タンタルから被覆材を除去する工程、の各工程を有する、窒化タンタルの製造方法に関する。
更に、本発明は、上記で得られた窒化タンタルに助触媒を担持させたことを特徴とする光触媒に関する。
また、本発明は、細孔構造を有する窒化タンタルの製造方法であり、（１）非晶質細孔
酸化タンタルを被覆材で被覆する工程；（２）被覆された細孔酸化タンタルを窒化する工程；（３）窒化した酸化タンタルから被覆材を除去する工程、の各工程を有する、窒化タンタルの製造方法に関する。
更に、本発明は、上記で得られた窒化タンタルに助触媒を担持させたことを特徴とする光触媒に関する。
発明の効果として、細孔構造を有する窒化タンタルを提供できる。また可視光応答性が改善された細孔構造を有する窒化タンタルを提供でき、これにより可視光の利用を高めた光触媒を提供できた、ということを挙げることができる。
本発明をより詳細に説明する。
（Ａ）細孔構造を有する窒化タンタル
本発明の窒化タンタルは細孔構造を有する。好ましくはその細孔構造が規則性を有する。また細孔の平均最大長はメソ以下であることが好ましい。メソ以下とは、細孔の平均最大長が５０ｎｍ以下であることを意味する。更に好ましくは、細孔の平均最大長は、メソの範囲（２ｎｍ〜５０ｎｍ）であるが、２ｎｍ以下のいわゆるミクロの範囲を排除するものではない。
本発明において、細孔構造は規則性を有する。規則性を有する、とは細孔構造が一定の間隔で、一定の構造を有することを意味する。好ましくは、細孔構造は、六方配列構造である。なお、六方配列の細孔構造は、使用するテンプレート成分、細孔を形成する自己組織化を制御するための溶媒，ゲル化剤、ゲル化温度，焼成条件などが重要な条件である。
また本発明において、細孔を形成する壁が結晶化していることが好ましい。
結晶化しているか否かは、例えば電子線回析像の観察により、六方配列構造の場合は、当該構造が細孔に対して垂直方向に六つのスポットが等間隔で配列する。
（Ａ）細孔構造を有する窒化タンタル
本発明の窒化タンタルは細孔構造を有する。好ましくはその細孔構造が規則性を有する。また細孔の平均最大長はメソ以下であることが好ましい。メソ以下とは、細孔の平均最大長が５０ｎｍ以下であることを意味する。更に好ましくは、細孔の平均最大長は、メソの範囲（２ｎｍ〜５０ｎｍ）であるが、２ｎｍ以下のいわゆるミクロの範囲を排除するものではない。
本発明において、細孔構造は規則性を有する。規則性を有する、とは細孔構造が一定の間隔で、一定の構造を有することを意味する。好ましくは、細孔構造は、六方配列構造である。なお、六方配列の細孔構造は、使用するテンプレート成分、細孔を形成する自己組織化を制御するための溶媒，ゲル化剤、ゲル化温度，焼成条件などが重要な条件である。
また本発明において、細孔を形成する壁が結晶化していることが好ましい。
結晶化しているか否かは、例えば電子線回析像の観察により、六方配列構造の場合は、当該構造が細孔に対して垂直方向に六つのスポットが等間隔で配列する。
（B）細孔構造を有する窒化タンタルの製造方法
本発明の製造方法は、（１）非晶質細孔酸化タンタルを被覆材で被覆する工程；（２）被覆された細孔酸化タンタルを窒化する工程；（３）窒化した酸化タンタルから被覆材を除去する工程、の各工程を有する、
（１）非晶質細孔酸化タンタルを被覆材で被覆する工程
本発明で用いられる非晶質細孔酸化タンタルは、公知の方法、例えば、有機溶媒に高分子界面活性剤を溶解した溶液に、遷移金属酸化物の前駆体である遷移金属塩または／および金属アルコキシドを加え溶解させ、該遷移金属の塩または／および金属アルコキシドを加水分解、ポリマー化および自己組織化したゾル溶液とし、前記ゾル溶液から組織の安定化したゲルを得、該ゲルを酸素が存する雰囲気中において２００℃〜６５０℃で焼成することにより得られる。具体的なゾル溶液の作成方法としては、例えば、まず、塩化タンタル（ＴａＣｌ５）,低級アルコール（好ましくはエタノール）、テンプレート化合物を適宜混合し、水を加えて加水分解及び重縮合反応を行うことによって得ることが出来る。加水分解の際、添加する水の量は前記遷移金属塩に対して同等量から６０モル倍加えることが好ましい。
細孔構造は、合成時の環境から大きな影響を受けることから、均一な細孔径及び周期的な細孔の配列構造を有する遷移金属酸化物の合成、例えば非晶質細孔酸化タンタルを合成するには、前記特許文献１又は２に記載の技術等の本発明者らが既に開発した合成方法を採用することができる。
本工程は、非晶質細孔酸化タンタルを被覆材で被覆する工程である。
被覆とは、非晶質細孔酸化タンタルの表面を、その後の窒化工程や結晶化工程で、細孔が潰れたり，構造が変形したりすることの影響を受けることのないように、被覆材で覆うことを意味する。被覆には、蒸着その他の方法があるが、好ましい被覆方法は、ケイ酸塩を用いて、シリカ層（例えば二酸化ケイ素ＳｉＯ２）を非晶質酸化タンタルの細孔内表面に形成させる。何故ならば、シリカ層は、窒化した後、アルカリ処理等の方法を用いて容易に除去することができるからである。
また、本発明で用いられる被覆材は、後の工程で除去が容易なものであれば、特に種類は問わない。好ましくは被覆材はケイ酸化合物、炭化物質から選択されることを特徴とする。
例えば、CVD（Chemical Vapor Deposition化学的蒸着）法により、オルトケイ酸テトラアルキル（Ｓｉ（ＯＲ）４、Ｒはアルキル基、以下「TROS」という）の蒸着及び加水分解によりシリカ層を形成させることにより、非晶質メソポーラス酸化タンタルを被覆することができる。
理論に拘束されるものではないが、これは、非晶質細孔酸化タンタルをTROSと共に溶解させることによりＳｉ（ＯＲ）４がＳｉ（ＯＨ）４として、非晶質細孔酸化タンタルの表面に蒸着し、その後加熱することにより、H2Oを除去することで、非晶質細孔酸化タンタルの表面をＳｉＯ２で被覆することができると考えられる。
なお、好ましいTROSはアルキル基がメチル基であるテトラメチルシリケート(TMOS)、またはエチル基であるテトラアルキルエチルシリケート(TEOS)である。
ＴＭＯＳを被覆材として用いる場合には、例えば、真空（１．０×１０−３Ｔｏｒｒ）下、温度２００℃にて、ＴＭＯＳの蒸着（好ましくは５回）、及び加水分解（好ましくは２回）を繰り返す工程を採用できる。酸化タンタルの窒化及び結晶化時の細孔の変形を防ぐには０．５ｎｍ以上のシリカ層の厚さであることが好ましい。更に好ましくは、シリカ層は、０．５ｎｍ以上細孔内径の１／２未満である。
また，炭化物質の場合は、高温あるいは強酸処理で炭化物質を炭化することにより、非晶質細孔酸化タンタルの表面を炭素層で被覆することができる。好ましい炭化物質としては、炭素を含む有機物質であればよく、例えば、グルコース、フルクトースといった糖類またはこれらの誘導体やアルコールの重合体（例えばフルフリルアルコールの重合体）から選択することができる。なお、炭化物質を用いた被覆方法については、例えば、特開２００３−３２１２１１（前記特許文献２）に記載されている方法を用いることができる。
本発明の製造方法は、（１）非晶質細孔酸化タンタルを被覆材で被覆する工程；（２）被覆された細孔酸化タンタルを窒化する工程；（３）窒化した酸化タンタルから被覆材を除去する工程、の各工程を有する、
（１）非晶質細孔酸化タンタルを被覆材で被覆する工程
本発明で用いられる非晶質細孔酸化タンタルは、公知の方法、例えば、有機溶媒に高分子界面活性剤を溶解した溶液に、遷移金属酸化物の前駆体である遷移金属塩または／および金属アルコキシドを加え溶解させ、該遷移金属の塩または／および金属アルコキシドを加水分解、ポリマー化および自己組織化したゾル溶液とし、前記ゾル溶液から組織の安定化したゲルを得、該ゲルを酸素が存する雰囲気中において２００℃〜６５０℃で焼成することにより得られる。具体的なゾル溶液の作成方法としては、例えば、まず、塩化タンタル（ＴａＣｌ５）,低級アルコール（好ましくはエタノール）、テンプレート化合物を適宜混合し、水を加えて加水分解及び重縮合反応を行うことによって得ることが出来る。加水分解の際、添加する水の量は前記遷移金属塩に対して同等量から６０モル倍加えることが好ましい。
細孔構造は、合成時の環境から大きな影響を受けることから、均一な細孔径及び周期的な細孔の配列構造を有する遷移金属酸化物の合成、例えば非晶質細孔酸化タンタルを合成するには、前記特許文献１又は２に記載の技術等の本発明者らが既に開発した合成方法を採用することができる。
本工程は、非晶質細孔酸化タンタルを被覆材で被覆する工程である。
被覆とは、非晶質細孔酸化タンタルの表面を、その後の窒化工程や結晶化工程で、細孔が潰れたり，構造が変形したりすることの影響を受けることのないように、被覆材で覆うことを意味する。被覆には、蒸着その他の方法があるが、好ましい被覆方法は、ケイ酸塩を用いて、シリカ層（例えば二酸化ケイ素ＳｉＯ２）を非晶質酸化タンタルの細孔内表面に形成させる。何故ならば、シリカ層は、窒化した後、アルカリ処理等の方法を用いて容易に除去することができるからである。
また、本発明で用いられる被覆材は、後の工程で除去が容易なものであれば、特に種類は問わない。好ましくは被覆材はケイ酸化合物、炭化物質から選択されることを特徴とする。
例えば、CVD（Chemical Vapor Deposition化学的蒸着）法により、オルトケイ酸テトラアルキル（Ｓｉ（ＯＲ）４、Ｒはアルキル基、以下「TROS」という）の蒸着及び加水分解によりシリカ層を形成させることにより、非晶質メソポーラス酸化タンタルを被覆することができる。
理論に拘束されるものではないが、これは、非晶質細孔酸化タンタルをTROSと共に溶解させることによりＳｉ（ＯＲ）４がＳｉ（ＯＨ）４として、非晶質細孔酸化タンタルの表面に蒸着し、その後加熱することにより、H2Oを除去することで、非晶質細孔酸化タンタルの表面をＳｉＯ２で被覆することができると考えられる。
なお、好ましいTROSはアルキル基がメチル基であるテトラメチルシリケート(TMOS)、またはエチル基であるテトラアルキルエチルシリケート(TEOS)である。
ＴＭＯＳを被覆材として用いる場合には、例えば、真空（１．０×１０−３Ｔｏｒｒ）下、温度２００℃にて、ＴＭＯＳの蒸着（好ましくは５回）、及び加水分解（好ましくは２回）を繰り返す工程を採用できる。酸化タンタルの窒化及び結晶化時の細孔の変形を防ぐには０．５ｎｍ以上のシリカ層の厚さであることが好ましい。更に好ましくは、シリカ層は、０．５ｎｍ以上細孔内径の１／２未満である。
また，炭化物質の場合は、高温あるいは強酸処理で炭化物質を炭化することにより、非晶質細孔酸化タンタルの表面を炭素層で被覆することができる。好ましい炭化物質としては、炭素を含む有機物質であればよく、例えば、グルコース、フルクトースといった糖類またはこれらの誘導体やアルコールの重合体（例えばフルフリルアルコールの重合体）から選択することができる。なお、炭化物質を用いた被覆方法については、例えば、特開２００３−３２１２１１（前記特許文献２）に記載されている方法を用いることができる。
（２）被覆されたメソポーラス酸化タンタルを窒化する工程
本工程は、工程（１）で得られた被覆された非晶質メソポーラス酸化タンタルを窒化する工程である。
窒化とは酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）を窒化タンタル（Ｔａ３Ｎ５）に変換する工程である。例えばアンモニアガス（ＮＨ３）雰囲気下で、高温にすることで、窒化することができる。温度、アンモニアの流量、処理時間などは場合に応じて設定することができるが、温度条件は好ましくは７００℃以上、好ましくは７００℃〜１２００℃、更に好ましくは８００℃から９００℃である。またアンモニアの流量は最低２０ｍＬ／分、好ましくは５００〜１０００ｍＬ／分である。処理時間は窒化が十分に進行する範囲で適宜選択できるが、最低１０分、好ましくは１時間〜３０時間であることが好ましい。
なお本工程では、高温で加熱しているため、窒化と同時に、得られる窒化タンタルの細孔壁は部分的に、もしくは全部が結晶化している。
なお必要であるならば、本工程の前に、非晶質細孔酸化タンタルを別途結晶化することができる。結晶化は、例えば空気中で焼成することによって行うことができる。具体的には７００℃以上１２００℃以下、好ましくは約８００℃において、１−２時間焼成させることによって行うことができる。
理論に拘束されるものではないが、窒化と同時に結晶化を行う方が比較的規則正しい細孔構造が得られると考えられる。
本工程は、工程（１）で得られた被覆された非晶質メソポーラス酸化タンタルを窒化する工程である。
窒化とは酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）を窒化タンタル（Ｔａ３Ｎ５）に変換する工程である。例えばアンモニアガス（ＮＨ３）雰囲気下で、高温にすることで、窒化することができる。温度、アンモニアの流量、処理時間などは場合に応じて設定することができるが、温度条件は好ましくは７００℃以上、好ましくは７００℃〜１２００℃、更に好ましくは８００℃から９００℃である。またアンモニアの流量は最低２０ｍＬ／分、好ましくは５００〜１０００ｍＬ／分である。処理時間は窒化が十分に進行する範囲で適宜選択できるが、最低１０分、好ましくは１時間〜３０時間であることが好ましい。
なお本工程では、高温で加熱しているため、窒化と同時に、得られる窒化タンタルの細孔壁は部分的に、もしくは全部が結晶化している。
なお必要であるならば、本工程の前に、非晶質細孔酸化タンタルを別途結晶化することができる。結晶化は、例えば空気中で焼成することによって行うことができる。具体的には７００℃以上１２００℃以下、好ましくは約８００℃において、１−２時間焼成させることによって行うことができる。
理論に拘束されるものではないが、窒化と同時に結晶化を行う方が比較的規則正しい細孔構造が得られると考えられる。
（３）窒化した酸化タンタルから被覆材を除去する工程
本工程は、工程（２）で窒化した酸化タンタルから被覆材を除去する。除去する方法は被覆材によって異なる。例えば、被覆材にケイ酸塩を用いた場合では、ｐＨ１２−１４の比較的高アルカリの溶液で１０分―１５分洗浄することにより、被覆材を除去することができる。好ましいアルカリ性の溶液としてはNaOH、KOHなどが挙げられる。例えば、被覆材に炭化物質を選択した場合には、空気雰囲気下の電気炉などの加熱手段中で加熱することにより、二酸化炭素として除去することができる。
本工程は、工程（２）で窒化した酸化タンタルから被覆材を除去する。除去する方法は被覆材によって異なる。例えば、被覆材にケイ酸塩を用いた場合では、ｐＨ１２−１４の比較的高アルカリの溶液で１０分―１５分洗浄することにより、被覆材を除去することができる。好ましいアルカリ性の溶液としてはNaOH、KOHなどが挙げられる。例えば、被覆材に炭化物質を選択した場合には、空気雰囲気下の電気炉などの加熱手段中で加熱することにより、二酸化炭素として除去することができる。
（Ｃ）光触媒
本発明では、上記の工程より得られた窒化タンタルに助触媒を担持させることにより、メソポーラス窒化タンタルが可視光にても光触媒効果のあることを見出した。 助触媒は好ましくは窒化タンタルの量の０．０５〜５．０重量％を、窒化タンタルに担持させることが好ましい。助触媒が２種類以上の場合には、2番目の助触媒は、好ましくは1番目の助触媒と窒化タンタルの合計重量の０．０５〜５．０重量％を、1番目の助触媒に担持させることが好ましい。
好ましい助触媒はＰｔ、ＮｉO及びＲｕO２からなる群より選択される。助触媒としてPｔを用いる場合には、犠牲試薬が必要である。犠牲試薬とは、電子を反応に供与し，水素を生成させるために正孔を速やかに消費させるために反応系に共存させる物質を指し、例えばメタノールなどが用いられる。
助触媒を細孔窒化タンタルに担持させるには、助触媒を適当な溶媒に溶解させ、細孔内部に助触媒を運搬し、その後焼成することによって、溶媒を除去する、含浸法を用いることができる。助触媒を担持させるときにも、もし犠牲試薬を用いる場合には、例えばメタノールを８０容量％配合した水に細孔窒化タンタルを分散して溶液に添加し、光照射して光電着により担持させることができ、このように、系中に犠牲試薬が共存したままの状態で、助触媒を担持させた窒化タンタルを光触媒として反応に用いることが可能である。
本発明では、上記の工程より得られた窒化タンタルに助触媒を担持させることにより、メソポーラス窒化タンタルが可視光にても光触媒効果のあることを見出した。 助触媒は好ましくは窒化タンタルの量の０．０５〜５．０重量％を、窒化タンタルに担持させることが好ましい。助触媒が２種類以上の場合には、2番目の助触媒は、好ましくは1番目の助触媒と窒化タンタルの合計重量の０．０５〜５．０重量％を、1番目の助触媒に担持させることが好ましい。
好ましい助触媒はＰｔ、ＮｉO及びＲｕO２からなる群より選択される。助触媒としてPｔを用いる場合には、犠牲試薬が必要である。犠牲試薬とは、電子を反応に供与し，水素を生成させるために正孔を速やかに消費させるために反応系に共存させる物質を指し、例えばメタノールなどが用いられる。
助触媒を細孔窒化タンタルに担持させるには、助触媒を適当な溶媒に溶解させ、細孔内部に助触媒を運搬し、その後焼成することによって、溶媒を除去する、含浸法を用いることができる。助触媒を担持させるときにも、もし犠牲試薬を用いる場合には、例えばメタノールを８０容量％配合した水に細孔窒化タンタルを分散して溶液に添加し、光照射して光電着により担持させることができ、このように、系中に犠牲試薬が共存したままの状態で、助触媒を担持させた窒化タンタルを光触媒として反応に用いることが可能である。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、これは本発明をより理解し易くすることを目的とするものであり、これにより本発明を限定的に解釈されないことは当然である。
測定機器；
１，ＸＲＤ（Rigaku社製 RINT 2000 Ultima III、CuKa線）法：Ｘ線回折法：低角度（０．５〜６°）ピークパターンによりメソ細孔の周期構造が観察される。
２，窒素吸着等温線（日本ベル社製Belsorp mini）：窒素吸着量（Ｙ軸／容積（ｍＬ／ｇ））の急激に増加する相対圧（Ｐ／Ｐ０）（Ｘ軸）領域と細孔径とが対応する。立ち上がりの程度は細孔容積と関連する。
３，ＴＥＭ：透過型電子顕微鏡（JEOL 社製 JEM 2010F、加速電圧200 kV）：メソポーラスＴａ化合物の六方配列構造のＴＥＭ象が観察される。
４，電子線回折像（JEOL 社製 JEM 2010F、加速電圧200 kV）：細孔に対して垂直に、一つのスポットの周りに等距離に六つのスポットが規則的に配列した像から細孔の六方配列構造が観察された。
５，紫外可視分光光度計（日本分光製V-560）：可視から紫外領域の波長の光を照射し、物質の光の吸収特性を観察される。
測定機器；
１，ＸＲＤ（Rigaku社製 RINT 2000 Ultima III、CuKa線）法：Ｘ線回折法：低角度（０．５〜６°）ピークパターンによりメソ細孔の周期構造が観察される。
２，窒素吸着等温線（日本ベル社製Belsorp mini）：窒素吸着量（Ｙ軸／容積（ｍＬ／ｇ））の急激に増加する相対圧（Ｐ／Ｐ０）（Ｘ軸）領域と細孔径とが対応する。立ち上がりの程度は細孔容積と関連する。
３，ＴＥＭ：透過型電子顕微鏡（JEOL 社製 JEM 2010F、加速電圧200 kV）：メソポーラスＴａ化合物の六方配列構造のＴＥＭ象が観察される。
４，電子線回折像（JEOL 社製 JEM 2010F、加速電圧200 kV）：細孔に対して垂直に、一つのスポットの周りに等距離に六つのスポットが規則的に配列した像から細孔の六方配列構造が観察された。
５，紫外可視分光光度計（日本分光製V-560）：可視から紫外領域の波長の光を照射し、物質の光の吸収特性を観察される。
実施例１の説明；
１，細孔酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）の調製
界面活性剤として、Ｐ−１２３〔商品名、ＢＡＳＦ社製：（ＨＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２０（ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ）７０（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２０）Ｈ〕１ｇを脱水エタノール１０ｇ（関東化学製）に加え、攪拌して上記界面活性剤を溶解させた。この溶液に塩化タンタルを６ミリモル加え、１０分間攪拌溶解させた。さらに加水分解のために６ミリモルの水を加えて１時間攪拌した。得られた透明ゾル溶液をシャーレーに移し、空気中で４０℃の温度に保たれたオーブンで７日間熟成しゲルを形成する。次いで、得られた透明ゲルを空気雰囲気下の電気炉中で５００℃、５時間焼成により、細孔構造の鋳型成分である上記界面活性剤（Ｐ−１２３）が除去され、アモルファスの細孔構造周期が六方配列構造の細孔酸化タンタルが合成された。
得られた細孔の酸化タンタルの細孔壁のＸＲＤパターンからアモルファスであることがわかった。
細孔径は平均４．７ｎｍであった。
１，細孔酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）の調製
界面活性剤として、Ｐ−１２３〔商品名、ＢＡＳＦ社製：（ＨＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２０（ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ）７０（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２０）Ｈ〕１ｇを脱水エタノール１０ｇ（関東化学製）に加え、攪拌して上記界面活性剤を溶解させた。この溶液に塩化タンタルを６ミリモル加え、１０分間攪拌溶解させた。さらに加水分解のために６ミリモルの水を加えて１時間攪拌した。得られた透明ゾル溶液をシャーレーに移し、空気中で４０℃の温度に保たれたオーブンで７日間熟成しゲルを形成する。次いで、得られた透明ゲルを空気雰囲気下の電気炉中で５００℃、５時間焼成により、細孔構造の鋳型成分である上記界面活性剤（Ｐ−１２３）が除去され、アモルファスの細孔構造周期が六方配列構造の細孔酸化タンタルが合成された。
得られた細孔の酸化タンタルの細孔壁のＸＲＤパターンからアモルファスであることがわかった。
細孔径は平均４．７ｎｍであった。
２，細孔酸化タンタルの細孔内表面にシリカ層を形成した細孔酸化タンタルの調製；
前記１，で合成された細孔酸化タンタルに吸着している水を除去するために２５０℃に加熱し、１時間真空排気（１．０×１０−３Ｔｏｒｒ）を行った。真空排気処理を行った細孔酸化タンタルを容器に入れて２００℃に保ち、室温のオルトケイ酸テトラメチル（ＴＭＯＳ）を飽和蒸気圧量の蒸気を導入し、その後真空排気処理を行った。この操作を5回繰り返した。その後、同様に２００℃に保った細孔酸化タンタルに、水（室温）を飽和蒸気圧分導入し、真空排気処理を行った。この操作を2回繰り返した。このようにして、オルトケイ酸テトラメチルの加水分解を行い、細孔酸化タンタルの表面をシリカ層を形成した。蒸着前の表面積は１２６．６ｍ２／ｇであり、シリカ層形成後の表面積１１４．２ｍ２／ｇであった。
シリカ層の厚さは０．５ｎｍであった。
前記１，で合成された細孔酸化タンタルに吸着している水を除去するために２５０℃に加熱し、１時間真空排気（１．０×１０−３Ｔｏｒｒ）を行った。真空排気処理を行った細孔酸化タンタルを容器に入れて２００℃に保ち、室温のオルトケイ酸テトラメチル（ＴＭＯＳ）を飽和蒸気圧量の蒸気を導入し、その後真空排気処理を行った。この操作を5回繰り返した。その後、同様に２００℃に保った細孔酸化タンタルに、水（室温）を飽和蒸気圧分導入し、真空排気処理を行った。この操作を2回繰り返した。このようにして、オルトケイ酸テトラメチルの加水分解を行い、細孔酸化タンタルの表面をシリカ層を形成した。蒸着前の表面積は１２６．６ｍ２／ｇであり、シリカ層形成後の表面積１１４．２ｍ２／ｇであった。
シリカ層の厚さは０．５ｎｍであった。
３，酸化タンタルの窒化及び窒化タンタルの結晶化；
（ａ）シリカ層を形成した細孔酸化タンタルを、５００ｍＬ／ｍｉｎのアンモニア流通下において８００℃、５時間窒化して、細孔窒化タンタルを得た。
（ｂ）比較のために、酸化タンタルを結晶化した後に窒化する方法として、シリカ層が形成された細孔酸化タンタルを空気中で８００℃、２時間で焼成して結晶化を行った後、５００ｍＬ／ｍｉｎのアンモニア流通下において８００℃、５時間窒化して、細孔窒化タンタルを得た。
４，細孔窒化タンタルからのシリカ層の除去；
前記３（ａ）または（ｂ）の工程により得られた結晶化後化合物を、アルカリ溶液（ＮａＯＨ溶液、ｐＨ１４）により処理をしてシリカ層を除去することにより、結晶化した細孔壁を有する細孔窒化タンタルが得られた。
前記３（ａ）を含む１−４の工程を図１の（Ａ）に示す。（１）−（４）は前記工程１−４に対応する。
また、前記（ｂ）の工程を図１の（Ｂ）に示す。工程（５）は細孔酸化タンタルを空気中で８００℃、５時間で焼成して結晶化を行った工程、（６）は５００ｍＬ／ｍｉｎのアンモニア流通下において８００℃、２時間で結晶化した細孔酸化タンタルを窒化する工程、（４）”は得られた結晶化した細孔窒化タンタルを、それぞれ示す。
また図２に、アモルファス細孔酸化タンタル（ａ）、細孔内表面をシリカ層を形成したでコーティング後（ｂ）、窒化及び結晶化したもの（前記３（ａ）の工程（ｃ）、及び（ｃ）からシリカ層を除去したもの（ｂ）のＸＲＤパターンを示す。
（ａ）シリカ層を形成した細孔酸化タンタルを、５００ｍＬ／ｍｉｎのアンモニア流通下において８００℃、５時間窒化して、細孔窒化タンタルを得た。
（ｂ）比較のために、酸化タンタルを結晶化した後に窒化する方法として、シリカ層が形成された細孔酸化タンタルを空気中で８００℃、２時間で焼成して結晶化を行った後、５００ｍＬ／ｍｉｎのアンモニア流通下において８００℃、５時間窒化して、細孔窒化タンタルを得た。
４，細孔窒化タンタルからのシリカ層の除去；
前記３（ａ）または（ｂ）の工程により得られた結晶化後化合物を、アルカリ溶液（ＮａＯＨ溶液、ｐＨ１４）により処理をしてシリカ層を除去することにより、結晶化した細孔壁を有する細孔窒化タンタルが得られた。
前記３（ａ）を含む１−４の工程を図１の（Ａ）に示す。（１）−（４）は前記工程１−４に対応する。
また、前記（ｂ）の工程を図１の（Ｂ）に示す。工程（５）は細孔酸化タンタルを空気中で８００℃、５時間で焼成して結晶化を行った工程、（６）は５００ｍＬ／ｍｉｎのアンモニア流通下において８００℃、２時間で結晶化した細孔酸化タンタルを窒化する工程、（４）”は得られた結晶化した細孔窒化タンタルを、それぞれ示す。
また図２に、アモルファス細孔酸化タンタル（ａ）、細孔内表面をシリカ層を形成したでコーティング後（ｂ）、窒化及び結晶化したもの（前記３（ａ）の工程（ｃ）、及び（ｃ）からシリカ層を除去したもの（ｂ）のＸＲＤパターンを示す。
図３に上記（１）−（４）の工程で製造された細孔窒化タンタルの窒素吸着等温線を示す。窒素吸着等温線がＰ／Ｐ０が０．４０付近で急激に上昇し、Ｐ／Ｐ００．６０付近以上で平坦であることから、ＢＥＴ比表面積が１２９．１ｍ２／ｇ、平均細孔径が３．３ｎｍであると観測された。一方、図４に上記（１）−（４）”の工程で製造された細孔窒化タンタルの窒素吸着等温線を示す。窒素吸着等温線は完全なIV型にはなっておらず，細孔構造が一定でないことを示している。
図５に上記の（１）−（４）の工程の合成法で製造された細孔窒化タンタルの紫外可視吸収スペクトルを示す。６００ｎｍ付近に吸収端が存在し、窒化タンタルの吸収端と一致した。
図５に上記の（１）−（４）の工程の合成法で製造された細孔窒化タンタルの紫外可視吸収スペクトルを示す。６００ｎｍ付近に吸収端が存在し、窒化タンタルの吸収端と一致した。
実施例１の（１）−（４）の工程で製造された細孔窒化タンタル０．２ｇを８０容積％のメタノール水溶液に懸濁させ、助触媒の前駆体としてＨ２ＰｔＣｌ６を触媒量に対して０．０５ｗｔ．％になるように導入し、３００Ｗキセノンランプ（λ≧４２０ｎｍのフィルター付き、ランプ：パーキンエルマー社製；フィルター：HOYA社製）を用いて光照射を行った。
比較例として、細孔構造を有しない窒化タンタル（酸化タンタルを950度，15時間，アンモニア流量1000ml/minの条件下で窒化して作成）０．２ｇを上記と同様にメタノール水溶液に懸濁させて用いた。
その結果、細孔窒化タンタルを用いて製造した触媒を用いた場合、水素生成が一時間あたり１３．０マイクロモルの水素が発生したのに対し、バルクの窒化タンタルを用いた場合には１．４マイクロモルの水素生成量にすぎなかった。
図６に可視光（λ≧４２０ｎｍ）の照射下における水素発生特性を示す。
比較例として、細孔構造を有しない窒化タンタル（酸化タンタルを950度，15時間，アンモニア流量1000ml/minの条件下で窒化して作成）０．２ｇを上記と同様にメタノール水溶液に懸濁させて用いた。
その結果、細孔窒化タンタルを用いて製造した触媒を用いた場合、水素生成が一時間あたり１３．０マイクロモルの水素が発生したのに対し、バルクの窒化タンタルを用いた場合には１．４マイクロモルの水素生成量にすぎなかった。
図６に可視光（λ≧４２０ｎｍ）の照射下における水素発生特性を示す。
以上述べたように、本発明が提供する高温でも安定なシリカを細孔の保護剤として導入することによって、細孔構造を維持したまま窒化を行うことが可能になり、高い光触媒活性を示す細孔金属窒化物、特に細孔窒化タンタルの合成が容易に行うことができる。細孔窒化物が持つ該均一な細孔構造による特性と合わせて、様々な用途に応用可能であることから、前記特性の利用による産業の発展に寄与することは明らかである。
Claims (14)
- 細孔構造を有する窒化タンタル
- 結晶化していることを特徴とする、請求項１の窒化タンタル
- 細孔構造が規則性を有する、請求項１の窒化タンタル
- 細孔の平均最大長がメソ以下であることを特徴とする請求項１の窒化タンタル。
- 細孔構造が六方配列構造であることを特徴とする、請求項１の窒化タンタル。
- 細孔構造を有する窒化タンタルの製造方法であって、
非晶質細孔酸化タンタルの細孔内表面を被覆材で被覆する工程；
（２）、（１）で被覆された細孔酸化タンタルを窒化する工程；
（３）、（２）で窒化した酸化タンタルから前記被覆材を除去する工程、
の各工程を有する、細孔窒化タンタルの製造方法。 - （１）で被覆された細孔酸化タンタルを結晶化した後、（２）の窒化する工程に供する請求項６の製造方法。
- （２）の窒化する工程において、同時に当該非晶質細孔酸化タンタルを結晶化させる、請求項６の製造方法。
- 被覆材がケイ酸化合物、炭化物質から選択されることを特徴とする、請求項６の製造方法。
- 被覆材がオルトケイ酸テトラアルキルであることを特徴とする、請求項６の製造方法。
- 細孔構造を有する窒化タンタルの製造方法であって、
（１）非晶質細孔酸化タンタルの細孔内表面を、オルトケイ酸テトラアルキルの蒸着と蒸着成分の加水分解との交互処理によりシリカ層を形成することにより、当該シリカで被覆する工程；
（２）（１）で被覆された酸化タンタルを窒化する工程；
（３）（２）で窒化した酸化タンタルからアルカリ処理により、シリカ層を除去する工程の各工程を有する、窒化タンタルの製造方法。 - 細孔構造を有する窒化タンタルを含有する光触媒。
- 細孔構造を有する窒化タンタルに助触媒を担持させたことを特徴とする光触媒。
- 助触媒がＰｔ、ＮｉO及びＲｕO２からなる群から選択される請求項１３の光触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005208287A JP2007022858A (ja) | 2005-07-19 | 2005-07-19 | 細孔構造を有する窒化物及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005208287A JP2007022858A (ja) | 2005-07-19 | 2005-07-19 | 細孔構造を有する窒化物及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007022858A true JP2007022858A (ja) | 2007-02-01 |
Family
ID=37784117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005208287A Pending JP2007022858A (ja) | 2005-07-19 | 2005-07-19 | 細孔構造を有する窒化物及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007022858A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011136897A (ja) * | 2009-12-01 | 2011-07-14 | Toyota Central R&D Labs Inc | 酸化タンタルメソ多孔体微粒子およびその製造方法 |
| JP2011140433A (ja) * | 2009-12-11 | 2011-07-21 | Toyota Central R&D Labs Inc | 球状酸化タンタルメソ多孔体粒子およびその製造方法 |
| JP2012020246A (ja) * | 2010-07-15 | 2012-02-02 | Panasonic Corp | 可視光応答型光触媒、水分解光触媒、水素生成デバイス及び水分解方法 |
| JP2012184943A (ja) * | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 多孔質材料の構造解析方法 |
| JP2018162188A (ja) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | 太平洋セメント株式会社 | 窒化タンタルの製造方法 |
| CN114570405A (zh) * | 2022-03-17 | 2022-06-03 | 西安工程大学 | 二维介孔氮化钽光催化材料的制备方法及应用 |
| WO2023238387A1 (ja) * | 2022-06-10 | 2023-12-14 | 日本電信電話株式会社 | 窒化物半導体光電極およびその製造方法 |
-
2005
- 2005-07-19 JP JP2005208287A patent/JP2007022858A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011136897A (ja) * | 2009-12-01 | 2011-07-14 | Toyota Central R&D Labs Inc | 酸化タンタルメソ多孔体微粒子およびその製造方法 |
| JP2011140433A (ja) * | 2009-12-11 | 2011-07-21 | Toyota Central R&D Labs Inc | 球状酸化タンタルメソ多孔体粒子およびその製造方法 |
| JP2012020246A (ja) * | 2010-07-15 | 2012-02-02 | Panasonic Corp | 可視光応答型光触媒、水分解光触媒、水素生成デバイス及び水分解方法 |
| JP2012184943A (ja) * | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 多孔質材料の構造解析方法 |
| JP2018162188A (ja) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | 太平洋セメント株式会社 | 窒化タンタルの製造方法 |
| CN114570405A (zh) * | 2022-03-17 | 2022-06-03 | 西安工程大学 | 二维介孔氮化钽光催化材料的制备方法及应用 |
| CN114570405B (zh) * | 2022-03-17 | 2024-01-09 | 西安工程大学 | 二维介孔氮化钽光催化材料的制备方法及应用 |
| WO2023238387A1 (ja) * | 2022-06-10 | 2023-12-14 | 日本電信電話株式会社 | 窒化物半導体光電極およびその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3305726B1 (en) | Method for preparing metal oxide-silica composite aerogel | |
| JP2007022858A (ja) | 細孔構造を有する窒化物及びその製造方法 | |
| Ruiz-Hitzky et al. | Photoactive nanoarchitectures based on clays incorporating TiO2 and ZnO nanoparticles | |
| JP5499442B2 (ja) | 金属酸化物内包メソポーラスシリカカプセル | |
| JP4159021B2 (ja) | 新規なテンプレート除去法によりコントロールされた細孔を持つミクロ−メソポーラス金属酸化物の製造方法 | |
| TWI746806B (zh) | 中孔洞觸媒體、氣體處理裝置及中孔洞觸媒體之製造方法 | |
| US8940224B2 (en) | Thermally stable crystalline mesoporous metal oxides with substantially uniform pores | |
| JP2007528454A (ja) | 大きな表面積のセラミック被覆繊維 | |
| JP4692921B2 (ja) | 単分散球状カーボン多孔体 | |
| JP2001031422A (ja) | メソポーラス酸化チタン多孔体およびその製造方法 | |
| Peng et al. | Synthesis of core–shell structured TS-1@ mesocarbon materials and their applications as a tandem catalyst | |
| Sree et al. | Synthesis of uniformly dispersed anatase nanoparticles inside mesoporous silica thin films via controlled breakup and crystallization of amorphous TiO 2 deposited using atomic layer deposition | |
| CN106861733A (zh) | 核壳结构氧化钛纳米片/碳化硅纳米纤维及制备方法 | |
| JP6077505B2 (ja) | 水分解用光触媒およびその製造方法、水分解用光電極 | |
| KR100773134B1 (ko) | 사이클로덱스트린을 이용한 다공성 이산화티탄의 제조 방법 | |
| Naboulsi et al. | Influence of crystallization conditions and of gaseous ammonia treatment on mesoporous TiO2 properties | |
| Urbiztondo et al. | Development of microstructured zeolite films as highly accessible catalytic coatings for microreactors | |
| KR100790012B1 (ko) | 유기산을 주형으로 하여 합성된 메조기공 실리카를주형제로 이용한 메조기공을 갖는 티타니아 입자의제조방법 및 이를 이용한 수성가스반응 | |
| US7326398B2 (en) | Non-silica mesoporous oxide having improved pore structure periodism, method of producing the mesoporous oxide and method of crystallizing pore wall of non-silica mesoporous oxide using template to be filled in pores | |
| JP2011225396A (ja) | 酸化チタンのアナターゼナノ結晶からなる多孔性透明薄膜の製造方法、多孔性透明薄膜並びに多孔性透明薄膜光触媒 | |
| KR101983675B1 (ko) | 다공성 지오폴리머를 이용한 다공성 탄소 구조체, 이의 제조 방법 및 이의 용도 | |
| KR20090025880A (ko) | 기공구조의 실리카를 이용한 페로브스카이트 구조를 갖는산화물 나노분말 및 산화물과 실리카의 복합체 나노분말의제조방법 | |
| JP4083463B2 (ja) | 細孔充填鋳型を用いた非シリカ系メソポーラス酸化物の細孔壁の結晶化方法 | |
| Stodolny et al. | Size-controlled synthesis of anatase nanobrush structures with higher crystal density | |
| KR100552004B1 (ko) | 다성분 금속산화물 입자가 담지된 중형기공성 세라믹촉매의 제조방법 |