JP2012106153A - 光触媒体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】アセトアルデヒド等の有害物質の分解速度を速めた可視光応答性の光触媒体を提供する。
【解決手段】遷移元素を担持させた窒素含有酸化チタンからなる光触媒物質と、白金族元素を担持させた窒素含有酸化チタンからなる光触媒物質と、を混合した光触媒体とする。
【選択図】図１
【解決手段】遷移元素を担持させた窒素含有酸化チタンからなる光触媒物質と、白金族元素を担持させた窒素含有酸化チタンからなる光触媒物質と、を混合した光触媒体とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、光触媒体及びその製造方法に関し、特に、可視光応答性を有する光触媒体及びその製造方法に関する。
窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）は紫外光や可視光を照射することにより光励起の電子や正孔を生じ、強い還元力や酸化力を呈する光触媒体として作用することが知られている。このような光触媒体は、その作用を利用して有害物質の分解・浄化、脱臭、殺菌等に広く用いられている。
特許文献１には、鉄（Ｆｅ）や銅（Ｃｕ）等の遷移元素を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）及びその製造方法が開示されている。遷移元素を担持することによって、無担持の場合に比べて可視光照射下におけるアセトアルデヒドの分解特性が向上することが示されている。
特許文献２には、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）の少なくとも１種とルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）の少なくとも１種とを担持した酸化チタン（ＴｉＯ2）が開示されている。このような光触媒体は、紫外光照射下において一酸化炭素（ＣＯ）を分解することができることが示されている。
非特許文献１には、白金（Ｐｔ）を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）、鉄（Ｆｅ）を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）及び銅（Ｃｕ）を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）について、可視光照射下におけるアルデヒドやカルボン酸の分解特性の評価が開示されている。図３に示すように、アセトアルデヒド（ＣＨ3ＣＨＯ）に対してはいずれの光触媒体も同等の分解特性を示し、酢酸（ＣＨ3ＣＯＯＨ）に対しては銅（Ｃｕ）を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）が他よりも分解特性が優れており、ギ酸（ＨＣＯＯＨ）に対しては白金（Ｐｔ）を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）が他よりも分解特性が優れていることが示されている。
Takeshi Morikawa, Takeshi Ohwaki, Ken-ichi Suzuki, Shinya Moribe, Shozo Tero-Kubota, "Visible-light-induced photocatalytic oxidation of carboxylic acids and aldehydes over N-doped TiO2 loaded with Fe, Cu, or Pt", Appl. Catalyst B, Environmental 83, 56-62 (2008)
上記のように、光触媒体はアセトアルデヒド等の有害物質の分解等に用いられるが、分解効率を向上させるためにもできるだけ分解速度が速い光触媒体を得ることが望まれている。
本発明は、白金族元素を担持させた窒素含有酸化チタンからなる光触媒物質と、前記白金族元素以外の遷移元素を担持させた窒素含有酸化チタンからなる光触媒物質と、を混合することにより得られる光触媒体である。
ここで、前記白金族元素は白金であり、前記遷移元素は銅又は鉄の少なくとも一つであることが好適である。
また、前記窒素含有酸化チタンは、窒素の含有原子数比Ｘが０％＜Ｘ＜１３％であることが好適である。
また、前記白金族元素を担持させた窒素含有酸化チタンに対する前記白金族元素の重量比が０．００１重量％以上１．５重量％以下であることが好適である。
また、前記遷移元素を担持させた窒素含有酸化チタンに対する前記遷移元素の重量比が０．００１重量％以上１．５重量％以下であることが好適である。
また、前記白金族元素及び前記遷移元素に対する前記遷移元素の重量割合が２５％以上７５％以下であることが好適である。
本発明によれば、アセトアルデヒド等の有害物質の分解速度を速めた可視光応答性の光触媒体を提供することができる。
本発明の実施の形態における光触媒体は、（Ａ）鉄（Ｆｅ）や銅（Ｃｕ）等の遷移元素を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）と、（Ｂ）白金（Ｐｔ）族元素を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）と、を混合して得られる。
ここで、遷移元素とは、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）及びマンガン（Ｍｎ）の少なくとも１つ又はこれらの元素の少なくとも１つを含む合金を意味する。また、白金（Ｐｔ）族元素とは、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）及びイリジウム（Ｉｒ）の少なくとも１つ又はこれらの元素の少なくとも１つを含む合金を意味する。
以下、上記（Ａ）及び（Ｂ）の光触媒体の製造方法について説明する。
＜遷移元素を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）の製造方法＞
遷移元素を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）は以下の手順で製造することができる。
遷移元素を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）は以下の手順で製造することができる。
まず、酸化チタン（ＴｉＯ2）を窒素（Ｎ）含有の化合物と反応させることによって窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）を形成する。窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）は、酸化チタン（ＴｉＯ2）又はその前駆体と窒素化合物とを攪拌混合しながら加熱することによって得ることができる。酸化チタン（ＴｉＯ2）の前駆体としては、例えば、硫酸チタニル、硫酸チタン、塩化チタン、有機チタン化合物等のチタン化合物を用いることができる。また、窒素化合物としては、アンモニア、尿素、チオ尿素、二酸化尿素、二酸化チオ尿素、メラミン、グアニジン、シアヌル酸、ビウレット、ウラシルを用いることができる。
加熱は２００℃〜６００℃の温度範囲で行うことが好適である。また、加熱処理後、硫酸、塩酸、硝酸など酸や水酸化ナトリウム、アンモニア水などのアルカリや高温水蒸気を用いて表面の反応残留物を洗浄すると、さらに高い活性が得られる場合があるため必要に応じて処理するとよい。
酸化チタン（ＴｉＯ2）は、アナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型及びアモルファスのうち少なくとも１つの構造を有することが好適である。特に、Ｘ線回折による測定においてアナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型の少なくとも１つを示す際には可視光照射下において高い光触媒活性を呈する。
また、窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）による測定スペクトルにおいて４００ｅＶ付近にピークが見られるときに可視光照射下において高い光触媒活性を呈する。特に、３９６ｅＶ〜３９７ｅＶ付近においてピークが見られることが好ましい。このとき、チタン原子と窒素原子とが化学的な結合を有していると考えられる。例えば、酸素原子のサイトの一部が窒素原子によって置換された構造を有していると考えられる。より具体的にはＮ−Ｈ、Ｎ−Ｏの形態をとりＮが酸素原子位置を置換していると推考される。
次に、窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）に遷移元素を担持させる。上記のようにして得られた窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）を水に分散させ、分散機を用いて粉砕して沈降性の低いスラリを作製する。一方、遷移元素を含む金属塩の溶液を生成する。金属塩は、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）及びマンガン（Ｍｎ）の少なくとも１つの塩又はこれらの元素の少なくとも１つを含む合金の塩とする。金属塩は、これらの遷移元素の硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、リン酸塩、酢酸塩又は塩化物とすることによって同様の作用を得ることができる。
このようにして作製した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）のスラリと金属塩の溶液とを混合及び攪拌する。このステップで生成されたスラリが本実施の形態における光触媒体の原料となる。この混合物を乾燥させた後に焼成する。乾燥は、大気中において１００℃程度で行うことが好適である。乾燥を終えると乳鉢で粉状に粉砕した後に焼成を行う。焼成は、大気中で８０℃以上６００℃以下の温度範囲で行うことが好適である。特に、１５０℃以上４５０℃以下の温度範囲で焼成することが好適であり、２５０℃以上４００℃以下の温度範囲で焼成することによって特に高い光触媒活性を呈する。これは、低温であれば原料の不要成分が残存し、また高温であればベースとなる粉末中の窒素（Ｎ）が抜け出してしまうからである。
＜白金（Ｐｔ）族元素を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）の製造方法＞
白金（Ｐｔ）族元素を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）は以下の手順で製造することができる。
白金（Ｐｔ）族元素を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）は以下の手順で製造することができる。
まず、酸化チタン（ＴｉＯ2）を窒素（Ｎ）含有の化合物と反応させることによって窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）を形成する。これは、上記遷移元素を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）の製造方法と同様であるので説明を省略する。
次に、窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）に白金（Ｐｔ）族元素を担持させる。白金（Ｐｔ）族元素を含む金属塩の溶液を生成する。金属塩は、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）及びイリジウム（Ｉｒ）の少なくとも１つ又はこれらの元素の少なくとも１つを含む合金の塩とする。金属塩は、これらの白金（Ｐｔ）族元素の硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、リン酸塩、酢酸塩又は塩化物とすることによって同様の作用を得ることができる。
このようにして作製した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）のスラリと金属塩の溶液とを混合及び攪拌し、この混合物を乾燥させた後に焼成する。乾燥及び焼成は上記遷移元素を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）の製造方法と同様であるので説明を省略する。
＜混合物の製造方法＞
上記のように製造された遷移元素を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）及び白金（Ｐｔ）族元素を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）を混合することによって本実施の形態における光触媒体を得ることができる。
上記のように製造された遷移元素を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）及び白金（Ｐｔ）族元素を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）を混合することによって本実施の形態における光触媒体を得ることができる。
例えば、遷移元素を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）及び白金（Ｐｔ）族元素を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）を乳鉢で擦って混錬することにより混合粉末を作製できる。
＜実施例１〜３＞
酸化チタン（石原産業社製：ＳＴ０１）２５０ｇを石英容器に入れ、アンモニアガスを流量１０００ｓｃｃｍで容器内に流通させながら５７５℃にて１８０分間加熱処理した。これにより、黄色を呈する可視光応答型の窒素含有酸窒化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2，一次粒子径：約１３．５ｎｍ）を生成した。この窒素含有酸窒化チタンの粉末１０ｇをイオン交換水９０ｇに混合し、機械式分散機を用いて湿式粉砕を行って固形分濃度１０％の沈降性の低いスラリを生成した。
酸化チタン（石原産業社製：ＳＴ０１）２５０ｇを石英容器に入れ、アンモニアガスを流量１０００ｓｃｃｍで容器内に流通させながら５７５℃にて１８０分間加熱処理した。これにより、黄色を呈する可視光応答型の窒素含有酸窒化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2，一次粒子径：約１３．５ｎｍ）を生成した。この窒素含有酸窒化チタンの粉末１０ｇをイオン交換水９０ｇに混合し、機械式分散機を用いて湿式粉砕を行って固形分濃度１０％の沈降性の低いスラリを生成した。
一方、硝酸銅（ＩＩ）水和物（Ｃｕ（ＮＯ3）2・３Ｈ2Ｏ）をイオン交換水に溶かし、銅濃度５％の金属塩の水溶液を作成した。その後、窒素含有酸窒化チタンのスラリ１００ｇと硝酸銅の水溶液１ｇとを混合し、１時間攪拌して光触媒体と金属化合物との混合溶液を生成した。この混合溶液を１００℃で乾燥させた後、乳鉢で粉砕し、大気中において３００℃で１時間焼成した。さらに、乳鉢で粉砕することによって銅（Ｃｕ）を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2，Ｃｕ：０．５重量％）の粉末を得た。
また、白金ジニトロジアミン（Ｐｔ（ＮＯ2）2（ＮＨ3）2）硝酸溶液（田中貴金属工業社製：Ｐｔ／Ｌ）をイオン交換水で希釈して白金濃度５％の溶液を作製した。次に、この白金ジニトロジアミン水溶液１ｇと窒素含有酸窒化チタンのスラリ１００ｇとを混合し、１時間攪拌して光触媒体と金属化合物との混合溶液を生成した。この混合溶液を１００℃で乾燥させた後、乳鉢で粉砕し、大気中において４００℃で１時間焼成した。さらに、乳鉢で粉砕することによって白金（Ｐｔ）を担持した窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2，Ｐｔ：０．５重量％）の粉末を得た。
このように作製された銅（Ｃｕ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）及び白金（Ｐｔ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）を乳鉢で約１５分間混錬することによって混合粉末を作製した。混合粉末の銅（Ｃｕ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）と白金（Ｐｔ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）の重量比は、７５：２５（Ｃｕ：Ｎ−ＴｉＯ2：０．３７５重量％、Ｐｔ：Ｎ−ＴｉＯ2：０．１２５重量％）、５０：５０（Ｃｕ：Ｎ−ＴｉＯ2：０．２５重量％、Ｐｔ：Ｎ−ＴｉＯ2：０．２５重量％）及び２５：７５（Ｃｕ：Ｎ−ＴｉＯ2：０．１２５重量％、として、それぞれ実施例１〜３とした。
＜比較例１，２＞
上記混合粉末の銅（Ｃｕ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）と白金（Ｐｔ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）の重量比を１００：０（Ｃｕ：Ｎ−ＴｉＯ2のみ）、Ｐｔ：Ｎ−ＴｉＯ2：０．３７５重量％）及び０：１００（Ｐｔ：Ｎ−ＴｉＯ2のみ）とした試料を比較例１及び２とした。
上記混合粉末の銅（Ｃｕ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）と白金（Ｐｔ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）の重量比を１００：０（Ｃｕ：Ｎ−ＴｉＯ2のみ）、Ｐｔ：Ｎ−ＴｉＯ2：０．３７５重量％）及び０：１００（Ｐｔ：Ｎ−ＴｉＯ2のみ）とした試料を比較例１及び２とした。
＜実施例４〜６＞
硝酸鉄(III)水和物（［Ｆｅ（Ｈ2Ｏ）6］（ＮＯ3）3・３Ｈ2Ｏ）をイオン交換水に溶かし、硝酸鉄水溶液（鉄濃度５％）を作製した。上記実施例１〜３と同様に作製した窒素含有酸窒化チタンのスラリ１００ｇと硝酸鉄水溶液１ｇを混合し、１００℃の加熱雰囲気下で乾燥させた後、乳鉢で粉砕したものを大気中において３００℃で１時間焼成した。さらに、乳鉢で再度粉砕することにより鉄（Ｆｅ）が担持された窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2，Ｆｅ：０．５重量％）の粉末を得た。
硝酸鉄(III)水和物（［Ｆｅ（Ｈ2Ｏ）6］（ＮＯ3）3・３Ｈ2Ｏ）をイオン交換水に溶かし、硝酸鉄水溶液（鉄濃度５％）を作製した。上記実施例１〜３と同様に作製した窒素含有酸窒化チタンのスラリ１００ｇと硝酸鉄水溶液１ｇを混合し、１００℃の加熱雰囲気下で乾燥させた後、乳鉢で粉砕したものを大気中において３００℃で１時間焼成した。さらに、乳鉢で再度粉砕することにより鉄（Ｆｅ）が担持された窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2，Ｆｅ：０．５重量％）の粉末を得た。
このように作製された鉄（Ｆｅ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）及び上記実施例１〜３と同様に作製した白金（Ｐｔ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）を乳鉢で約１５分間混錬することによって混合粉末を作製した。混合粉末の鉄（Ｆｅ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）と白金（Ｐｔ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）の重量比は、７５：２５（Ｆｅ：Ｎ−ＴｉＯ2：０．３７５重量％、Ｐｔ：Ｎ−ＴｉＯ2：０．１２５重量％）、５０：５０（Ｆｅ：Ｎ−ＴｉＯ2：０．２５重量％、Ｐｔ：Ｎ−ＴｉＯ2：０．２５重量％）及び２５：７５（Ｆｅ：Ｎ−ＴｉＯ2：０．１２５重量％、として、それぞれ実施例４〜６とした。
＜比較例３，４＞
上記混合粉末の鉄（Ｆｅ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）と白金（Ｐｔ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）の重量比を１００：０（Ｆｅ：Ｎ−ＴｉＯ2のみ）、Ｐｔ：Ｎ−ＴｉＯ2：０．３７５重量％）及び０：１００（Ｐｔ：Ｎ−ＴｉＯ2のみ）とした試料を比較例３及び４とした。
上記混合粉末の鉄（Ｆｅ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）と白金（Ｐｔ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）の重量比を１００：０（Ｆｅ：Ｎ−ＴｉＯ2のみ）、Ｐｔ：Ｎ−ＴｉＯ2：０．３７５重量％）及び０：１００（Ｐｔ：Ｎ−ＴｉＯ2のみ）とした試料を比較例３及び４とした。
＜基本特性測定＞
上記混合粉末の銅（Ｃｕ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）と白金（Ｐｔ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）の重量比、及び、混合粉末の鉄（Ｆｅ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）と白金（Ｐｔ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）の重量比は、混合粉末を濃硫酸と塩酸との混合溶液に懸濁させ加熱することで固体成分を完全溶解させた溶液を作製し、その溶液中の含有金属濃度を誘導結合プラズマ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）質量分析法により測定した。
上記混合粉末の銅（Ｃｕ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）と白金（Ｐｔ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）の重量比、及び、混合粉末の鉄（Ｆｅ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）と白金（Ｐｔ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）の重量比は、混合粉末を濃硫酸と塩酸との混合溶液に懸濁させ加熱することで固体成分を完全溶解させた溶液を作製し、その溶液中の含有金属濃度を誘導結合プラズマ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）質量分析法により測定した。
また、上記の製造方法で得られた光触媒体についてＸ線回折測定を行った。Ｘ線回折測定は、Ｃｕ−Ｋα線を用いて行った。その回折線からそのＣｕ−Ｋα線（波長λｎｍ）を用いて測定した回折線の反値幅β（ラジアン）とピーク位置２θ（ラジアン）から以下のシェラー（Scherrer）の式Ｄ＝０.９４・λ／（β・ｃｏｓθ）を用いて以下の一次粒子径Ｄを算出した結果、金属酸化物の一次粒子径Ｄは５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、複数の粒子が凝集して０．０１μｍ以上５０μｍ以下の凝集粒子を形成していることが判明した。
また、これらの光触媒体についてＸＰＳ測定を行った。アルバックファイ社のＰＨＩ−５５００ＭＣによってＭｇ−Ｋα線を用いて測定した。また、測定前に試料のエッチングなどの前処理は実施せず、サンプル表面をそのままの状態で測定した。その結果、窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）の表面又はＸＰＳで分析可能な約３ｎｍまでの内部に窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）が添加されている可能性が見出された。ＸＰＳ測定のスペクトルのケミカルシフトから、窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）は酸素原子と結合した状態又は水酸化物の状態で含有されていると考えられる。特に、大気中において酸化物として安定に存在し得る最大の原子価よりも低い原子価の状態で含有されている可能性が高いと考えられる。または、金属の硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩、リン酸塩、酢酸塩又は塩化物の状態で存在していると考えられる。
また、可視光領域において高い光触媒活性を呈した光触媒に対するＸＰＳ測定のスペクトルから同定したところ、遷移元素又は白金（Ｐｔ）族元素の含有量は、金属に換算して０．００１重量％以上１．５重量％以下であることが好適であった。
なお、本実施の形態において得られた光触媒体が可視光照射下において高い光触媒活性を示す理由としては、酸化チタン（ＴｉＯ2）の表面に担持された遷移元素又は白金（Ｐｔ）族元素の金属化合物が、可視光の照射によって光触媒の内部に発生する電子又は正孔の電荷分離を促進するためであると考えられる。また、光照射によって励起された電子又は正孔の寿命を長くするためとも考えられる。
＜アセトアルデヒド分解能力特性測定＞
実施例１〜６及び比較例１〜４について、それぞれ以下の方法でアセトアルデヒド分解能力特性測定を行った。
実施例１〜６及び比較例１〜４について、それぞれ以下の方法でアセトアルデヒド分解能力特性測定を行った。
ガラス容器中（１０００ｃｃ）に作製した粉末を０．１ｇ入れた後に、内部の空気を乾燥空気で置換した。その後、アセトアルデヒドガスをそれぞれのガラス容器に等モル注入した。具体的には容器中で７５０ｐｐｍ換算となる量の濃いガスをマイクロシリンジで注入した。その後、暗所において１２時間放置してガスを粉末の表面に吸着させた。そして、周囲に紫外線カットフィルタ（富士フィルム、ＳＣ４２）を取り付けた１０Ｗ蛍光管（松下電工社製、ＦＬ１０Ｎ）から波長４１０ｎｍ以上の可視光（強度：約０．９ｍＷ／ｃｍ2）を照射し、内部の二酸化炭素の濃度の生成速度を計測した。その結果は図１および図２のとおりであった。
図１に示すように、実施例１〜３の試料では、比較例１及び２に比べてアセトアルデヒドの分解による二酸化炭素の生成速度が大きかった。すなわち、銅（Ｃｕ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）と白金（Ｐｔ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）とを混合することによって、それぞれを単体で使用する場合に比べてアセトアルデヒドから二酸化炭素への分解速度を向上させることができた。
また、図２に示すように、実施例４〜６の試料では、比較例３及び４に比べてアセトアルデヒドの分解による二酸化炭素の生成速度が大きかった。すなわち、鉄（Ｆｅ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）と白金（Ｐｔ）担持窒素含有酸化チタン（Ｎ−ＴｉＯ2）とを混合することによって、それぞれを単体で使用する場合に比べてアセトアルデヒドから二酸化炭素への分解速度を向上させることができた。
このような作用が得られた理由として以下の２つが推考される。（１）一方の光触媒体によるアセトアルデヒドの分解では、分解が完全に進行するまでの完全分解速度を律速する遅い反応過程があり、他方の光触媒体によりその反応が促進されて、アセトアルデヒドから二酸化炭素までの反応全体としての分解速度が向上した。（２）一方の光触媒の分解能力を低下させる可能性がある中間生成物を他方の光触媒が分解し、それにより一方の光触媒の被毒による分解速度の低下が抑制された。
Claims (6)
- 白金族元素を担持させた窒素含有酸化チタンからなる光触媒物質と、前記白金族元素以外の遷移元素を担持させた窒素含有酸化チタンからなる光触媒物質と、を混合することにより得られる光触媒体。
- 請求項１に記載の光触媒体であって、
前記白金族元素は白金であり、前記遷移元素は銅又は鉄の少なくとも一つである光触媒体。 - 請求項１又は２に記載の光触媒体であって、
前記窒素含有酸化チタンは、窒素の含有原子数比Ｘが０％＜Ｘ＜１３％である光触媒体。 - 請求項１〜３のいずれか１項に記載の光触媒体であって、
前記白金族元素を担持させた窒素含有酸化チタンに対する前記白金族元素の重量比が０．００１重量％以上１．５重量％以下である光触媒体。 - 請求項１〜４のいずれか１項に記載の光触媒体であって、
前記遷移元素を担持させた窒素含有酸化チタンに対する前記遷移元素の重量比が０．００１重量％以上１．５重量％以下である光触媒体。 - 請求項１〜５のいずれか１項に記載の光触媒体であって、
前記白金族元素及び前記遷移元素に対する前記遷移元素の重量割合が２５％以上７５％以下である光触媒体。
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