JP2013150972A - Semiconductor hetero particle and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide semiconductor hetero particles including two different kinds of semiconductor particles and exhibiting a photocatalyst function in a comparatively wide pH range without using a solution type electronic mediator.SOLUTION: Semiconductor hetero particles include first semiconductor particles 2a, second semiconductor particles 2b, metallic particles 3, and an organic group 1. The potential of the conduction band lower end of the first semiconductor particles 2a is more negative than the potential of the valence electron band upper end of the second semiconductor particles 2b. The metallic particles 3 are joined to either one of the first and second semiconductor particles 2a, 2b, and the organic group 1 is bonded to the other of the first and second semiconductor particles 2a, 2b. The organic group 1 has a metal bond functional group, and the metal bond functional group is bonded to the metallic particles 3.

Description

本発明は、半導体ヘテロ粒子およびその製造方法に関し、より詳しくは、2種類の異なる半導体粒子を備える半導体ヘテロ粒子およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor heteroparticle and a method for producing the same, and more particularly to a semiconductor heteroparticle comprising two different types of semiconductor particles and a method for producing the same.

半導体にバンドギャップ以上のエネルギーを有する光を照射すると、価電子帯の電子が伝導帯に励起されるとともに、価電子帯には正孔(ホール)が生成する。このようにして生成した電子は強い還元力を有し、また正孔は強い酸化力を有するため、半導体表面およびその近傍において、分子を還元したり酸化したりすることができる。このような半導体の光触媒作用を利用して、太陽光エネルギーの化学エネルギーへの変換、有機合成、有害物質の分解いった技術の開発が、従来から幅広く行われている。   When the semiconductor is irradiated with light having energy greater than or equal to the band gap, electrons in the valence band are excited to the conduction band and holes are generated in the valence band. Thus generated electrons have a strong reducing power and holes have a strong oxidizing power. Therefore, molecules can be reduced or oxidized on the semiconductor surface and in the vicinity thereof. Development of technologies such as conversion of solar energy into chemical energy, organic synthesis, and decomposition of toxic substances has been extensively performed using the photocatalytic action of semiconductors.

例えば、半導体光触媒を用いて水から水素を生成させる技術は、クリーンエネルギーの生産を目的として幅広く研究されており、このような技術も光触媒反応を利用した技術の1つである。従来の半導体光触媒を用いた水素生成技術は、1種類の半導体光触媒が、水の酸化反応と還元反応の両方の反応の触媒として機能させる必要があるため、価電子帯上端の電位がO/OH(塩基性溶液中)またはO/HO(中性もしくは酸性溶液中)の酸化還元電位よりポジティブ(貴、すなわち、より真空準位から離れたもの)であり、且つ伝導帯下端の電位がHO/H(中性もしくは塩基性溶液中)またはH/H(酸性溶液中)の酸化還元電位よりネガティブ(卑、すなわち、より真空準位に近いもの)であることが必要であった。このため、従来の光触媒を用いた水素生成技術においては、利用できる半導体光触媒が前記条件を満たすものに限定されていた。 For example, a technique for generating hydrogen from water using a semiconductor photocatalyst has been extensively studied for the purpose of producing clean energy, and such a technique is also one of techniques using a photocatalytic reaction. In the conventional hydrogen generation technology using a semiconductor photocatalyst, one kind of semiconductor photocatalyst needs to function as a catalyst for both the oxidation reaction and the reduction reaction of water, so that the potential at the upper end of the valence band is O 2 / OH (in basic solution) or O 2 / H 2 O (in neutral or acidic solution) positive (noble, ie, more distant from the vacuum level) than the redox potential, and lower end of conduction band Is more negative than the redox potential of H 2 O / H 2 (in neutral or basic solution) or H + / H 2 (in acidic solution) (base, ie closer to the vacuum level) It was necessary. For this reason, in the hydrogen generation technology using the conventional photocatalyst, the semiconductor photocatalyst which can be utilized was limited to the thing which satisfy | fills the said conditions.

そこで、2種類の半導体光触媒を用い、一方の半導体光触媒で水の酸化反応を行い、他方の半導体光触媒で水の還元反応(水素生成反応)を行う複合反応系が提案されている。この複合反応系においては、各半導体光触媒は、酸化反応と還元反応とがそれぞれ進行するポテンシャルを有していればよく、前記の1種類の半導体光触媒を用いる場合に比べて、利用できる半導体光触媒の選択範囲が拡大する。   Therefore, a composite reaction system has been proposed in which two types of semiconductor photocatalysts are used, one of the semiconductor photocatalysts performs a water oxidation reaction, and the other semiconductor photocatalyst performs a water reduction reaction (hydrogen generation reaction). In this composite reaction system, each semiconductor photocatalyst has only to have a potential that allows an oxidation reaction and a reduction reaction to proceed. Compared to the case of using one kind of semiconductor photocatalyst, the available semiconductor photocatalyst can be used. The selection range is expanded.

例えば、特開2005−199187号公報(特許文献1)には、酸素生成系光触媒と水素生成系光触媒とを組み合わせた光触媒系が開示されている。この光触媒系においては、Fe3+/Fe2+レドックス系を形成するFe化合物を添加して両光触媒間の電子移動を促進させている。このようなFe化合物は溶液系電子メディエーターと呼ばれ、電子伝達機能を有するものである。しかしながら、溶液系電子メディエーターは使用する光触媒の種類に依存するため、利用できる半導体光触媒の選択範囲が拡大したとしても、利用できる溶液系電子メディエーターの種類が制限される傾向にある。また、溶液系電子メディエーターによる電子伝達は、溶液中での溶液系電子メディエーターの拡散に起因するものであるため、反応速度の向上には限界があった。 For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-199187 (Patent Document 1) discloses a photocatalyst system in which an oxygen generation photocatalyst and a hydrogen generation photocatalyst are combined. In this photocatalyst system, an Fe compound forming an Fe 3+ / Fe 2+ redox system is added to promote electron transfer between the photocatalysts. Such an Fe compound is called a solution-type electron mediator and has an electron transfer function. However, since solution-type electron mediators depend on the type of photocatalyst used, even if the range of available semiconductor photocatalysts is expanded, the types of available solution-type electron mediators tend to be limited. Further, since the electron transfer by the solution-type electron mediator is caused by the diffusion of the solution-type electron mediator in the solution, there is a limit to the improvement of the reaction rate.

また、Y.Sasakiらは、酸素生成系光触媒と水素生成系光触媒とを酸性雰囲気下で静電的に凝集させた光触媒を提案している(非特許文献1)。この光触媒においては、電子メディエーターを使用せずに、酸素生成系光触媒と水素生成系光触媒との間で直接電子伝達を可能としている。しかしながら、この光触媒においても、光触媒機能が発現するpHは、両光触媒が互いに電荷的に引き合う範囲に限られるという問題があった。   Y. Sasaki et al. Have proposed a photocatalyst obtained by electrostatically aggregating an oxygen-generating photocatalyst and a hydrogen-generating photocatalyst in an acidic atmosphere (Non-patent Document 1). This photocatalyst enables direct electron transfer between the oxygen generating photocatalyst and the hydrogen generating photocatalyst without using an electron mediator. However, even in this photocatalyst, there is a problem that the pH at which the photocatalytic function is manifested is limited to a range in which both photocatalysts attract each other.

さらに、A.Iwaseらは、酸素生成系光触媒と水素生成系光触媒とを光還元したグラフェンオキシドを用いて結合した光触媒を提案している(非特許文献2)。この光触媒においては、前記グラフェンオキシドが固体系電子メディエーターとして作用する。しかしながら、この光触媒において、光触媒機能が発現するpHは、両光触媒が互いに電荷的に引き合う範囲に限られるという問題があった。   In addition, A. Iwase et al. Have proposed a photocatalyst in which an oxygen-generating photocatalyst and a hydrogen-generating photocatalyst are combined using graphene oxide obtained by photoreduction (Non-patent Document 2). In this photocatalyst, the graphene oxide acts as a solid electron mediator. However, this photocatalyst has a problem that the pH at which the photocatalytic function is expressed is limited to a range in which both photocatalysts are attracted to each other.

特開2005−199187号公報JP 2005-199187 A

Y.Sasakiら、J.Phys.Chem.C、2009年、113巻、17536〜17542頁Y. Sasaki et al. Phys. Chem. C, 2009, 113, 17536-17542 A.Iwaseら、J.Am.Chem.Soc.、2011年、133巻、11054〜11057頁A. Iwase et al. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11054-11057.

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、2種類の異なる半導体粒子を備えており、溶液系電子メディエーターを使用せず、比較的広いpH範囲で光触媒機能が発現する半導体ヘテロ粒子、およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, has two different types of semiconductor particles, and does not use a solution-based electron mediator, and exhibits a photocatalytic function in a relatively wide pH range. An object is to provide semiconductor hetero particles and a method for producing the same.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、2種類の異なる半導体粒子を金属粒子および有機基を介して接合することによって、光触媒機能を発現する半導体ヘテロ粒子が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors can obtain semiconductor hetero particles that exhibit a photocatalytic function by joining two different types of semiconductor particles through metal particles and organic groups. As a result, the present invention has been completed.

すなわち、本発明の第1の半導体ヘテロ粒子は、
第1の半導体粒子と第2の半導体粒子と金属粒子と有機基とを備えており、
前記第1の半導体粒子の伝導帯下端の電位が前記第2の半導体粒子の価電子帯上端の電位よりネガティブであり、
前記金属粒子が前記第1および第2の半導体粒子のうちの一方の半導体粒子に接合しており、
前記有機基が前記第1および第2の半導体粒子のうちの他方の半導体粒子に結合しており、
前記有機基が金属結合官能基を有しており且つ該金属結合官能基が前記金属粒子と結合している、ことを特徴とするものである。この第1の半導体ヘテロ粒子においては、前記金属粒子が前記第1および第2の半導体粒子のうちの一方の半導体粒子に担持されていることが好ましい。
That is, the first semiconductor heteroparticle of the present invention is
A first semiconductor particle, a second semiconductor particle, a metal particle, and an organic group;
The potential at the lower end of the conduction band of the first semiconductor particles is more negative than the potential at the upper end of the valence band of the second semiconductor particles;
The metal particles are bonded to one of the first and second semiconductor particles;
The organic group is bonded to the other semiconductor particle of the first and second semiconductor particles;
The organic group has a metal bond functional group, and the metal bond functional group is bonded to the metal particle. In the first semiconductor heteroparticle, it is preferable that the metal particle is supported on one of the first and second semiconductor particles.

また、本発明の第2の半導体ヘテロ粒子は、
第1の半導体粒子と第2の半導体粒子と第1の金属粒子と第2の金属粒子と有機基とを備えており、
前記第1の半導体粒子の伝導帯下端の電位が前記第2の半導体粒子の価電子帯上端の電位よりネガティブであり、
前記第1および第2の金属粒子がそれぞれ前記第1および第2の半導体粒子に接合しており、
前記有機基が第1の金属結合官能基および第2の金属結合官能基を有しており且つ該第1および第2の金属結合官能基がそれぞれ前記第1および第2の金属粒子と結合している、ことを特徴とするものである。この第2の半導体ヘテロ粒子においては、前記第1および第2の金属粒子がそれぞれ前記第1および第2の半導体粒子に担持されていることが好ましい。
The second semiconductor heteroparticle of the present invention is
A first semiconductor particle, a second semiconductor particle, a first metal particle, a second metal particle, and an organic group;
The potential at the lower end of the conduction band of the first semiconductor particles is more negative than the potential at the upper end of the valence band of the second semiconductor particles;
The first and second metal particles are bonded to the first and second semiconductor particles, respectively;
The organic group has a first metal binding functional group and a second metal binding functional group, and the first and second metal binding functional groups bind to the first and second metal particles, respectively. It is characterized by that. In the second semiconductor heteroparticle, it is preferable that the first and second metal particles are supported on the first and second semiconductor particles, respectively.

さらに、本発明の第3の半導体ヘテロ粒子は、
第1の半導体粒子と第2の半導体粒子と第1の有機基と第2の有機基と金属粒子とを備えており、
前記第1の半導体粒子の伝導帯下端の電位が前記第2の半導体粒子の価電子帯上端の電位よりネガティブであり、
前記第1および第2の有機基がそれぞれ前記第1および第2の半導体粒子に結合しており、
前記第1および第2の有機基がそれぞれ第1および第2の金属結合官能基を有しており且つ前記金属粒子が前記第1の金属結合官能基と前記第2の金属結合官能基とに結合している、ことを特徴とするものである。
Furthermore, the third semiconductor heteroparticle of the present invention is
A first semiconductor particle, a second semiconductor particle, a first organic group, a second organic group, and a metal particle;
The potential at the lower end of the conduction band of the first semiconductor particles is more negative than the potential at the upper end of the valence band of the second semiconductor particles;
The first and second organic groups are bonded to the first and second semiconductor particles, respectively;
The first and second organic groups have first and second metal binding functional groups, respectively, and the metal particles are in the first metal binding functional group and the second metal binding functional group, respectively. It is characterized by being connected.

本発明の第1の半導体ヘテロ粒子の製造方法は、
第1の半導体粒子と第2の半導体粒子と金属粒子と有機基とを備えており、前記第1の半導体粒子の伝導帯下端の電位が前記第2の半導体粒子の価電子帯上端の電位よりネガティブである半導体ヘテロ粒子の製造方法であって、
前記第1および第2の半導体粒子のうちの一方の半導体粒子に金属粒子を接合させる工程と、
前記第1および第2の半導体粒子のうちの他方の半導体粒子と金属結合官能基を有する有機分子とを混合して、前記金属結合官能基を有する有機基が結合している半導体粒子を調製する工程と、
前記金属粒子が接合している半導体粒子と前記金属結合官能基を有する有機基が結合している半導体粒子とを混合して、前記金属粒子と前記金属結合官能基とを結合させる工程と、を含むことを特徴とするものである。
The method for producing the first semiconductor heteroparticle of the present invention comprises:
A first semiconductor particle, a second semiconductor particle, a metal particle, and an organic group, wherein the potential at the lower end of the conduction band of the first semiconductor particle is higher than the potential at the upper end of the valence band of the second semiconductor particle. A method for producing negative semiconductor heteroparticles, comprising:
Bonding metal particles to one of the first and second semiconductor particles;
The other semiconductor particle of the first and second semiconductor particles is mixed with an organic molecule having a metal bond functional group to prepare a semiconductor particle to which the organic group having a metal bond functional group is bonded. Process,
Mixing the semiconductor particles to which the metal particles are bonded and the semiconductor particles to which the organic groups having the metal bonding functional groups are bonded to bond the metal particles to the metal bonding functional groups; It is characterized by including.

この第1の半導体ヘテロ粒子の製造方法の前記金属粒子を接合させる工程においては、第1および第2の半導体粒子のうちの一方の半導体粒子に金属粒子を担持させることが好ましい。   In the step of joining the metal particles in the method for producing the first semiconductor heteroparticle, it is preferable to support the metal particles on one of the first and second semiconductor particles.

また、本発明の第2の半導体ヘテロ粒子の製造方法は、
第1の半導体粒子と第2の半導体粒子と第1の金属粒子と第2の金属粒子と有機基とを備えており、前記第1の半導体粒子の伝導帯下端の電位が前記第2の半導体粒子の価電子帯上端の電位よりネガティブである半導体ヘテロ粒子の製造方法であって、
第1の半導体粒子に第1の金属粒子を接合させる工程と、
第2の半導体粒子に第2の金属粒子を接合させる工程と、
前記金属粒子が接合している第1および第2の半導体粒子のうちの一方の半導体粒子と、第1の金属結合官能基および第2の金属結合官能基を有する有機分子とを混合して、前記金属粒子と前記第1および第2の金属結合官能基のうちの一方の金属結合官能基とを結合させ、前記金属粒子が接合し且つ該金属粒子に前記第1および第2の金属結合官能基のうちの他方の金属結合官能基を有する有機基が結合している半導体粒子を調製する工程と、
前記金属粒子が接合している第1および第2の半導体粒子のうちの他方の半導体粒子と、前記金属粒子が接合し且つ該金属粒子に前記他方の金属結合官能基を有する有機基が結合している半導体粒子とを混合して、前記他方の半導体粒子に接合している金属粒子と前記他方の金属結合官能基とを結合させる工程と、
を含むことを特徴とするものである。
In addition, the second method for producing a semiconductor heteroparticle of the present invention includes:
1st semiconductor particle, 2nd semiconductor particle, 1st metal particle, 2nd metal particle, and organic group are provided, and the electric potential of the conduction band lower end of said 1st semiconductor particle is said 2nd semiconductor A method for producing a semiconductor heteroparticle that is more negative than the potential at the top of the valence band of the particle,
Bonding the first metal particles to the first semiconductor particles;
Bonding the second metal particles to the second semiconductor particles;
One of the first and second semiconductor particles to which the metal particles are bonded is mixed with an organic molecule having a first metal-bonded functional group and a second metal-bonded functional group, The metal particles are bonded to one of the first and second metal-bonding functional groups, the metal particles are bonded, and the metal particles are bonded to the first and second metal-bonding functional groups. Preparing a semiconductor particle to which an organic group having the other metal-bonded functional group of the group is bonded;
The other semiconductor particle of the first and second semiconductor particles bonded to the metal particle is bonded to the organic group bonded to the metal particle and having the other metal-bonded functional group. Mixing the semiconductor particles being bonded, and bonding the metal particles bonded to the other semiconductor particles and the other metal-binding functional group;
It is characterized by including.

この第2の半導体ヘテロ粒子の製造方法の前記第1の金属粒子を接合せしめる工程においては、第1の半導体粒子に第1の金属粒子を担持させることが好ましく、前記第2の金属粒子を接合せしめる工程においては、第2の半導体粒子に第2の金属粒子を担持させることが好ましい。   In the step of bonding the first metal particles in the method for producing the second semiconductor heteroparticle, it is preferable that the first metal particles are supported on the first semiconductor particles, and the second metal particles are bonded. In the caulking step, it is preferable to support the second metal particles on the second semiconductor particles.

さらに、本発明の第3の半導体ヘテロ粒子の製造方法は、
第1の半導体粒子と第2の半導体粒子と第1の有機基と第2の有機基と金属粒子とを備えており、前記第1の半導体粒子の伝導帯下端の電位が前記第2の半導体粒子の価電子帯上端の電位よりネガティブである半導体ヘテロ粒子の製造方法であって、
第1の半導体粒子と第1の金属結合官能基を有する有機分子とを混合して、前記金属結合官能基を有する第1の有機基が結合している第1の半導体粒子を調製する工程と、
第2の半導体粒子と第2の金属結合官能基を有する有機分子とを混合して、前記金属結合官能基を有する第2の有機基が結合している第2の半導体粒子を調製する工程と、
前記第1および第2の有機基のうちの一方の有機基が結合している半導体粒子と金属粒子とを混合して、前記有機基中の金属結合官能基と前記金属粒子とを結合させ、前記有機基が結合し且つ該有機基中の金属結合官能基に前記金属粒子が結合している半導体粒子を調製する工程と、
前記第1および第2の有機基のうちの他方の有機基が結合している半導体粒子と、前記有機基が結合し且つ該有機基中の金属結合官能基に前記金属粒子が結合している半導体粒子とを混合して、前記他方の有機基中の金属結合官能基と前記金属粒子とを結合させる工程と、を含むことを特徴とするものである。
Furthermore, the third method for producing a semiconductor heteroparticle of the present invention is as follows.
1st semiconductor particle, 2nd semiconductor particle, 1st organic group, 2nd organic group, and metal particle are provided, and the electric potential of the conduction band lower end of said 1st semiconductor particle is said 2nd semiconductor A method for producing a semiconductor heteroparticle that is more negative than the potential at the top of the valence band of the particle,
Mixing first semiconductor particles and organic molecules having a first metal-binding functional group to prepare first semiconductor particles to which the first organic group having the metal-binding functional group is bonded; ,
Mixing second semiconductor particles and organic molecules having a second metal-bonded functional group to prepare second semiconductor particles to which the second organic group having the metal-bonded functional group is bonded; ,
Mixing the semiconductor particles and the metal particles to which one organic group of the first and second organic groups is bonded, and bonding the metal-bonded functional group in the organic group and the metal particles; Preparing a semiconductor particle to which the organic group is bonded and the metal particle is bonded to a metal bonding functional group in the organic group;
The semiconductor particle to which the other organic group of the first and second organic groups is bonded, the organic group is bonded, and the metal particle is bonded to the metal bonding functional group in the organic group. And mixing the semiconductor particles to bond the metal particles to the metal-bonded functional group in the other organic group.

なお、本発明において、「結合」は「吸着」を包含する概念であり、前記「吸着」は、一般的には、脱離を伴わない、非可逆的なものを意味する。   In the present invention, “bond” is a concept including “adsorption”, and the “adsorption” generally means irreversible without desorption.

また、本発明の半導体ヘテロ粒子において光触媒機能が発現する理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、本発明の半導体ヘテロ粒子においては、2種類の半導体粒子を接合している金属粒子と有機基との間の相互作用により、前記2種類の半導体粒子が接触または近接した状態となると推察される。このような状態の半導体ヘテロ粒子の光照射を行うと、一方の半導体粒子(第1の半導体粒子)において光励起した電子が、この第1の半導体粒子の伝導帯下端の電位に比べて価電子帯上端の電位がポジティブな半導体粒子(第2の半導体粒子)へ効率よく移動すると推察される。その結果、前記第1の半導体粒子の表面およびその近傍では光酸化反応が起こりやすく、また、前記第2の半導体粒子の表面およびその近傍では第2の半導体粒子で光励起した電子による光還元反応が起こりやすいため、前記第1および第2の半導体粒子を備える本発明の半導体ヘテロ粒子において光触媒機能が発現すると推察される。   The reason why the photocatalytic function is manifested in the semiconductor heteroparticle of the present invention is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. That is, in the semiconductor heteroparticle of the present invention, it is assumed that the two kinds of semiconductor particles are in contact or close to each other due to the interaction between the metal particles joining the two kinds of semiconductor particles and the organic group. The When the semiconductor heteroparticle in such a state is irradiated with light, the electron excited in one semiconductor particle (first semiconductor particle) has a valence band compared to the potential at the lower end of the conduction band of the first semiconductor particle. It is presumed that the potential at the upper end moves efficiently to positive semiconductor particles (second semiconductor particles). As a result, a photo-oxidation reaction is likely to occur at the surface of the first semiconductor particle and its vicinity, and a photoreduction reaction by electrons photoexcited by the second semiconductor particle at and near the surface of the second semiconductor particle. Since it is likely to occur, it is presumed that the photocatalytic function is expressed in the semiconductor heteroparticle of the present invention including the first and second semiconductor particles.

本発明によれば、2種類の異なる半導体粒子を備えている半導体ヘテロ粒子において、溶液系電子メディエーターを使用せず、比較的広いpH範囲で光触媒機能を発現させることが可能となる。また、このような半導体ヘテロ粒子を容易に製造することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to develop a photocatalytic function in a relatively wide pH range without using a solution-based electron mediator in a semiconductor heteroparticle having two different types of semiconductor particles. Moreover, it becomes possible to easily manufacture such semiconductor hetero particles.

本発明の半導体ヘテロ粒子の好適な一実施態様を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the suitable one embodiment of the semiconductor heteroparticle of this invention. 本発明の半導体ヘテロ粒子の他の好適な一実施態様を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows other suitable one Embodiment of the semiconductor heteroparticle of this invention. 本発明の半導体ヘテロ粒子のさらに他の好適な一実施態様を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows another suitable one Embodiment of the semiconductor heteroparticle of this invention. Au担持窒素ドープ酸化タンタル粒子の反射電子像を示す高分解能電界放出形走査電子顕微鏡写真である。2 is a high-resolution field emission scanning electron micrograph showing a reflected electron image of Au-supported nitrogen-doped tantalum oxide particles. ATR法により測定した粒子のFT−IRスペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the FT-IR spectrum of the particle | grains measured by ATR method.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.

<半導体ヘテロ粒子>
先ず、本発明の半導体ヘテロ粒子について説明する。本発明の第1の半導体ヘテロ粒子は、第1の半導体粒子と第2の半導体粒子と金属粒子と有機基とを備えるものである。また、本発明の第2の半導体ヘテロ粒子は、第1の半導体粒子と第2の半導体粒子と第1の金属粒子と第2の金属粒子と有機基とを備えるものである。さらに、本発明の第3の半導体ヘテロ粒子は、第1の半導体粒子と第2の半導体粒子と第1の有機基と第2の有機基と金属粒子とを備えるものである。
<Semiconductor heteroparticle>
First, the semiconductor heteroparticle of the present invention will be described. The first semiconductor heteroparticle of the present invention comprises a first semiconductor particle, a second semiconductor particle, a metal particle, and an organic group. The second semiconductor heteroparticle of the present invention includes the first semiconductor particle, the second semiconductor particle, the first metal particle, the second metal particle, and an organic group. Furthermore, the 3rd semiconductor heteroparticle of this invention is equipped with a 1st semiconductor particle, a 2nd semiconductor particle, a 1st organic group, a 2nd organic group, and a metal particle.

(半導体粒子)
本発明の第1〜第3の半導体ヘテロ粒子は、第1の半導体粒子と第2の半導体粒子の2種類の異なる半導体粒子を備えるものである。前記第1と第2の半導体粒子は、第1の半導体粒子の伝導帯下端の電位が第2の半導体粒子の価電子帯上端の電位よりネガティブ(卑、すなわち、より真空準位に近いもの)であり、好ましくはその電位差が0.1eV以上である、という関係を有するものである。第1の半導体粒子の伝導帯下端の電位と第2の半導体粒子の価電子帯上端の電位とがこのような電位差を有することによって、第1の半導体粒子において光励起した電子が、第2の半導体粒子の価電子帯へ移動し、その電子が再び第2の半導体粒子の伝導体に光励起する、という2段階光励起システムが形成される。
(Semiconductor particles)
The 1st-3rd semiconductor heteroparticle of this invention is equipped with two types of different semiconductor particles, a 1st semiconductor particle and a 2nd semiconductor particle. In the first and second semiconductor particles, the potential at the lower end of the conduction band of the first semiconductor particle is more negative than the potential at the upper end of the valence band of the second semiconductor particle (base, that is, closer to the vacuum level). Preferably, the potential difference is 0.1 eV or more. Since the potential at the lower end of the conduction band of the first semiconductor particle and the potential at the upper end of the valence band of the second semiconductor particle have such a potential difference, electrons photoexcited in the first semiconductor particle are converted into the second semiconductor. A two-stage photoexcitation system is formed in which the particles move to the valence band of the particles and the electrons are photoexcited again to the conductor of the second semiconductor particle.

本発明にかかる半導体粒子のバンドギャップとしては特に制限はないが、4.0eV以下が好ましい。このようなバンドギャップを有する半導体粒子は波長300〜1000nmの光を吸収して、電子と正孔を形成することができる。また、本発明にかかる半導体粒子は、n型半導体であってもp型半導体であってもよい。   Although there is no restriction | limiting in particular as a band gap of the semiconductor particle concerning this invention, 4.0 eV or less is preferable. Semiconductor particles having such a band gap can absorb light having a wavelength of 300 to 1000 nm to form electrons and holes. The semiconductor particles according to the present invention may be an n-type semiconductor or a p-type semiconductor.

このような半導体粒子として、例えば、各種金属の酸化物(金属が部分的に酸化されているものを含む)、複合酸化物(金属が部分的に酸化されているものを含む)、窒化物(金属が部分的に窒化されているものを含む)、酸窒化物(金属酸化物が部分的に窒化されているもの、金属窒化物が部分的に酸化されているものを含む)、硫化物(金属が部分的に硫化されているものを含む)、酸硫化物(金属酸化物が部分的に硫化されているもの、金属硫化物が部分的に酸化されているものを含む)、窒弗化物(金属窒化物が部分的に弗化されているもの、金属弗化物が部分的に窒化されているものを含む)、酸弗化物(金属酸化物が部分的に弗化されているもの、金属弗化物が部分的に酸化されているものを含む)、酸窒素弗化物(金属酸窒化物が部分的に弗化されているもの、金属酸弗化物が部分的に窒化されているもの、金属窒弗化物が部分的に酸化されているものを含む)、炭化物(金属が部分的に炭化されているものを含む)、炭素含有酸化物(金属が部分的に酸化されているものを含む)、リン化合物、シリサイド化合物半導体などが挙げられる。また、本発明にかかる半導体粒子には、窒素、硫黄、炭素、リン、金属元素のうち少なくとも1種の元素がドープされていてもよい。   Examples of such semiconductor particles include oxides of various metals (including those in which the metal is partially oxidized), composite oxides (including those in which the metal is partially oxidized), nitrides ( Including those in which the metal is partially nitrided), oxynitrides (including those in which the metal oxide is partially nitrided, and those in which the metal nitride is partially oxidized), sulfides (including Including those in which the metal is partially sulfided), oxysulfides (including those in which the metal oxide is partially sulfided, and those in which the metal sulfide is partially oxidized), nitrogen fluorides (Including those in which metal nitrides are partially fluorinated, those in which metal fluorides are partially nitrided), oxyfluorides (in which metal oxides are partially fluorinated, metals Including those in which the fluoride is partially oxidized), oxynitride fluoride (metal oxynitridation) Including partially fluorinated, metal oxyfluoride partially nitrided, metal oxyfluoride partially oxidized, and carbide (metal is partially carbonized) Carbon-containing oxides (including those in which the metal is partially oxidized), phosphorus compounds, silicide compound semiconductors, and the like. Moreover, the semiconductor particles according to the present invention may be doped with at least one element among nitrogen, sulfur, carbon, phosphorus, and metal elements.

さらに具体的な半導体粒子としては、チタン化合物、タンタル化合物、鉄化合物、亜鉛化合物、銅化合物などが挙げられる。前記チタン化合物としては特に制限はないが、TiO、M−TiO(元素MをドープしたTiOを表し、元素Mとしては、N、S、F、Ni、Ru、Rh、Fe、Cu、Coなどが挙げられる。)、SrTiO、M−SrTiO(元素MをドープしたSrTiOを表し、元素Mとしては、Cr、Mn、Ru、Rh、Irなどが挙げられる。)、CaTiO、SrTi、SrTi、KLaTi10、RbLaTi10、CsLaTi10、CsLaTiNbO10、LaTiO、LaTi、LaTi、NaTi13、KTi13、KTiNbOなどが挙げられる。 More specific semiconductor particles include titanium compounds, tantalum compounds, iron compounds, zinc compounds, copper compounds, and the like. It is not particularly limited, but as the titanium compound, TiO 2, M-TiO 2 (represents TiO 2 where the element M doped, as the element M, N, S, F, Ni, Ru, Rh, Fe, Cu, Co, etc.), SrTiO 3 , M-SrTiO 3 (represents SrTiO 3 doped with the element M, and examples of the element M include Cr, Mn, Ru, Rh, Ir, etc.), CaTiO 3 , Sr 3 Ti 2 O 7 , Sr 4 Ti 3 O 7 , K 2 La 2 Ti 3 O 10 , Rb 2 La 2 Ti 3 O 10 , Cs 2 La 2 Ti 3 O 10 , CsLaTi 2 NbO 10 , La 2 TiO 5 La 2 Ti 3 O 9 , La 2 Ti 2 O 7 , Na 2 Ti 6 O 13 , K 2 Ti 6 O 13 , KTiNbO 5 and the like.

前記タンタル化合物としては特に制限はないが、Ta、N−Ta(窒素ドープ酸化タンタル)、TaON、Ta、CaTaON、SrTaON、BaTaON、LaTaON、YTaN、InTaO、Ni−TaO(ニッケルドープTaO)などが挙げられる。前記鉄化合物としては特に制限はないが、Fe、M−Fe(元素MをドープしたFeを表し、元素Mとしては、N、Zn、(N,Zn)、Cu、Ni、Ti、Si、Nbなどが挙げられる。)、CaFe、CuFe、CuFeO、ZnFeなどが挙げられる。 It is not particularly limited as the tantalum compound, Ta 2 O 5, N- Ta 2 O 5 ( nitrogen-doped tantalum oxide), TaON, Ta 3 N 5 , CaTaO 2 N, SrTaO 2 N, BaTaO 2 N, LaTaO 2 N, Y 2 Ta 2 O 5 N, InTaO 4, Ni-TaO 4 ( nickel doped TaO 4), and the like. Is not particularly limited as the iron compound represents Fe 2 O 3, M-Fe 2 O 3 (Fe 2 O 3 in which the element M doped, as the element M, N, Zn, (N , Zn), Cu, Ni, Ti, Si, Nb, etc.), CaFe 2 O 4 , CuFe 2 O 4 , CuFeO 2 , ZnFe 2 O 4 and the like.

前記亜鉛化合物としては特に制限はないが、ZnS、Ni−ZnS(ニッケルドープ硫化亜鉛)などが挙げられる。前記銅化合物としては特に制限はないが、CuO、CuO、CuBi、CuI、Cu(InGa)S、Cu(InGa)Se、CuGaS、CuGaSSe、CuGaSe、Cu−Zn−S系化合物、Cu−ZnS系化合物、Cu−Zn−Sn−S系化合物、Cu−Sn−S系化合物、Cu−In−Ga−Se系化合物、Cu−In−Ga−S系化合物、Cu−In−Se系化合物などが挙げられる。 Although there is no restriction | limiting in particular as said zinc compound, ZnS, Ni-ZnS (nickel dope zinc sulfide) etc. are mentioned. Is not particularly limited as the copper compound, Cu 2 O, CuO, CuBi 2 O 4, CuI, Cu (InGa) S 2, Cu (InGa) Se 2, CuGaS 2, CuGaSSe, CuGaSe 2, Cu-Zn- S-based compound, Cu-ZnS-based compound, Cu-Zn-Sn-S-based compound, Cu-Sn-S-based compound, Cu-In-Ga-Se-based compound, Cu-In-Ga-S-based compound, Cu- In-Se compounds are exemplified.

また、WO、BiVO、BiMoO、Nb、NiO、ZnO、SnO、ZrO、CeO、ZrO/CeO固溶体などの金属酸化物や、InP、InAs、GaP、GaAs、GaAsP、GaN、GaInAsP、GaSb、CdS、CdSe、Si、SiC、Ge、SiC、各種金属(Mo、W、Ti、Co、Ni、Feなど)のシリサイドなどの化合物半導体も、本発明にかかる半導体粒子として使用することができる。 In addition, metal oxides such as WO 3 , BiVO 4 , Bi 2 MoO 6 , Nb 2 O 5 , NiO, ZnO, SnO 2 , ZrO 2 , CeO 2 , ZrO 2 / CeO 2 solid solution, InP, InAs, GaP, Compound semiconductors such as GaAs, GaAsP, GaN, GaInAsP, GaSb, CdS, CdSe, Si, SiC, Ge, SiC, and silicides of various metals (Mo, W, Ti, Co, Ni, Fe, etc.) also apply to the present invention. It can be used as semiconductor particles.

本発明にかかる半導体粒子の平均一次粒子径としては特に制限はないが、100μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましい。平均一次粒子径が前記上限を超えると、粒子の比表面積が減少し、粒子同士の接触確率が低下する傾向にある。なお、平均一次粒子径の下限は特に制限はないが、通常1nm以上である。半導体粒子の一次粒子径は、X線回折(XRD)測定、透過型電子顕微鏡(TEM)観察、走査型電子顕微鏡(SEM)観察などの公知の方法によって測定することができる。また、本発明において、半導体粒子の形状は特に制限されない。   Although there is no restriction | limiting in particular as an average primary particle diameter of the semiconductor particle concerning this invention, 100 micrometers or less are preferable and 10 micrometers or less are more preferable. When the average primary particle diameter exceeds the upper limit, the specific surface area of the particles decreases, and the contact probability between the particles tends to decrease. The lower limit of the average primary particle diameter is not particularly limited, but is usually 1 nm or more. The primary particle diameter of the semiconductor particles can be measured by a known method such as X-ray diffraction (XRD) measurement, transmission electron microscope (TEM) observation, or scanning electron microscope (SEM) observation. In the present invention, the shape of the semiconductor particles is not particularly limited.

また、本発明にかかる半導体粒子の比表面積としては特に制限はないが、5m/g以上が好ましい。比表面積が前記下限未満になると、粒子同士の接触確率や光触媒活性が低下する傾向にある。 Moreover, there is no restriction | limiting in particular as a specific surface area of the semiconductor particle concerning this invention, However, 5 m < 2 > / g or more is preferable. When the specific surface area is less than the lower limit, the contact probability between particles and the photocatalytic activity tend to decrease.

本発明の半導体ヘテロ粒子において、このような第1および第2の半導体粒子の含有量としては特に制限はないが、第1の半導体粒子と第2の半導体粒子との質量比が第1:第2=1:20〜20:1であることが好ましく、1:10〜10:1がより好ましい。第1の半導体粒子と第2の半導体粒子との質量比が前記範囲を逸脱すると、第1の半導体粒子で光励起した電子が第2の半導体粒子に効率的に移動しにくくなる傾向にある。   In the semiconductor heteroparticle of the present invention, the content of the first and second semiconductor particles is not particularly limited, but the mass ratio of the first semiconductor particle to the second semiconductor particle is first: first. 2 = 1: 20 to 20: 1 is preferable, and 1:10 to 10: 1 is more preferable. When the mass ratio between the first semiconductor particles and the second semiconductor particles deviates from the above range, the electrons photoexcited by the first semiconductor particles tend to be difficult to efficiently move to the second semiconductor particles.

(金属粒子)
本発明の第1の半導体ヘテロ粒子においては、第1および第2の半導体粒子のうちの一方の半導体粒子に金属粒子が接合(好ましくは、担持)している。また、本発明の第2の半導体ヘテロ粒子においては、第1および第2の半導体粒子のそれぞれに第1および第2の金属粒子が接合(好ましくは、担持)している。さらに、本発明の第3の半導体ヘテロ粒子においては、後述する第1および第2の有機基の両方の金属結合官能基に金属粒子が結合しており、半導体粒子には直接的に接合されていない。
(Metal particles)
In the first semiconductor hetero particles of the present invention, metal particles are bonded (preferably supported) to one of the first and second semiconductor particles. In the second semiconductor heteroparticle of the present invention, the first and second metal particles are bonded (preferably supported) to the first and second semiconductor particles, respectively. Furthermore, in the third semiconductor heteroparticle of the present invention, metal particles are bonded to both metal bonding functional groups of the first and second organic groups described later, and are directly bonded to the semiconductor particles. Absent.

これらの金属粒子としては、周期表第8〜11族に属する金属が挙げられ、具体的には、Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Pt、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Irが挙げられる。これらの金属の中でも、電子を効率的に移動させることが可能であるという観点から、Au、Pd,Ag、Ptが好ましい。本発明にかかる金属粒子においては、これらの金属は1種が単独で含まれていても2種以上が含まれていてもよい。また、本発明の第2の半導体ヘテロ粒子においては、第1および第2の半導体粒子が同種の金属からなるものであっても、異なる種類の金属からなるものであってもよい。   Examples of these metal particles include metals belonging to Groups 8 to 11 of the periodic table, and specifically include Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, Fe, Ru, Os, Co, Rh, and Ir. Can be mentioned. Among these metals, Au, Pd, Ag, and Pt are preferable from the viewpoint that electrons can be efficiently moved. In the metal particle concerning this invention, these metals may be contained individually by 1 type, or 2 or more types may be contained. In the second semiconductor heteroparticle of the present invention, the first and second semiconductor particles may be made of the same kind of metal or different kinds of metals.

本発明の半導体ヘテロ粒子において、このような金属は、その全てがメタル状態で存在していてもよいし、その一部が酸化物や水酸化物といったメタル状態以外の状態に変化していてもよい。   In the semiconductor heteroparticle of the present invention, all of such metals may exist in a metal state, or a part of them may be changed to a state other than a metal state such as an oxide or a hydroxide. Good.

このような金属粒子の含有量としては特に制限はないが、第1および第2の半導体ヘテロ粒子においては、金属粒子が接合している各半導体粒子100質量部に対して0.05〜60質量部が好ましく、0.1〜50質量部がより好ましい。また、第3の半導体ヘテロ粒子においては、第1および第2の半導体粒子の合計100質量部に対して0.05〜30質量部が好ましく、0.1〜25質量部がより好ましい。金属粒子の含有量が前記下限未満になると、第1の半導体粒子で光励起した電子が第2の半導体粒子に効率的に移動しにくくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、半導体粒子の光吸収が阻害される傾向にある。   Although there is no restriction | limiting in particular as content of such a metal particle, In 1st and 2nd semiconductor heteroparticle, it is 0.05-60 mass with respect to 100 mass parts of each semiconductor particle which the metal particle has joined. Part is preferable, and 0.1 to 50 parts by mass is more preferable. Moreover, in 3rd semiconductor heteroparticle, 0.05-30 mass parts is preferable with respect to a total of 100 mass parts of 1st and 2nd semiconductor particles, and 0.1-25 mass parts is more preferable. When the content of the metal particles is less than the lower limit, the electrons photoexcited by the first semiconductor particles tend to be difficult to efficiently move to the second semiconductor particles. On the other hand, when the content exceeds the upper limit, Light absorption tends to be inhibited.

また、第1および第2の半導体ヘテロ粒子において、金属粒子は半導体粒子の表面に均一に分散した状態で接合(好ましくは、担持)されていることが好ましいが、半導体粒子表面の一部に偏った状態で(すなわち、不均一に)接合(好ましくは、担持)されていてもよい。   Further, in the first and second semiconductor hetero particles, the metal particles are preferably bonded (preferably supported) in a state of being uniformly dispersed on the surface of the semiconductor particles, but are biased to a part of the surface of the semiconductor particles. It may be bonded (preferably supported) in a state (that is, nonuniformly).

このような金属粒子の平均粒子径としては特に制限はないが、200nm以下が好ましく、20nmがより好ましい。金属粒子の平均粒子径が前記上限を超えると、半導体粒子表面の金属粒子の被覆率が高くなりすぎ、半導体粒子の光吸収が阻害される傾向にある。なお、金属粒子の平均粒子径の下限は特に制限はないが、通常0.5nm以上である。また、金属粒子の粒子径は均一(すなわち、粒度分布が単分散)であることが好ましいが、一定の割合で粒子径の異なる金属粒子が混在していてもよい。また、第2の半導体ヘテロ粒子においては、第1および第2の金属粒子の平均粒子径が同じであっても異なっていてもよい。金属粒子の粒子径は、X線回折(XRD)測定、透過型電子顕微鏡(TEM)観察、走査型電子顕微鏡(SEM)観察、光散乱法、COパルス吸着法などの公知の方法によって測定することができる。また、本発明において、金属粒子の形状は特に制限されない。   Although there is no restriction | limiting in particular as an average particle diameter of such a metal particle, 200 nm or less is preferable and 20 nm is more preferable. When the average particle diameter of the metal particles exceeds the upper limit, the coverage of the metal particles on the surface of the semiconductor particles becomes too high, and the light absorption of the semiconductor particles tends to be inhibited. The lower limit of the average particle diameter of the metal particles is not particularly limited, but is usually 0.5 nm or more. The metal particles preferably have a uniform particle size (that is, the particle size distribution is monodisperse), but metal particles having different particle sizes may be mixed at a certain ratio. Further, in the second semiconductor hetero particles, the average particle diameters of the first and second metal particles may be the same or different. The particle diameter of the metal particles should be measured by a known method such as X-ray diffraction (XRD) measurement, transmission electron microscope (TEM) observation, scanning electron microscope (SEM) observation, light scattering method, CO pulse adsorption method, etc. Can do. In the present invention, the shape of the metal particles is not particularly limited.

(有機基)
本発明にかかる有機基は、半導体粒子と金属粒子を連結したり、金属粒子同士を連結したりすることによって、第1の半導体粒子において光励起した電子が第2の半導体粒子の価電子帯へ移動することを可能にするものである。
(Organic group)
The organic group according to the present invention connects the semiconductor particles and the metal particles, or connects the metal particles to each other, whereby the photoexcited electrons in the first semiconductor particles move to the valence band of the second semiconductor particles. It is possible to do.

具体的には、本発明の第1の半導体ヘテロ粒子においては、図1に示すように、有機基1が、第1の半導体粒子2aに結合(吸着を含む。以下同様。)するとともに、第2の半導体粒子2bに接合している金属粒子3に結合することによって、第1の半導体粒子2aと第2の半導体粒子2bとが有機基1と金属粒子3とを介して連結され、第1の半導体粒子2aにおいて光励起した電子eが第2の半導体粒子2bの価電子帯へ移動する。なお、本発明の第1の半導体ヘテロ粒子においては、有機基1が、第2の半導体粒子2bに結合するとともに、第1の半導体粒子2aに接合している金属粒子3に結合することによっても、上記と同様に、第1の半導体粒子2aにおいて光励起した電子eが第2の半導体粒子2bの価電子帯へ移動する。 Specifically, in the first semiconductor heteroparticle of the present invention, as shown in FIG. 1, the organic group 1 binds to the first semiconductor particle 2a (including adsorption; the same applies hereinafter), and the first. The first semiconductor particle 2a and the second semiconductor particle 2b are connected to each other through the organic group 1 and the metal particle 3 by being bonded to the metal particle 3 bonded to the second semiconductor particle 2b. The electron e photoexcited in the semiconductor particle 2a moves to the valence band of the second semiconductor particle 2b. In the first semiconductor heteroparticle of the present invention, the organic group 1 is bonded to the second semiconductor particle 2b and also to the metal particle 3 bonded to the first semiconductor particle 2a. Similarly to the above, the electron e photoexcited in the first semiconductor particle 2a moves to the valence band of the second semiconductor particle 2b.

また、本発明の第2の半導体ヘテロ粒子においては、図2に示すように、有機基1が第1の半導体粒子2aに接合している金属粒子3aと第2の半導体粒子2bに接合している金属粒子3bの両方に結合することによって、第1の半導体粒子2aと第2の半導体粒子2bとが有機基1と金属粒子3aおよび3bとを介して連結され、第1の半導体粒子2aにおいて光励起した電子eが第2の半導体粒子2bの価電子帯へ移動する。 Further, in the second semiconductor heteroparticle of the present invention, as shown in FIG. 2, the organic group 1 is bonded to the metal particle 3a bonded to the first semiconductor particle 2a and the second semiconductor particle 2b. The first semiconductor particle 2a and the second semiconductor particle 2b are connected to each other through the organic group 1 and the metal particles 3a and 3b by being bonded to both of the metal particles 3b. The photoexcited electron e moves to the valence band of the second semiconductor particle 2b.

さらに、本発明の第3の半導体ヘテロ粒子においては、図3に示すように、第1の有機基1aが第1の半導体粒子2aに結合するとともに、金属粒子3に結合し、且つ、第2の有機基1bが第2の半導体粒子2bに結合するとともに、金属粒子3に結合することによって、第1の半導体粒子2aと第2の半導体粒子2bとが第1および第2の有機基1aおよび1bと金属粒子3とを介して連結され、第1の半導体粒子2aにおいて光励起した電子eが第2の半導体粒子2bの価電子帯へ移動する。 Further, in the third semiconductor heteroparticle of the present invention, as shown in FIG. 3, the first organic group 1a is bonded to the first semiconductor particle 2a, is bonded to the metal particle 3, and the second When the organic group 1b is bonded to the second semiconductor particle 2b and is bonded to the metal particle 3, the first semiconductor particle 2a and the second semiconductor particle 2b are bonded to the first and second organic groups 1a and 1a. Electrons e coupled through 1b and the metal particles 3 and photoexcited in the first semiconductor particles 2a move to the valence band of the second semiconductor particles 2b.

(第1の半導体ヘテロ粒子における有機基)
第1の半導体ヘテロ粒子における有機基は、有機分子が半導体粒子と結合し且つ金属粒子と結合することによって形成されるものである。このような有機分子としては、第1および第2の半導体粒子のうちの一方の半導体粒子に結合可能であり且つ他方の半導体粒子に接合している金属粒子に結合可能なものであれば特に制限はないが、金属粒子と化学的に結合可能な官能基(金属結合官能基)を有するものである。このような金属結合官能基を有する有機分子としては、例えば、下記式(1):
−R−Y (1)
で表されるものが挙げられる。
(Organic group in the first semiconductor heteroparticle)
The organic group in the first semiconductor heteroparticle is formed by bonding an organic molecule with the semiconductor particle and with the metal particle. Such an organic molecule is not particularly limited as long as it can be bonded to one of the first and second semiconductor particles and can be bonded to a metal particle bonded to the other semiconductor particle. However, it has a functional group (metal-binding functional group) that can be chemically bonded to metal particles. As an organic molecule having such a metal binding functional group, for example, the following formula (1):
X 1 -R 1 -Y 1 (1 )
The thing represented by is mentioned.

前記式(1)中のXは金属結合官能基を表す。このような金属結合官能基は、有機分子中に1個含まれていても2個以上含まれていてもよい。また、金属粒子との結合形態としては化学的に結合可能なものであれば特に制限はないが、例えば、配位結合、イオン結合などが挙げられる。このような結合形態は、半導体ヘテロ粒子中に1種のみ存在していても2種以上が存在していてもよい。 X 1 in the formula (1) represents a metal-bonded functional group. One or more such metal-bonded functional groups may be contained in the organic molecule. The form of bonding with the metal particles is not particularly limited as long as it can be chemically bonded, and examples thereof include coordination bonding and ionic bonding. Such bonding forms may be present alone or in combination of two or more in the semiconductor heteroparticle.

このような金属結合官能基としては、硫黄原子、酸素原子、窒素原子、リン原子およびヒ素原子から選ばれる少なくとも1個のヘテロ原子を含む官能基が好ましく、メルカプト基、水酸基、カルボキシル基、アルデヒド基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、エステル基、アミド基、ホルミル基、ケトン基、リン酸基、スルホン酸基、ピリジル基、カルボン酸エステル基、リン酸エステル基、ホスフィン基、ホスフィンオキサイド基、アミンオキサイド基、カルボニル基、リン酸アミド基、リン酸トリアミド基、スルホキシド基、イミノ基,芳香族アミノ基(ピリジニル基,イミダゾリル基など)、およびこれらのキレート官能基などが挙げられる。また、これらの金属結合官能基は環を形成していてもよい。このような金属結合官能基は、有機分子中に1種のみ含まれていても2種以上含まれていてもよい。   Such a metal-bonded functional group is preferably a functional group containing at least one heteroatom selected from a sulfur atom, an oxygen atom, a nitrogen atom, a phosphorus atom and an arsenic atom, a mercapto group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an aldehyde group , Cyano group, nitro group, amino group, ester group, amide group, formyl group, ketone group, phosphoric acid group, sulfonic acid group, pyridyl group, carboxylic acid ester group, phosphoric acid ester group, phosphine group, phosphine oxide group, Examples include amine oxide groups, carbonyl groups, phosphoric acid amide groups, phosphoric acid triamide groups, sulfoxide groups, imino groups, aromatic amino groups (pyridinyl groups, imidazolyl groups, etc.), and chelate functional groups thereof. Moreover, these metal bond functional groups may form the ring. Such metal-bonded functional groups may be included in the organic molecule alone or in combination of two or more.

また、前記式(1)中のYは半導体粒子の表面に結合可能な官能基(アンカー基)を表す。このようなアンカー基は、有機分子中に1個含まれていても2個以上含まれていてもよい。また、半導体粒子の表面との結合形態としては特に制限はないが、例えば、共有結合、イオン結合、水素結合、配位結合などの化学結合(吸着)、ファンデルワールス力による物理吸着、およびこれらの複合結合(吸着)が挙げられ、アンカー基の種類に依存する。このような結合形態は、半導体ヘテロ粒子中に1種のみ存在していても2種以上が存在していてもよい。 Y 1 in the formula (1) represents a functional group (anchor group) that can be bonded to the surface of the semiconductor particle. One or two or more such anchor groups may be contained in the organic molecule. In addition, there are no particular restrictions on the form of bonding with the surface of the semiconductor particles. Complex bond (adsorption), and depends on the type of anchor group. Such bonding forms may be present alone or in combination of two or more in the semiconductor heteroparticle.

このようなアンカー基としては、シリル基、カルボキシル基、ホスホリル基、スルホン酸基、水酸基、シラノール基、メルカプト基、アルデヒド基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、エステル基、アミド基、ホルミル基、ケトン基、リン酸基、ピリジル基、カルボン酸エステル基、リン酸エステル基、ホスフィン基、ホスフィンオキサイド基、アミンオキサイド基、カルボニル基、リン酸アミド基、リン酸トリアミド基、スルホキシド基、イミノ基、芳香族アミノ基(ピリジニル基,イミダゾリル基など)、これらのキレート官能基、およびこれらの官能基から誘導された官能基などが挙げられる。このようなアンカー基の中でも、半導体粒子が金属酸化物の場合にはカルボキシル基、リン酸基、ホスホリル基が好ましく、化合物半導体の場合にはホルホリル基(P=O)を有する官能基(ホスホリル基、リン酸基、リン酸エステル基、ホスフィンオキサイド基、リン酸アミド基)が好ましい。このようなアンカー基は、半導体粒子の表面では、通常、プロトンが脱離した状態で存在していても、半導体粒子の表面の金属にアンカー基の酸素原子が配位した状態で存在していてもよい。また、アンカー基は、有機分子中に1種のみ含まれていても2種以上含まれていてもよい。   Examples of such anchor groups include silyl groups, carboxyl groups, phosphoryl groups, sulfonic acid groups, hydroxyl groups, silanol groups, mercapto groups, aldehyde groups, cyano groups, nitro groups, amino groups, ester groups, amide groups, formyl groups, Ketone group, phosphate group, pyridyl group, carboxylate group, phosphate group, phosphine group, phosphine oxide group, amine oxide group, carbonyl group, phosphate amide group, phosphate triamide group, sulfoxide group, imino group, Examples thereof include aromatic amino groups (pyridinyl group, imidazolyl group, etc.), chelate functional groups thereof, functional groups derived from these functional groups, and the like. Among such anchor groups, a carboxyl group, a phosphate group, and a phosphoryl group are preferable when the semiconductor particle is a metal oxide, and a functional group (phosphoryl group) having a morpholyl group (P = O) in the case of a compound semiconductor. , Phosphoric acid group, phosphoric acid ester group, phosphine oxide group, phosphoric acid amide group). Such an anchor group is usually present on the surface of the semiconductor particle in a state where protons are desorbed, but in a state where the oxygen atom of the anchor group is coordinated to the metal on the surface of the semiconductor particle. Also good. Moreover, only one type of anchor group may be contained in the organic molecule or two or more types may be contained.

前記シリル基としては、アルコキシシリル基が挙げられる。アルコキシシリル基としては、アルコキシ基を3個有するトリアルコキシシリル基、アルコキシ基を2個有するジアルコキシシリル基、アルコキシ基を1個有するモノアルコキシシリル基が挙げられる。このようなシリル基を半導体粒子表面の酸素原子と結合させることによって、本発明にかかる有機基が化学結合している半導体粒子を得ることができる。従って、前記アルコキシ基としては特に制限はないが、半導体粒子との反応性の観点から、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などにアルコキシ基中の炭素数が比較的少ないもの(より好ましくは炭素数1〜4のアルコキシシリル基)が好ましい。また、アルコキシシリル基は、有機分子中に1種のみ含まれていても2種以上含まれていてもよい。   Examples of the silyl group include alkoxysilyl groups. Examples of the alkoxysilyl group include trialkoxysilyl groups having three alkoxy groups, dialkoxysilyl groups having two alkoxy groups, and monoalkoxysilyl groups having one alkoxy group. By bonding such a silyl group to an oxygen atom on the surface of the semiconductor particle, a semiconductor particle in which the organic group according to the present invention is chemically bonded can be obtained. Accordingly, the alkoxy group is not particularly limited, but from the viewpoint of reactivity with semiconductor particles, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, etc. having a relatively small number of carbon atoms in the alkoxy group (more preferably Is preferably an alkoxysilyl group having 1 to 4 carbon atoms. Moreover, only 1 type may be contained in the organic molecule, or 2 or more types may be contained in the organic molecule.

前記式(1)中のRは、前記金属結合官能基と前記アンカー基とを化学的に連結して有機分子を形成でき、その長さに応じて第1の半導体粒子と第2の半導体粒子との距離を調整できる基(スペーサー基)である。このようなスペーサー基としては特に制限はないが、光照射や酸化還元反応によって解離・脱離しない安定な化学構造を有するものであることが好ましい。このようなスペーサー基としては、例えば、飽和炭化水素基、不飽和炭化水素基、芳香族炭化水素基、およびこれらの炭化水素基の炭素原子の一部がヘテロ原子(N、O、S、Siなど)で置換された複素基や複素環基などが挙げられる。また、飽和炭化水素基、不飽和炭化水素基、複素基は直鎖状のものであっても分岐状のものであってもよい。なお、本発明においては、前記金属結合官能基と前記アンカー基とが直接結合して有機分子を形成できる場合には、有機分子中にスペーサー基が含まれていなくてもよい。 R 1 in the formula (1) can form an organic molecule by chemically linking the metal-bonding functional group and the anchor group, and the first semiconductor particle and the second semiconductor according to the length thereof. It is a group (spacer group) that can adjust the distance to the particles. Such a spacer group is not particularly limited, but preferably has a stable chemical structure that is not dissociated or eliminated by light irradiation or a redox reaction. As such a spacer group, for example, a saturated hydrocarbon group, an unsaturated hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, and a part of carbon atoms of these hydrocarbon groups are heteroatoms (N, O, S, Si Etc.) and a heterocyclic group substituted with a heterocyclic group. The saturated hydrocarbon group, unsaturated hydrocarbon group, and hetero group may be linear or branched. In the present invention, when the metal binding functional group and the anchor group can be directly bonded to form an organic molecule, a spacer group may not be included in the organic molecule.

前記スペーサー基の長さとしては特に制限はないが、平均末端基距離が30Å以下であることが好ましい。平均末端基距離が前記上限を超えると、第1の半導体粒子と第2の半導体粒子との距離が長くなりすぎ、両者間での電子移動が起こりにくくなる傾向にある。このような平均末端距離のスペーサー基としては、例えば、メチル基,エチル基,プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、デシル基、オクタデシル基などの炭素数1〜18のアルキル基、メテニル基、エテニル基,プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、デセニル基、オクタデセニル基などの炭素数1〜18の不飽和脂肪族炭化水素基、フェニル基、ナフチル基などの炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、およびこれらの炭化水素基の炭素原子の一部がヘテロ原子(N、O、S、Siなど)で置換された複素基や複素環基などが挙げられる。このようなスペーサー基は、有機分子中に1種のみ含まれていても2種以上含まれていてもよい。   The length of the spacer group is not particularly limited, but the average terminal group distance is preferably 30 mm or less. When the average terminal group distance exceeds the upper limit, the distance between the first semiconductor particles and the second semiconductor particles becomes too long, and the electron transfer between the two tends to hardly occur. Examples of the spacer group having such an average terminal distance include alkyl groups having 1 to 18 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a hexyl group, a decyl group, and an octadecyl group, a methenyl group, and an ethenyl group. , Propenyl group, butenyl group, hexenyl group, decenyl group, octadecenyl group and other unsaturated aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 18 carbon atoms, phenyl group, aromatic hydrocarbon groups having 6 to 12 carbon atoms such as naphthyl group, And a heterocyclic group or a heterocyclic group in which a part of carbon atoms of these hydrocarbon groups is substituted with a heteroatom (N, O, S, Si, etc.). Such a spacer group may be included in the organic molecule alone or in combination of two or more.

このような金属結合官能基とアンカー基とを有する有機分子としては、例えば、有機トリメトキシシランや有機トリエトキシシランといった公知の有機アルコキシシランが挙げられる。有機トリメトキシシランとしては、メルカプトメチルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メルカプトフェニルトリメトキシシラン、ヒドロキシメチルトリメトキシシラン、N−ヒドロキシメチル−N−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、2−シアノエチルトリメトキシシラン、3−シアノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、4−アミノブチルトリメトキシシラン、N−(6−アミノヘキシル)アミノメチルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−〔2−(2−アミノエチルアミノ)エチルアミノ〕プロピルトリメトキシシラン、p−アミノフェニルトリメトキシシラン、m−アミノフェニルトリメトキシシラン、3−(m−アミノフェノキシ)プロピルトリメトキシシラン、アセトキシトリメトキシシラン、アセトキシメチルトリメトキシシラン、アセトキシエチルトリメトキシシランなどが挙げられる。   Examples of organic molecules having such metal-bonded functional groups and anchor groups include known organic alkoxysilanes such as organic trimethoxysilane and organic triethoxysilane. As organic trimethoxysilane, mercaptomethyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, mercaptophenyltrimethoxysilane, hydroxymethyltrimethoxysilane, N-hydroxymethyl-N-methylaminopropyltrimethoxysilane, 2-cyanoethyl Trimethoxysilane, 3-cyanopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 4-aminobutyltrimethoxysilane, N- (6-aminohexyl) aminomethyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3- [2- (2-aminoethylamino) ethylamino] propyltrimethoxysilane, p-aminophenyltrimethoxysilane, m-aminophenyltrimethoxy Run, 3- (m-aminophenoxy) propyl trimethoxy silane, acetoxy silane, acetoxy methyltrimethoxysilane, and the like acetoxyethyl trimethoxysilane.

また、有機トリエトキシシランとしては、メルカプトメチルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、メルカプトフェニルトリエトキシシラン、ヒドロキシメチルトリエトキシシラン、N−ヒドロキシメチル−N−メチルアミノプロピルトリエトキシシラン、2−シアノエチルトリエトキシシラン、3−シアノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、4−アミノブチルトリエトキシシラン、N−(6−アミノヘキシル)アミノメチルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−〔2−(2−アミノエチルアミノ)エチルアミノ〕プロピルトリエトキシシラン、p−アミノフェニルトリエトキシシラン、m−アミノフェニルトリエトキシシラン、3−(m−アミノフェノキシ)プロピルトリエトキシシラン,アセトキシトリエトキシシラン、アセトキシメチルトリエトキシシラン、アセトキシエチルトリエトキシシランなどが挙げられる。   Examples of the organic triethoxysilane include mercaptomethyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, mercaptophenyltriethoxysilane, hydroxymethyltriethoxysilane, N-hydroxymethyl-N-methylaminopropyltriethoxysilane, 2 -Cyanoethyltriethoxysilane, 3-cyanopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 4-aminobutyltriethoxysilane, N- (6-aminohexyl) aminomethyltriethoxysilane, N- (2-amino) Ethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, 3- [2- (2-aminoethylamino) ethylamino] propyltriethoxysilane, p-aminophenyltriethoxysilane, m-aminophenyltrie Kishishiran, 3- (m-aminophenoxy) propyl triethoxysilane, acetoxy triethoxy silane, acetoxymethyl triethoxysilane, and the like acetoxyethyl triethoxysilane.

また、金属結合官能基とアンカー基とを有する他の有機分子としては、メルカプト酢酸、3−メルカプトプロピオン酸、メルカプト安息香酸、メルカプトフェノール、メルカプトエタノール、4−ヒドロキシベンゼンチオール、4−アミノ安息香酸、3−アミノ安息香酸、2−アミノ安息香酸、4−アミノベンゼンチオール、3−アミノベンゼンチオール、2−アミノベンゼンチオール、4−アミノフェノール、3−アミノフェノール、2−アミノフェノール、2,4−ジヒドロキシアニリン、2,3−ジアミノフェノール、アミノメタン酸、2−アミノエタン酸、3−アミノプロピオン酸、(1−アミノエチル)ホスホン酸などが挙げられる。   Examples of other organic molecules having a metal binding functional group and an anchor group include mercaptoacetic acid, 3-mercaptopropionic acid, mercaptobenzoic acid, mercaptophenol, mercaptoethanol, 4-hydroxybenzenethiol, 4-aminobenzoic acid, 3-aminobenzoic acid, 2-aminobenzoic acid, 4-aminobenzenethiol, 3-aminobenzenethiol, 2-aminobenzenethiol, 4-aminophenol, 3-aminophenol, 2-aminophenol, 2,4-dihydroxy Examples include aniline, 2,3-diaminophenol, aminomethanoic acid, 2-aminoethanoic acid, 3-aminopropionic acid, (1-aminoethyl) phosphonic acid, and the like.

第1の半導体ヘテロ粒子における有機基の含有量としては特に制限はないが、第1および第2の半導体粒子の表面に対する有機基の被覆率がそれぞれ0.1〜80%(より好ましくは、0.5〜60%)となるように、有機基が半導体粒子に結合し、金属粒子に結合していることが好ましい。有機基の被覆率が前記下限未満になると、金属粒子を介した第1の半導体粒子と第2の半導体粒子との結合割合が低下して半導体ヘテロ粒子の形成割合が低下し、両半導体粒子間で電子が移動しにくくなる傾向にある。他方、有機基の被覆率が前記上限を超えると、半導体粒子の光吸収が阻害されたり、半導体の還元/還元サイトが被覆されるため、半導体粒子間での電子移動効率が低下する傾向にある。   Although there is no restriction | limiting in particular as content of the organic group in a 1st semiconductor heteroparticle, The coverage of the organic group with respect to the surface of the 1st and 2nd semiconductor particle is 0.1 to 80% (more preferably, 0 0.5 to 60%), it is preferable that the organic group is bonded to the semiconductor particle and bonded to the metal particle. When the coverage of the organic group is less than the lower limit, the bonding ratio between the first semiconductor particles and the second semiconductor particles via the metal particles is decreased, and the formation ratio of the semiconductor hetero particles is decreased. It tends to be difficult for electrons to move. On the other hand, if the organic group coverage exceeds the above upper limit, light absorption of the semiconductor particles is inhibited, or the reduction / reduction sites of the semiconductor are covered, so that the electron transfer efficiency between the semiconductor particles tends to decrease. .

(第2の半導体ヘテロ粒子における有機基)
第2の半導体ヘテロ粒子における有機基は、有機分子が第1および第2の半導体粒子に接合している両方の金属粒子に結合することによって形成されるものである。このような有機分子としては、第1および第2の半導体粒子に接合している第1および第2の金属粒子の両方に結合可能なものであれば特に制限はないが、第1の金属粒子と化学的に結合可能な官能基(第1の金属結合官能基)と第2の金属粒子と化学的に結合可能な官能基(第2の金属結合官能基)とを有するものである。例えば、下記式(2):
−R−X (2)
で表されるものが挙げられる。
(Organic group in the second semiconductor heteroparticle)
The organic group in the second semiconductor heteroparticle is formed by bonding an organic molecule to both metal particles bonded to the first and second semiconductor particles. Such an organic molecule is not particularly limited as long as it can be bonded to both the first and second metal particles bonded to the first and second semiconductor particles. And a functional group that can be chemically bonded to the second metal particle (second metal-bonding functional group). For example, the following formula (2):
X 1 -R 1 -X 2 (2 )
The thing represented by is mentioned.

前記式(2)中のXおよびXは、それぞれ第1および第2の金属結合官能基を表し、同じものであっても異なるものであってもよい。また、Xは、有機分子中に1個含まれていても2個以上含まれていてもよく、Xについても同様である。第2の半導体ヘテロ粒子における金属結合官能基と金属粒子との結合形態、金属結合官能基の種類については、第1の半導体ヘテロ粒子における金属結合官能基と同様である。また、前記式(2)中のRは、第1の半導体ヘテロ粒子における前記式(1)中のRと同義である。 X 1 and X 2 in the formula (2) represent the first and second metal binding functional groups, respectively, and may be the same or different. X 1 may be contained in the organic molecule or may be contained in two or more, and the same applies to X 2 . The form of bonding between the metal bonding functional group and the metal particle in the second semiconductor heteroparticle and the type of the metal bonding functional group are the same as the metal bonding functional group in the first semiconductor heteroparticle. Further, R 1 in the formula (2) has the same meaning as R 1 in the formula (1) in the first semiconductor heterostructure particles.

このような少なくとも2個の金属結合官能基を有する有機分子としては、例えば、メタンジチオール、1,2−エチルジチオール、1,3−プロパンジチオール、2−アミノエタンチオール、3−アミノプロパンチオール、1,4−ベンゼンジチオール、2−メルカプトエタノール、3−メルカプトプロパノール、4−アミノベンゼンチオール、3−アミノベンゼンチオール、2−アミノベンゼンチオール、1,4−フェニレンジアミン、4−ヒドロキシベンゼンチオール、4−カルボキシベンズアルデヒド、4−ヒドロキシ安息香酸、3−ヒドロキシ安息香酸、2−ヒドロキシ安息香酸、4−メルカプト安息香酸、3−メルカプト安息香酸、2−メルカプト安息香酸、イソフタル酸などが挙げられる。   Examples of the organic molecule having at least two metal-bonded functional groups include methanedithiol, 1,2-ethyldithiol, 1,3-propanedithiol, 2-aminoethanethiol, 3-aminopropanethiol, 1 , 4-benzenedithiol, 2-mercaptoethanol, 3-mercaptopropanol, 4-aminobenzenethiol, 3-aminobenzenethiol, 2-aminobenzenethiol, 1,4-phenylenediamine, 4-hydroxybenzenethiol, 4-carboxy Examples include benzaldehyde, 4-hydroxybenzoic acid, 3-hydroxybenzoic acid, 2-hydroxybenzoic acid, 4-mercaptobenzoic acid, 3-mercaptobenzoic acid, 2-mercaptobenzoic acid, and isophthalic acid.

第2の半導体ヘテロ粒子における有機基の含有量としては特に制限はないが、第1および第2の半導体粒子の表面に対する有機基の被覆率がそれぞれ0.1〜80%(より好ましくは、0.5〜60%)となるように、半導体粒子に接合している金属粒子に有機基が結合していることが好ましい。有機基の被覆率が前記下限未満になると、金属粒子を介した第1の半導体粒子と第2の半導体粒子との結合割合が低下して、図2に示すような第1の半導体粒子に接合している第1の金属粒子と第2の半導体粒子に接合している第2の金属粒子とが有機基を介して結合している構造が形成されにくい傾向にある。他方、有機基の被覆率が前記上限を超えると、半導体粒子の光吸収が阻害されたり、半導体の還元/還元サイトが被覆されるため、半導体粒子間での電子移動効率が低下する傾向にある。   Although there is no restriction | limiting in particular as content of the organic group in a 2nd semiconductor heteroparticle, The coverage of the organic group with respect to the surface of a 1st and 2nd semiconductor particle is 0.1-80% (more preferably, 0 0.5 to 60%), it is preferable that the organic group is bonded to the metal particles bonded to the semiconductor particles. When the organic group coverage is less than the lower limit, the bonding ratio between the first semiconductor particles and the second semiconductor particles via the metal particles decreases, and the first semiconductor particles as shown in FIG. There is a tendency that a structure in which the first metal particles and the second metal particles bonded to the second semiconductor particles are bonded via an organic group is difficult to form. On the other hand, if the organic group coverage exceeds the above upper limit, light absorption of the semiconductor particles is inhibited, or the reduction / reduction sites of the semiconductor are covered, so that the electron transfer efficiency between the semiconductor particles tends to decrease. .

(第3の半導体ヘテロ粒子における有機基)
第3の半導体ヘテロ粒子における第1および第2の有機基は、第1および第2の有機分子が、それぞれ第1および第2の半導体粒子と結合し且つ同一の金属粒子と結合することによって形成されるものである。このような有機分子としては、半導体粒子に結合可能であり且つ金属粒子に結合可能なものであれば特に制限はないが、第1および第2の有機分子は、金属粒子と化学的に結合可能な第1および第2の官能基(第1および第2の金属結合官能基)をそれぞれ有するものである。例えば、第1の有機基を形成可能な第1の有機分子としては、下記式(1):
−R−Y (1)
で表されるものが挙げられる。また、第2の有機基を形成可能な第2の有機分子としては、下記式(3):
−R−Y (3)
で表されるものが挙げられる。このような第1の有機分子と第2の有機分子は同じものであっても異なるものであってもよい。
(Organic group in the third semiconductor hetero particle)
The first and second organic groups in the third semiconductor heteroparticle are formed by combining the first and second organic molecules with the first and second semiconductor particles and the same metal particle, respectively. It is what is done. Such organic molecules are not particularly limited as long as they are capable of binding to semiconductor particles and capable of binding to metal particles, but the first and second organic molecules can be chemically bonded to metal particles. Having first and second functional groups (first and second metal-binding functional groups), respectively. For example, as the first organic molecule capable of forming the first organic group, the following formula (1):
X 1 -R 1 -Y 1 (1 )
The thing represented by is mentioned. Moreover, as a 2nd organic molecule which can form a 2nd organic group, following formula (3):
X 3 -R 2 -Y 2 (3 )
The thing represented by is mentioned. Such a first organic molecule and a second organic molecule may be the same or different.

前記式(1)中のXおよび前記式(3)中のXは、それぞれ第1および第2の金属結合官能基を表し、同じものであっても異なるものであってもよい。また、このような金属結合官能基は、有機分子中に1個含まれていても2個以上含まれていてもよい。第3の半導体ヘテロ粒子における金属結合官能基と金属粒子との結合形態、金属結合官能基の種類については、第1の半導体ヘテロ粒子における金属結合官能基と同様である。 X 1 in the formula (1) and X 3 in the formula (3) represent the first and second metal-binding functional groups, respectively, and may be the same or different. Moreover, one or more metal binding functional groups may be contained in the organic molecule. The form of bonding between the metal bonding functional group and the metal particle in the third semiconductor heteroparticle and the type of the metal bonding functional group are the same as those of the metal bonding functional group in the first semiconductor heteroparticle.

また、前記式(1)中のYおよび前記式(3)中のYは、それぞれ第1および第2の半導体粒子の表面に結合可能な第1および第2の官能基(第1および第2のアンカー基)を表し、同じものであっても異なるものであってもよい。また、このようなアンカー基は、有機分子中に1個含まれていても2個以上含まれていてもよい。第3の半導体ヘテロ粒子におけるアンカー基と半導体粒子の表面との結合形態、アンカー基の種類については、第1の半導体ヘテロ粒子におけるアンカー基と同様である。 Y 1 in the formula (1) and Y 2 in the formula (3) are respectively the first and second functional groups (first and second functional groups) that can be bonded to the surfaces of the first and second semiconductor particles. Second anchor group), which may be the same or different. One or more such anchor groups may be contained in the organic molecule. The bonding form between the anchor group and the surface of the semiconductor particle in the third semiconductor heteroparticle and the type of the anchor group are the same as the anchor group in the first semiconductor heteroparticle.

前記式(1)中のRおよび(3)中のRは、前記金属結合官能基と前記アンカー基とを化学的に連結して有機分子を形成でき、その長さに応じて第1の半導体粒子と第2の半導体粒子との距離を調整できる基(それぞれ、第1および第2のスペーサー基)である。RおよびRは、同じスペーサー基であっても異なるスペーサー基であってもよい。第3の半導体ヘテロ粒子におけるスペーサー基の種類については、第1の半導体ヘテロ粒子におけるスペーサー基と同様である。 R 1 in the formula (1) and R 2 in (3) can form an organic molecule by chemically linking the metal-bonding functional group and the anchor group. This is a group capable of adjusting the distance between the semiconductor particles and the second semiconductor particles (first and second spacer groups, respectively). R 1 and R 2 may be the same spacer group or different spacer groups. The type of spacer group in the third semiconductor heteroparticle is the same as the spacer group in the first semiconductor heteroparticle.

このような金属結合官能基とアンカー基とを有する有機分子としては、第1の半導体ヘテロ粒子において例示した有機分子、例えば、有機アルコキシシラン、メルカプト酢酸、3−メルカプトプロピオン酸、メルカプト安息香酸、メルカプトフェノール、メルカプトエタノール、4−ヒドロキシベンゼンチオール、4−アミノ安息香酸、3−アミノ安息香酸、2−アミノ安息香酸、4−アミノベンゼンチオール、3−アミノベンゼンチオール、2−アミノベンゼンチオール、4−アミノフェノール、3−アミノフェノール、2−アミノフェノール、2,4−ジヒドロキシアニリン、2,3−ジアミノフェノール、アミノメタン酸、2−アミノエタン酸、3−アミノプロピオン酸、(1−アミノエチル)ホスホン酸などが挙げられる。   Examples of such organic molecules having a metal-bonded functional group and an anchor group include the organic molecules exemplified in the first semiconductor heteroparticle, such as organic alkoxysilane, mercaptoacetic acid, 3-mercaptopropionic acid, mercaptobenzoic acid, and mercapto. Phenol, mercaptoethanol, 4-hydroxybenzenethiol, 4-aminobenzoic acid, 3-aminobenzoic acid, 2-aminobenzoic acid, 4-aminobenzenethiol, 3-aminobenzenethiol, 2-aminobenzenethiol, 4-amino Phenol, 3-aminophenol, 2-aminophenol, 2,4-dihydroxyaniline, 2,3-diaminophenol, aminomethanoic acid, 2-aminoethanoic acid, 3-aminopropionic acid, (1-aminoethyl) phosphonic acid, etc. Is mentioned.

第3の半導体ヘテロ粒子における有機基の含有量としては特に制限はないが、第1および第2の半導体粒子の表面に対する有機基の被覆率がそれぞれ0.1〜80%(より好ましくは、0.5〜60%)となるように、有機基が半導体粒子に結合し、金属粒子に結合していることが好ましい。有機基の被覆率が前記下限未満になると、金属粒子を介した第1の半導体粒子と第2の半導体粒子との結合割合が低下して半導体ヘテロ粒子の形成割合が低下し、両半導体粒子間で電子が移動しにくくなる傾向にある。他方、有機基の被覆率が前記上限を超えると、半導体粒子の光吸収が阻害されたり、半導体の還元/還元サイトが被覆されるため、半導体粒子間での電子移動効率が低下する傾向にある。   Although there is no restriction | limiting in particular as content of the organic group in a 3rd semiconductor heteroparticle, The coverage of the organic group with respect to the surface of a 1st and 2nd semiconductor particle is 0.1-80% (more preferably, 0 0.5 to 60%), it is preferable that the organic group is bonded to the semiconductor particle and bonded to the metal particle. When the coverage of the organic group is less than the lower limit, the bonding ratio between the first semiconductor particles and the second semiconductor particles via the metal particles is decreased, and the formation ratio of the semiconductor hetero particles is decreased. It tends to be difficult for electrons to move. On the other hand, if the organic group coverage exceeds the above upper limit, light absorption of the semiconductor particles is inhibited, or the reduction / reduction sites of the semiconductor are covered, so that the electron transfer efficiency between the semiconductor particles tends to decrease. .

(助触媒)
本発明の半導体ヘテロ粒子においては、光触媒としての反応効率を向上させるために、第1および第2の半導体粒子の少なくとも一方に反応助触媒を担持させることが好ましい。このような助触媒としては、半導体粒子に担持されている金属粒子と異なる組成の触媒であれば特に制限はなく、前記金属粒子として例示した金属を含む触媒、有機触媒などが挙げられ、金属を含む触媒としては、金属無機触媒および金属錯体触媒が挙げられる。また、これらの助触媒は1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
(Cocatalyst)
In the semiconductor heteroparticle of the present invention, it is preferable to support a reaction promoter on at least one of the first and second semiconductor particles in order to improve the reaction efficiency as a photocatalyst. Such a co-catalyst is not particularly limited as long as it is a catalyst having a composition different from that of the metal particles supported on the semiconductor particles, and examples thereof include a catalyst containing a metal exemplified as the metal particles, an organic catalyst, and the like. Examples of the catalyst to be included include a metal inorganic catalyst and a metal complex catalyst. Moreover, these promoters may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

金属無機触媒としては、周期表第2〜14族に属する金属(例えば、Pt、Pd、Rh、Ru、Ni、Au、Fe、Mg、Ti、Mn、Co、Cu、Ga、Ag、Cd、In、Ce、Ta、W、Ir、Pb)、この金属の金属間化合物、合金(例えば、Ni−Mo−Zn合金)、ならびにこれらの酸化物(例えば、MnO、MnO、Mn、Mn、CoO、Co、RuO、Rh、IrO、NiO)、複合酸化物(例えば、NiCo)、窒化物、酸窒化物、硫化物、酸硫化物、炭化物、リン化合物(例えば、リン含有Co化合物)などが挙げられる。これらの金属無機触媒は、1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。 As the metal inorganic catalyst, metals belonging to Groups 2 to 14 of the periodic table (for example, Pt, Pd, Rh, Ru, Ni, Au, Fe, Mg, Ti, Mn, Co, Cu, Ga, Ag, Cd, In) , Ce, Ta, W, Ir, Pb), intermetallic compounds of this metal, alloys (eg, Ni—Mo—Zn alloys), and oxides thereof (eg, MnO, MnO 2 , Mn 2 O 3 , Mn) 3 O 4 , CoO, Co 3 O 4 , RuO 2 , Rh 2 O 3 , IrO 2 , NiO), composite oxide (eg, NiCo 2 O 4 ), nitride, oxynitride, sulfide, oxysulfide , Carbides, phosphorus compounds (for example, phosphorus-containing Co compounds), and the like. These metal inorganic catalysts may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

また、金属錯体触媒としては、正孔または電子を利用することにより、酸化活性または還元活性を示す化合物であれば特に制限はなく、例えば、周期表第6〜10族に属する金属から選ばれる少なくとも1種の金属の錯体、例えば、Cr、Mo、W、Ru、Re、Mn、Fe、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Ptなどの金属と配位子との錯体が挙げられる。このような錯体は、単核であっても2核以上の多核であってもよい。また、2種以上の金属が含まれていてもよい。   The metal complex catalyst is not particularly limited as long as it is a compound that exhibits oxidation activity or reduction activity by utilizing holes or electrons. For example, at least selected from metals belonging to Groups 6 to 10 of the periodic table One type of metal complex, for example, a complex of a metal and a ligand such as Cr, Mo, W, Ru, Re, Mn, Fe, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, and Pt, can be given. Such a complex may be mononuclear or multinuclear with two or more nuclei. Also, two or more metals may be included.

金属錯体触媒における配位子としては、特に制限はなく、例えば、典型的な主配位子としては、含窒素複素環化合物、含酸素複素環化合物、含酸素化合物、含硫黄複素環化合物などが挙げられ、補助配位子としては、CO、ハロゲン、ホスフィン類などが挙げられる。補助配位子は、反応の過程でCO、塩基、または水と接触して一部解離し、副配位子(アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、水、アルコール、アセトンなどの溶媒分子)へ変換してもよい。これらの配位子は、1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。また、このような配位子において、金属に配位する元素としては特に制限はないが、例えば、O、N、C、P、S、Si、ハロゲンなどが挙げられる。このような元素は、11種が配位していても2種以上が配位していてもよい。 The ligand in the metal complex catalyst is not particularly limited. For example, typical main ligands include nitrogen-containing heterocyclic compounds, oxygen-containing heterocyclic compounds, oxygen-containing compounds, and sulfur-containing heterocyclic compounds. Examples of auxiliary ligands include CO, halogen, and phosphines. The auxiliary ligand is partly dissociated by contact with CO 2 , base, or water in the course of the reaction, and converted to a side ligand (solvent molecule such as acetonitrile, dimethylformamide, water, alcohol, acetone). Also good. These ligands may be used alone or in combination of two or more. In such a ligand, the element coordinated to the metal is not particularly limited, and examples thereof include O, N, C, P, S, Si, and halogen. As for such an element, 11 types may coordinate, or 2 or more types may coordinate.

含窒素複素環化合物としては、例えば、ピリジン、ビピリジン、フェナントロリン、ターピリジン、ピロール、インドール、カルバゾール、イミダゾール、ピラゾール、キノリン、イソキノリン、アクリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリンなどが挙げられる。含酸素複素環化合物としては、フラン、ベンゾフラン、オキサゾール、ピラン、ピロン、クマリン、ベンゾピロンなどが挙げられる。含酸素化合物としては、ポリオキソメタレートが挙げられ、含硫黄複素環化合物としては、チオフェン、チオナフテン、チアゾールなどが挙げられる。このような配位子は、1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。   Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include pyridine, bipyridine, phenanthroline, terpyridine, pyrrole, indole, carbazole, imidazole, pyrazole, quinoline, isoquinoline, acridine, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, phthalazine, quinazoline, quinoxaline and the like. Examples of the oxygen-containing heterocyclic compound include furan, benzofuran, oxazole, pyran, pyrone, coumarin, and benzopyrone. Examples of the oxygen-containing compound include polyoxometalates, and examples of the sulfur-containing heterocyclic compound include thiophene, thionaphthene, and thiazole. Such a ligand may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

前記有機触媒としては、正孔または電子を利用することにより、正孔または電子を利用することにより、酸化活性または還元活性を示す化合物であれば特に制限はなく、例えば、ポルフィリン骨格、フタロシアニン骨格、コロール骨格、クロリン骨格、フラビン骨格、ビオロゲン骨格、ピリジン骨格などを含む化合物(さらに、金属原子を含んでいてもよい)、メルドラブルー、1−メトキシ−5−メチルフェナジニウムメチルサルフェートといった電子キャリアー化合物として使われている有機化合物、酵素などの生体触媒が挙げられる。   The organic catalyst is not particularly limited as long as it is a compound that exhibits oxidation activity or reduction activity by utilizing holes or electrons by utilizing holes or electrons. For example, a porphyrin skeleton, a phthalocyanine skeleton, Electronic carriers such as a compound containing a corrole skeleton, a chlorin skeleton, a flavin skeleton, a viologen skeleton, a pyridine skeleton (which may further contain a metal atom), Meldola Blue, 1-methoxy-5-methylphenazinium methyl sulfate Examples include organic compounds used as compounds, biocatalysts such as enzymes.

このような助触媒の担持量としては特に制限はないが、担持する半導体粒子100質量部に対して0.01〜50質量部が好ましく、0.03〜40質量部がより好ましい。助触媒の担持量が前記下限未満になると、助触媒による十分な効果が得られない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、助触媒自身が光を吸収・散乱するなどして半導体粒子の光吸収を妨げたり、再結合中心として作用したりするため、触媒活性が低下する傾向にある。また、助触媒が金属粒子を被覆したり、接触することにより、電子移動効率が低下し、触媒活性が低下する傾向にある。   Although there is no restriction | limiting in particular as the load of such a promoter, 0.01-50 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of semiconductor particles to carry | support, 0.03-40 mass parts is more preferable. When the amount of the cocatalyst supported is less than the lower limit, sufficient effects due to the cocatalyst tend not to be obtained. On the other hand, when the amount exceeds the upper limit, the cocatalyst itself absorbs and scatters light. The catalyst activity tends to decrease because it prevents light absorption or acts as a recombination center. Further, when the cocatalyst coats or contacts the metal particles, the electron transfer efficiency is lowered and the catalytic activity tends to be lowered.

<半導体ヘテロ粒子の製造方法>
次に、本発明の半導体ヘテロ粒子の製造方法について説明する。
<Method for producing semiconductor hetero particles>
Next, the manufacturing method of the semiconductor heteroparticle of this invention is demonstrated.

本発明の半導体ヘテロ粒子の製造方法においては、先ず、伝導帯と価電子帯の電位が上述した関係を有する第1および第2の半導体粒子を選択する。すなわち、第1の半導体粒子の伝導帯下端の電位が第2の半導体粒子の価電子帯上端の電位よりネガティブ(好ましくはその電位差が0.1eV以上)となる2種類の半導体粒子を選択する。   In the method for producing semiconductor heteroparticles according to the present invention, first and second semiconductor particles are selected in which the potentials of the conduction band and the valence band have the relationship described above. That is, two types of semiconductor particles are selected in which the potential at the lower end of the conduction band of the first semiconductor particles is more negative (preferably the potential difference is 0.1 eV or more) than the potential at the upper end of the valence band of the second semiconductor particles.

本発明において使用する半導体粒子としては、市販の半導体粒子であっても、公知の方法により予め合成した半導体粒子であってもよい。このような半導体粒子には、粒子径を小さくするために、予め、粉砕、研磨などの処理を施してもよい。また、金属粒子の接合や有機基の結合をスムーズに行うために、半導体粒子に予め前処理を施してもよい。さらに、触媒活性を向上させるために、半導体粒子に予めドーピング処理を施してもよい。   The semiconductor particles used in the present invention may be commercially available semiconductor particles or semiconductor particles synthesized in advance by a known method. Such semiconductor particles may be subjected to treatment such as pulverization and polishing in advance in order to reduce the particle diameter. Further, in order to smoothly join the metal particles and bond the organic groups, the semiconductor particles may be pretreated in advance. Furthermore, in order to improve the catalytic activity, the semiconductor particles may be previously subjected to a doping treatment.

<第1の半導体ヘテロ粒子の製造方法>
本発明の第1の半導体ヘテロ粒子の製造方法においては、上記のように選択した第1および第2の半導体粒子のうちの一方の半導体粒子に金属粒子を接合(好ましくは、担持)させ(工程(1−1))、前記第1および第2の半導体粒子のうちの他方の半導体粒子と金属結合官能基を有する有機分子とを混合して、前記金属結合官能基を有する有機基が結合している半導体粒子を調製する(工程(1−2))。その後、前記金属粒子が接合している半導体粒子と前記金属結合官能基を有する有機基が結合している半導体粒子とを混合して、前記金属粒子と前記金属結合官能基とを結合させる(工程(1−3))。これにより、第1の半導体粒子と第2の半導体粒子とが有機基および金属粒子を介して接合された本発明の第一の半導体ヘテロ粒子が得られる。
<Method for Producing First Semiconductor Heteroparticle>
In the first method for producing a semiconductor heteroparticle of the present invention, metal particles are bonded (preferably supported) to one of the first and second semiconductor particles selected as described above (step). (1-1)), the other semiconductor particle of the first and second semiconductor particles is mixed with an organic molecule having a metal bond functional group, and the organic group having the metal bond functional group is bonded. Semiconductor particles are prepared (step (1-2)). Thereafter, the semiconductor particles to which the metal particles are bonded are mixed with the semiconductor particles to which the organic groups having the metal bonding functional groups are bonded to bond the metal particles and the metal bonding functional groups (steps). (1-3)). Thereby, the 1st semiconductor heteroparticle of this invention in which the 1st semiconductor particle and the 2nd semiconductor particle were joined via the organic group and the metal particle is obtained.

(工程(1−1))
工程(1−1)において、半導体粒子に金属粒子を接合させる方法としては特に制限はなく、光析出法(光電着法、光電析法、光還元析出担持法などと呼ばれることもある)、含浸担持法、沈着沈殿法、ナノ粒子担持法、物理的気相成長法(PVD法)などが挙げられる。
(Process (1-1))
In the step (1-1), the method for joining the metal particles to the semiconductor particles is not particularly limited, and is a photodeposition method (sometimes called a photo-deposition method, a photo-deposition method, a photoreduction deposition support method), impregnation. Examples thereof include a supporting method, a deposition-precipitation method, a nanoparticle supporting method, and a physical vapor deposition method (PVD method).

光析出法においては、溶液中に半導体粒子と金属塩とを共存させ、これに光照射する。これにより、金属塩が還元されるとともに、半導体粒子の表面に金属粒子もしくは金属化合物粒子が析出する。なお、溶液には、必要に応じて、犠牲試薬を添加してもよい。   In the photodeposition method, semiconductor particles and a metal salt are allowed to coexist in a solution, and this is irradiated with light. Thereby, the metal salt is reduced, and metal particles or metal compound particles are deposited on the surface of the semiconductor particles. In addition, you may add a sacrificial reagent to a solution as needed.

含浸担持法においては、先ず、金属塩が溶解している溶液に半導体粒子を添加し、加熱または減圧下において溶媒を除去する。これにより、半導体粒子の表面に金属塩が担持される。その後、金属塩を焼成または還元することによって、金属粒子または金属化合物粒子が担持されている半導体粒子を得ることができる。   In the impregnation supporting method, first, semiconductor particles are added to a solution in which a metal salt is dissolved, and the solvent is removed under heating or reduced pressure. Thereby, the metal salt is supported on the surface of the semiconductor particles. Thereafter, by firing or reducing the metal salt, semiconductor particles carrying metal particles or metal compound particles can be obtained.

沈着沈殿法においては、先ず、溶液中で金属塩を還元して金属粒子を生成させる。次に、得られた分散液に半導体粒子を添加し、攪拌することによって、半導体粒子の表面に金属粒子が担持される。   In the deposition method, first, metal particles are reduced in a solution to produce metal particles. Next, the semiconductor particles are added to the obtained dispersion and stirred to support the metal particles on the surface of the semiconductor particles.

ナノ粒子担持法においては、先ず、レーザーアブレーション法や保護基として有機ポリマーを使用するコロイド法などによって金属コロイド溶液を調製する。次に、このコロイド溶液と半導体粒子とを混合し、ろ過、加熱または減圧留去などにより溶媒を除去する。これにより、半導体粒子の表面に金属ナノ粒子が担持される。また、PVD法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、パルスレーザーデポジション法(PLD法)などが挙げられる。   In the nanoparticle support method, first, a metal colloid solution is prepared by a laser ablation method or a colloid method using an organic polymer as a protective group. Next, the colloidal solution and the semiconductor particles are mixed, and the solvent is removed by filtration, heating or distillation under reduced pressure. Thereby, metal nanoparticles are supported on the surface of the semiconductor particles. Examples of the PVD method include a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, and a pulse laser deposition method (PLD method).

この工程(1−1)で使用する金属塩としては特に制限はなく、例えば、接合させる金属の水酸化物、硫酸塩、ハロゲン化物(塩化物など)、硝酸塩、炭酸塩、有機酸塩、リン酸塩、アンモニウム塩などが挙げられる。また、これらの金属塩は、1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。   There is no restriction | limiting in particular as a metal salt used by this process (1-1), For example, the hydroxide, sulfate, halide (chloride, etc.) of a metal to join, nitrate, carbonate, organic acid salt, phosphorus Examples thereof include acid salts and ammonium salts. Moreover, these metal salts may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

本発明の第1の半導体ヘテロ粒子の製造方法においては、半導体粒子の合成と、この工程(1−1)とを同時に実施することも可能である。また、助触媒が担持されている半導体粒子を調製する場合には、この工程(1−1)の前、後、同時のいずれの段階においても、助触媒を担持させることができる。助触媒の担持方法としては特に制限はなく、例えば、吸着担持法、含浸担持法、光析出法(光電着法、光電析法などと呼ばれることもある)、沈着沈殿法、ナノ粒子担持法、物理的気相成長法(PVD法)などが挙げられる。これらの担持方法は2種以上を併用してもよい。また、金属錯体を担持させる場合には、吸着担持法の他に、半導体粒子に配位子を吸着させた後、直接、金属錯体を合成してもよい。   In the manufacturing method of the 1st semiconductor heteroparticle of this invention, it is also possible to implement simultaneously the synthesis | combination of a semiconductor particle, and this process (1-1). In addition, when preparing semiconductor particles on which a cocatalyst is supported, the cocatalyst can be supported at any stage before, after, and simultaneously with this step (1-1). The cocatalyst loading method is not particularly limited, and examples thereof include an adsorption loading method, an impregnation loading method, a photoprecipitation method (sometimes called a photodeposition method or a photodeposition method), a deposition precipitation method, a nanoparticle loading method, Examples include physical vapor deposition (PVD method). Two or more of these supporting methods may be used in combination. In addition, when the metal complex is supported, in addition to the adsorption support method, the metal complex may be directly synthesized after adsorbing the ligand to the semiconductor particles.

(工程(1−2))
工程(1−2)においては、半導体粒子の表面に金属結合官能基を有する有機分子を結合させることによって、金属結合官能基を有する有機基が結合している半導体粒子を調製する。この結合方法としては、化学結合(吸着)法、物理吸着法、およびこれらの複合結合(吸着)法などが挙げられ、特に、化学結合(吸着)法が好ましい。
(Process (1-2))
In the step (1-2), semiconductor particles having an organic group having a metal binding functional group bonded thereto are prepared by binding organic molecules having a metal binding functional group to the surface of the semiconductor particle. Examples of the bonding method include a chemical bonding (adsorption) method, a physical adsorption method, and a composite bonding (adsorption) method thereof, and the chemical bonding (adsorption) method is particularly preferable.

化学吸着法においては、先ず、有機溶媒や水などの溶液に前記有機分子を溶解させ、得られた溶液に半導体粒子を添加して分散させる。その後、この分散液を1〜24時間攪拌することによって、前記有機分子が半導体粒子の表面に化学吸着される。なお、攪拌の他に、振とう、ローテーターを用いた回転、超音波処理などによっても化学吸着させることができる。また、化学吸着可能であれば、静置でもよい。   In the chemical adsorption method, first, the organic molecules are dissolved in a solution such as an organic solvent or water, and semiconductor particles are added and dispersed in the obtained solution. Then, the organic molecules are chemisorbed on the surface of the semiconductor particles by stirring the dispersion for 1 to 24 hours. In addition to stirring, chemical adsorption can be performed by shaking, rotation using a rotator, ultrasonic treatment, or the like. Moreover, as long as chemical adsorption is possible, it may be left still.

一方、化学結合法においては、前記有機分子が、金属結合官能基の他に、半導体粒子の表面に対して反応性を示すアンカー基(反応性アンカー基)を有するものであることが必要である。このような反応性アンカー基としては特に制限はないが、半導体粒子の表面に対する反応性の観点から、アルコキシシリル基、アルコキシチタニウム基が好ましく、アルコキシシリル基がより好ましい。このような反応性アンカー基を有する有機分子としては、例えば、金属結合官能基を有するシラン系カップリング剤や金属結合官能基を有するチタン系カップリング剤などが挙げられる。   On the other hand, in the chemical bonding method, it is necessary that the organic molecule has an anchor group (reactive anchor group) that is reactive to the surface of the semiconductor particle in addition to the metal-bonding functional group. . Although there is no restriction | limiting in particular as such a reactive anchor group, From a reactive viewpoint with respect to the surface of a semiconductor particle, an alkoxy silyl group and an alkoxy titanium group are preferable, and an alkoxy silyl group is more preferable. Examples of such an organic molecule having a reactive anchor group include a silane coupling agent having a metal binding functional group and a titanium coupling agent having a metal binding functional group.

化学結合法においては、先ず、トルエンなどの有機溶媒に、金属結合官能基と反応性アンカー基とを有する有機分子を溶解させ、得られた溶液に半導体粒子を添加して分散させる。その後、この分散液を、不活性ガス雰囲気中、半導体粒子表面の水酸基と反応性アンカー基とが反応する温度(例えば、70〜100℃)で加熱することによって、半導体粒子表面の水酸基と反応性アンカー基とを反応させ、半導体粒子の表面に金属結合官能基を有する有機基を結合させる。   In the chemical bonding method, first, organic molecules having a metal-bonding functional group and a reactive anchor group are dissolved in an organic solvent such as toluene, and semiconductor particles are added and dispersed in the obtained solution. Thereafter, the dispersion is heated at a temperature (for example, 70 to 100 ° C.) at which the hydroxyl groups on the surface of the semiconductor particles react with the reactive anchor groups in an inert gas atmosphere, thereby reacting with the hydroxyl groups on the surface of the semiconductor particles. An organic group having a metal-binding functional group is bonded to the surface of the semiconductor particle by reacting with the anchor group.

さらに、この工程(1−2)においては、先ず、アンモニアなどの無機分子を半導体粒子(好ましくは、Si、Ge、Gaなどを含む化合物半導体)の表面に吸着させ、半導体粒子の表面にアミノ基などの反応性官能基を導入する。その後、この反応性官能基と金属結合官能基を有する有機分子とを反応させることによって、半導体粒子の表面に金属結合官能基を有する有機基を化学結合させることができる。   Furthermore, in this step (1-2), first, an inorganic molecule such as ammonia is adsorbed on the surface of a semiconductor particle (preferably a compound semiconductor containing Si, Ge, Ga, etc.), and an amino group is formed on the surface of the semiconductor particle. Reactive functional groups such as are introduced. Then, the organic group which has a metal bond functional group can be chemically bonded to the surface of a semiconductor particle by making this reactive functional group and the organic molecule which has a metal bond functional group react.

また、この工程(1−2)においては、先ず、カップリング剤を半導体粒子の表面に化学結合させ、このカップリング剤と金属結合官能基を有する有機分子とを反応させることによって、半導体粒子の表面に金属結合官能基を有する有機基を結合させることもできる。   Further, in this step (1-2), first, a coupling agent is chemically bonded to the surface of the semiconductor particle, and the coupling agent and an organic molecule having a metal-bonded functional group are reacted, whereby the semiconductor particle of the semiconductor particle is reacted. An organic group having a metal-binding functional group can be bonded to the surface.

本発明の第1の半導体ヘテロ粒子の製造方法においては、半導体粒子の合成と、この工程(1−2)とを同時に実施することも可能である。また、助触媒が担持されている半導体粒子を調製する場合には、この工程(1−2)の前、後、同時のいずれの段階においても、助触媒を担持させることができるが、助触媒を担持させる際に焼成処理を行う場合には、この工程(1−2)の前に助触媒を担持させることが好ましい。助触媒の担持方法としては特に制限はなく、例えば、吸着担持法、含浸担持法、光析出法(光電着法、光電析法などと呼ばれることもある)、沈着沈殿法、ナノ粒子担持法、物理的気相成長法(PVD法)などが挙げられる。これらの担持方法は2種以上を併用してもよい。また、金属錯体を担持させる場合には、吸着担持法の他に、半導体粒子に配位子を吸着させた後、直接、金属錯体を合成してもよい。   In the manufacturing method of the 1st semiconductor heteroparticle of this invention, it is also possible to implement simultaneously the synthesis | combination of a semiconductor particle, and this process (1-2). In addition, when preparing semiconductor particles carrying a cocatalyst, the cocatalyst can be carried at any of the stages before, after, and simultaneously with this step (1-2). In the case of carrying out a calcination treatment when supporting the catalyst, it is preferable to support the promoter before this step (1-2). The cocatalyst loading method is not particularly limited, and examples thereof include an adsorption loading method, an impregnation loading method, a photoprecipitation method (sometimes called a photodeposition method or a photodeposition method), a deposition precipitation method, a nanoparticle loading method, Examples include physical vapor deposition (PVD method). Two or more of these supporting methods may be used in combination. In addition, when the metal complex is supported, in addition to the adsorption support method, the metal complex may be directly synthesized after adsorbing the ligand to the semiconductor particles.

また、このようにして調製した半導体粒子に結合している有機基の金属結合官能基を、他の金属結合官能基に変換することも可能である。例えば、調製後の金属結合官能基がメルカプト基の場合には、過酸化水素で酸化することによって、スルホン酸基に変換することができる。また、調製後の金属結合官能基がシアノ基の場合には、硫酸で加水分解することによってカルボキシル基に変換することができる。   Moreover, it is also possible to convert the metal bond functional group of the organic group bonded to the semiconductor particles prepared in this way into another metal bond functional group. For example, when the metal-bonded functional group after preparation is a mercapto group, it can be converted to a sulfonic acid group by oxidation with hydrogen peroxide. Moreover, when the metal bond functional group after preparation is a cyano group, it can convert into a carboxyl group by hydrolyzing with a sulfuric acid.

(工程(1−3))
工程(1−3)においては、前記工程(1−1)で得られた半導体粒子と、前記工程(1−2)で得られた半導体粒子とを混合して攪拌する。これにより、金属粒子と金属結合官能基とが結合し、本発明の半導体ヘテロ粒子を得ることができる。このとき、前記工程(1−1)で得られた半導体粒子と前記工程(1−2)で得られた半導体粒子とを、予め溶液中で混合して複合化してもよいが、触媒反応溶液中で直接混合するだけでも、光触媒機能を発現する本発明の半導体ヘテロ粒子を形成することができる。
(Process (1-3))
In the step (1-3), the semiconductor particles obtained in the step (1-1) and the semiconductor particles obtained in the step (1-2) are mixed and stirred. Thereby, a metal particle and a metal bond functional group couple | bond together, and the semiconductor heteroparticle of this invention can be obtained. At this time, the semiconductor particles obtained in the step (1-1) and the semiconductor particles obtained in the step (1-2) may be mixed in advance in a solution to be composited. The semiconductor hetero particles of the present invention exhibiting the photocatalytic function can be formed even by directly mixing in them.

<第2の半導体ヘテロ粒子の製造方法>
本発明の第2の半導体ヘテロ粒子の製造方法においては、上記のように選択した第1および第2の半導体粒子にそれぞれ第1および第2の金属粒子を接合(好ましくは、担持)させ(工程(2−1)および(2−2))、前記金属粒子が接合している第1および第2の半導体粒子のうちの一方の半導体粒子と、第1の金属結合官能基および第2の金属結合官能基を有する有機分子とを混合して、前記金属粒子と前記第1および第2の金属結合官能基のうちの一方の金属結合官能基とを結合させ、前記金属粒子が接合し且つ該金属粒子に前記第1および第2の金属結合官能基のうちの他方の金属結合官能基を有する有機基が結合している半導体粒子を調製する(工程(2−3)。その後、前記金属粒子が接合している第1および第2の半導体粒子のうちの他方の半導体粒子と、前記金属粒子が接合し且つ該金属粒子に前記他方の金属結合官能基を有する有機基が結合している半導体粒子とを混合して、前記他方の半導体粒子に接合している金属粒子と前記他方の金属結合官能基とを結合させる(工程(2−4))。
<Method for Producing Second Semiconductor Heteroparticle>
In the second method for producing a semiconductor heteroparticle of the present invention, the first and second metal particles are bonded (preferably supported) to the first and second semiconductor particles selected as described above (steps), respectively. (2-1) and (2-2)), one of the first and second semiconductor particles to which the metal particles are bonded, the first metal-binding functional group, and the second metal An organic molecule having a binding functional group is mixed to bond the metal particle and one of the first and second metal binding functional groups, the metal particle is bonded, and the Semiconductor particles are prepared in which an organic group having the other metal-bonded functional group of the first and second metal-bonded functional groups is bonded to the metal particles (step (2-3). 1st and 2nd semiconductor grain which are joined And the other semiconductor particles are mixed with the semiconductor particles bonded to the metal particles and bonded to the metal particles with an organic group having the other metal-binding functional group. The bonded metal particles are bonded to the other metal-binding functional group (step (2-4)).

(工程(2−1)および(2−2))
工程(2−1)および(2−2)においては、前記工程(1−1)と同様にして、第1の半導体粒子に第1の金属粒子を、第2の半導体粒子に第2の金属粒子をそれぞれ接合させることができる。また、前記工程(1−1)と同様に、必要に応じて、これらの工程(2−1)および(2−2)の前、後、同時のいずれの段階においても、助触媒を担持させることができる。
(Steps (2-1) and (2-2))
In the steps (2-1) and (2-2), in the same manner as in the step (1-1), the first metal particles are used as the first semiconductor particles, and the second metal is used as the second semiconductor particles. Each particle can be joined. Further, in the same manner as in the step (1-1), if necessary, the cocatalyst is supported before, after, and simultaneously with these steps (2-1) and (2-2). be able to.

(工程(2−3))
工程(2−3)においては、前記工程(2−1)で得られた第1の金属粒子が接合している第1の半導体粒子および前記工程(2−2)で得られた第2の金属粒子が接合している第2の半導体粒子のうちの一方の半導体粒子と、第1の金属結合官能基および第2の金属結合官能基を有する有機分子とを混合して攪拌する。これにより、前記金属粒子が接合し且つ該金属粒子に前記第1および第2の金属結合官能基のうちの他方の金属結合官能基を有する有機基が結合している半導体粒子が得られる。
(Process (2-3))
In the step (2-3), the first semiconductor particles to which the first metal particles obtained in the step (2-1) are bonded and the second semiconductor particles obtained in the step (2-2) are used. One of the second semiconductor particles to which the metal particles are bonded is mixed with an organic molecule having the first metal-bonding functional group and the second metal-bonding functional group and stirred. Thereby, the semiconductor particle which the said metal particle joined and the organic group which has the other metal bond functional group of the said 1st and 2nd metal bond functional group has couple | bonded with this metal particle is obtained.

例えば、前記工程(2−1)で得られた第1の金属粒子が接合している第1の半導体粒子と、第1の金属結合官能基および第2の金属結合官能基を有する有機分子とを混合して攪拌すると、第1の金属粒子と第1の金属結合官能基とが結合し、第1の金属粒子が接合し且つ第2の金属結合官能基を有する有機基が前記第1の金属粒子に結合している第1の半導体粒子が得られる。   For example, the first semiconductor particles to which the first metal particles obtained in the step (2-1) are bonded, the organic molecules having the first metal-bonding functional group and the second metal-bonding functional group, Are mixed and stirred, the first metal particles and the first metal-bonding functional group are bonded, the first metal particles are bonded, and the organic group having the second metal-bonding functional group is the first metal particle. First semiconductor particles bonded to the metal particles are obtained.

また、工程(2−3)においては、前記工程(1−2)と同様に、必要に応じて、この工程(2−3)の前、後、同時のいずれの段階においても、助触媒を担持させることができる。   In the step (2-3), as in the case of the step (1-2), the cocatalyst is added at any stage before, after, or at the same time as necessary in the step (2-3). It can be supported.

(工程(2−4))
工程(2−4)においては、前記工程(2−1)で得られた第1の金属粒子が接合している第1の半導体粒子および前記工程(2−2)で得られた第2の金属粒子が接合している第2の半導体粒子のうちの他方の半導体粒子と、前記工程(2−3)で得られた前記金属粒子が接合し且つ該金属粒子に前記第1および第2の金属結合官能基のうちの他方の金属結合官能基を有する有機基が結合している半導体粒子とを混合して攪拌する。これにより、前記他方の半導体粒子に接合している金属粒子と前記他方の金属結合官能基とが結合して、本発明の半導体ヘテロ粒子を得ることができる。
(Process (2-4))
In the step (2-4), the first semiconductor particles to which the first metal particles obtained in the step (2-1) are bonded and the second semiconductor particles obtained in the step (2-2) are used. The other semiconductor particle of the second semiconductor particles bonded to the metal particle is bonded to the metal particle obtained in the step (2-3), and the first and second particles are bonded to the metal particle. The semiconductor particles to which the organic group having the other metal-bonded functional group among the metal-bonded functional groups is bonded are mixed and stirred. As a result, the metal particles bonded to the other semiconductor particle and the other metal-bonding functional group are bonded to each other, and the semiconductor heteroparticle of the present invention can be obtained.

例えば、上記のように、前記工程(2−3)において第1の金属粒子が接合し且つ第2の金属結合官能基を有する有機基が前記第1の金属粒子に結合している第1の半導体粒子を調製した場合、前記他方の半導体粒子は、前記工程(2−2)で得られた第2の金属粒子が接合している第2の半導体粒子である。これらの半導体粒子を混合して攪拌すると、第2の金属粒子と第2の金属結合官能基とが結合し、本発明の半導体ヘテロ粒子を得ることができる。このとき、前記工程(2−3)で得られた第1の半導体粒子と前記工程(2−2)で得られた第2の半導体粒子とを、予め溶液中で混合して複合化してもよいが、触媒反応溶液中で直接混合するだけでも、光触媒機能を発現する本発明の半導体ヘテロ粒子を形成することができる。   For example, as described above, the first metal particle is bonded to the first metal particle in the step (2-3) and the organic group having the second metal bond functional group is bonded to the first metal particle. When semiconductor particles are prepared, the other semiconductor particle is a second semiconductor particle to which the second metal particle obtained in the step (2-2) is bonded. When these semiconductor particles are mixed and stirred, the second metal particles and the second metal-bonding functional group are bonded, and the semiconductor heteroparticle of the present invention can be obtained. At this time, the first semiconductor particles obtained in the step (2-3) and the second semiconductor particles obtained in the step (2-2) may be mixed in a solution in advance to be combined. Although it is good, the semiconductor heteroparticle of the present invention that exhibits a photocatalytic function can be formed only by directly mixing in the catalytic reaction solution.

<第3の半導体ヘテロ粒子の製造方法>
本発明の第3の半導体ヘテロ粒子の製造方法においては、上記のように選択した第1の半導体粒子と第1の金属結合官能基を有する有機分子とを混合して攪拌し、前記金属結合官能基を有する第1の有機基が結合している第1の半導体粒子を調製する(工程(3−1))。同様に、上記のように選択した第2の半導体粒子と第2の金属結合官能基を有する有機分子とを混合して攪拌し、前記金属結合官能基を有する第2の有機基が結合している第2の半導体粒子を調製する(工程(3−2))。次に、前記第1および第2の有機基のうちの一方の有機基が結合している半導体粒子と金属粒子とを混合して、前記有機基中の金属結合官能基と前記金属粒子とを結合させ、前記有機基が結合し且つ該有機基中の金属結合官能基に前記金属粒子が結合している半導体粒子を調製する(工程(3−3))。その後、前記第1および第2の有機基のうちの他方の有機基が結合している半導体粒子と、前記有機基が結合し且つ該有機基中の金属結合官能基に前記金属粒子が結合している半導体粒子とを混合して、前記他方の有機基中の金属結合官能基と前記金属粒子とを結合させる(工程(3−4))。
<Method for Producing Third Semiconductor Heteroparticle>
In the third method for producing a semiconductor heteroparticle of the present invention, the first semiconductor particle selected as described above and an organic molecule having a first metal-bonding functional group are mixed and stirred, and the metal-bonding function is mixed. First semiconductor particles to which a first organic group having a group is bonded are prepared (step (3-1)). Similarly, the second semiconductor particles selected as described above and the organic molecule having the second metal bonding functional group are mixed and stirred, and the second organic group having the metal bonding functional group is bonded. Second semiconductor particles are prepared (step (3-2)). Next, a semiconductor particle to which one organic group of the first and second organic groups is bonded and a metal particle are mixed, and the metal-bonded functional group in the organic group and the metal particle are mixed. Bonding is performed to prepare semiconductor particles in which the organic group is bonded and the metal particle is bonded to the metal bonding functional group in the organic group (step (3-3)). Thereafter, the semiconductor particle to which the other organic group of the first and second organic groups is bonded, the organic group is bonded, and the metal particle is bonded to the metal bonding functional group in the organic group. The semiconductor particles are mixed to bond the metal-bonded functional group in the other organic group to the metal particles (step (3-4)).

(工程(3−1)および(3−2))
工程(3−1)においては、前記工程(1−2)と同様にして、第1の半導体粒子の表面に第1の金属結合官能基を有する有機分子を結合させることによって、第1の金属結合官能基を有する有機基が結合している第1の半導体粒子を調製する。また、工程(3−2)においても同様に、第2の半導体粒子の表面に第2の金属結合官能基を有する有機分子を結合させることによって、第2の金属結合官能基を有する有機基が結合している第2の半導体粒子を調製する。また、前記工程(1−2)と同様に、必要に応じて、これらの工程(3−1)および(3−2)の前、後、同時のいずれの段階においても、助触媒を担持させることができる。
(Steps (3-1) and (3-2))
In step (3-1), in the same manner as in step (1-2), the first metal is bonded to the surface of the first semiconductor particle by bonding an organic molecule having a first metal-binding functional group. First semiconductor particles to which an organic group having a binding functional group is bonded are prepared. Similarly, in the step (3-2), the organic group having the second metal-bonded functional group is bonded to the surface of the second semiconductor particle by bonding an organic molecule having the second metal-bonded functional group. Second semiconductor particles that are bonded are prepared. Further, in the same manner as in the step (1-2), if necessary, the cocatalyst is supported before, after, and simultaneously with these steps (3-1) and (3-2). be able to.

(工程(3−3))
工程(3−3)においては、工程(3−1)で得られた第1の金属結合官能基を有する有機基が結合している第1の半導体粒子および工程(3−2)で得られた第2の金属結合官能基を有する有機基が結合している第2の半導体粒子のうちの一方の半導体粒子と金属粒子とを混合して攪拌する。これにより、前記有機基が結合し且つ該有機基中の金属結合官能基に前記金属粒子が結合している半導体粒子が得られる。
(Process (3-3))
In the step (3-3), the first semiconductor particles to which the organic group having the first metal-binding functional group obtained in the step (3-1) is bonded and the step (3-2) are obtained. One of the second semiconductor particles to which the organic group having the second metal-bonding functional group is bonded is mixed with the metal particles and stirred. Thereby, the semiconductor particle which the said organic group couple | bonded and the said metal particle has couple | bonded with the metal bond functional group in this organic group is obtained.

例えば、前記工程(3−1)で得られた第1の金属結合官能基を有する有機基が結合している第1の半導体粒子と金属粒子とを混合して攪拌すると、第1の金属結合官能基と金属粒子とが結合し、前記有機基が結合し且つ該有機基中の第1の金属結合官能基に前記金属粒子が結合している第1の半導体粒子が得られる。   For example, the first semiconductor bond obtained by mixing and stirring the first semiconductor particles and the metal particles to which the organic group having the first metal bond functional group obtained in the step (3-1) is bonded is mixed. A first semiconductor particle in which the functional group and the metal particle are bonded, the organic group is bonded, and the metal particle is bonded to the first metal-bonded functional group in the organic group is obtained.

また、工程(3−3)においては、前記工程(1−2)と同様に、必要に応じて、この工程(2−3)の前、後、同時のいずれの段階においても、助触媒を担持させることができる。   In the step (3-3), as in the step (1-2), the cocatalyst is added at any stage before, after and at the same time as the step (2-3) as necessary. It can be supported.

(工程(3−4))
工程(3−4)においては、工程(3−1)で得られた第1の金属結合官能基を有する有機基が結合している第1の半導体粒子および工程(3−2)で得られた第2の金属結合官能基を有する有機基が結合している第2の半導体粒子のうちの他方の半導体粒子と、前記工程(3−3)で得られた前記有機基が結合し且つ該有機基中の金属結合官能基に前記金属粒子が結合している半導体粒子とを混合して攪拌する。これにより、前記他方の半導体粒子に結合している有機基中の金属結合官能基と前記金属粒子とを結合して、本発明の半導体ヘテロ粒子を得ることができる。
(Process (3-4))
In the step (3-4), the first semiconductor particles to which the organic group having the first metal-binding functional group obtained in the step (3-1) is bonded and the step (3-2) are obtained. The other semiconductor particle of the second semiconductor particles to which the organic group having the second metal-bonding functional group is bonded is bonded to the organic group obtained in the step (3-3) and The semiconductor particles in which the metal particles are bonded to the metal bond functional group in the organic group are mixed and stirred. Thereby, the metal-bonding functional group in the organic group couple | bonded with the said other semiconductor particle and the said metal particle are couple | bonded, and the semiconductor heteroparticle of this invention can be obtained.

例えば、上記のように、前記工程(3−3)において前記有機基が結合し且つ該有機基中の第1の金属結合官能基に前記金属粒子が結合している第1の半導体粒子を調製した場合、前記他方の半導体粒子は、前記工程(3−2)で得られた第2の金属結合官能基を有する有機基が結合している第2の半導体粒子である。これらの半導体粒子を混合して攪拌すると、前記金属粒子と第2の金属結合官能基とが結合し、本発明の半導体ヘテロ粒子を得ることができる。このとき、前記工程(3−3)で得られた第1の半導体粒子と前記工程(3−2)で得られた第2の半導体粒子とを、予め溶液中で混合して複合化してもよいが、触媒反応溶液中で直接混合するだけでも、光触媒機能を発現する本発明の半導体ヘテロ粒子を形成することができる。   For example, as described above, first semiconductor particles in which the organic group is bonded in the step (3-3) and the metal particles are bonded to the first metal-bonding functional group in the organic group are prepared. In this case, the other semiconductor particle is a second semiconductor particle to which an organic group having a second metal-bonded functional group obtained in the step (3-2) is bonded. When these semiconductor particles are mixed and stirred, the metal particles and the second metal-bonding functional group are bonded, and the semiconductor heteroparticles of the present invention can be obtained. At this time, the first semiconductor particles obtained in the step (3-3) and the second semiconductor particles obtained in the step (3-2) may be mixed in a solution in advance to be combined. Although it is good, the semiconductor heteroparticle of the present invention that exhibits a photocatalytic function can be formed only by directly mixing in the catalytic reaction solution.

以下、実施例および比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例および比較例で使用した半導体粒子は以下の方法により調製した。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example. The semiconductor particles used in the examples and comparative examples were prepared by the following method.

(調製例A−1)
<窒素ドープ酸化チタン(N−TiO)粒子の調製>
酸化チタン(石原産業(株)製「ST−01」)に、アンモニアとアルゴンとの混合気流(NH/Ar=〔400ml/min〕/〔200ml/min〕)中、575℃で3時間熱処理を施して、黄色の窒素ドープ酸化チタン(N−TiO)粒子を得た。
(Preparation Example A-1)
<Preparation of nitrogen-doped titanium oxide (N-TiO 2) particles>
Titanium oxide (“ST-01” manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) was heat-treated at 575 ° C. for 3 hours in a mixed gas stream of ammonia and argon (NH 3 / Ar = [400 ml / min] / [200 ml / min]). As a result, yellow nitrogen-doped titanium oxide (N—TiO 2 ) particles were obtained.

(調製例A−2)
<窒素ドープ酸化タンタル(N−Ta)粒子の調製>
塩化タンタル5gをエタノール100ml中に溶解し、5%のNH水溶液を加えて300mlにメスアップした。この溶液を5時間攪拌して、白色の酸化タンタル(Ta)粒子を得た。この酸化タンタル粒子を800℃で6時間焼成して結晶化させ、その後、アンモニアとアルゴンとの混合気流(NH/Ar=〔400ml/min〕/〔200ml/min〕)中、575℃で6時間熱処理を施して、黄色の窒素ドープ酸化タンタル(N−Ta)粒子を得た。
(Preparation Example A-2)
<Nitrogen-doped tantalum oxide (N-Ta 2 O 5) Preparation of particles>
5 g of tantalum chloride was dissolved in 100 ml of ethanol, and 5% NH 3 aqueous solution was added to make up to 300 ml. This solution was stirred for 5 hours to obtain white tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) particles. The tantalum oxide particles were baked at 800 ° C. for 6 hours to crystallize, and then 6% at 575 ° C. in a mixed gas stream of ammonia and argon (NH 3 / Ar = [400 ml / min] / [200 ml / min]). Time heat treatment was performed to obtain yellow nitrogen-doped tantalum oxide (N—Ta 2 O 5 ) particles.

(調製例A−3)
<酸化カルシウム鉄(CaFe)粒子の調製>
酢酸カルシウム一水和物(Ca(CHCOO)・HO、和光純薬工業(株)製)と硝酸鉄(III)九水和物(Fe(NO・9HO、和光純薬工業(株)製)とをカルシウムと鉄とのモル比がCa:Fe=1:2となるように混合した。この溶液を攪拌しながら120℃で加熱して水を蒸発、乾固させた後、450℃で1時間仮焼成し、さらに1000℃で6時間焼成して、酸化カルシウム鉄(CaFe)粒子を得た。
(Preparation Example A-3)
<Preparation of calcium iron oxide (CaFe 2 O 4 ) particles>
Calcium acetate monohydrate (Ca (CH 3 COO) 2 · H 2 O, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and iron (III) nitrate nonahydrate (Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were mixed so that the molar ratio of calcium and iron was Ca: Fe = 1: 2. The solution was heated at 120 ° C. with stirring to evaporate and dry the water, then calcined at 450 ° C. for 1 hour, and further calcined at 1000 ° C. for 6 hours to obtain calcium iron oxide (CaFe 2 O 4 ). Particles were obtained.

(調製例A−4)
<亜鉛ドープ酸化鉄(Zn−Fe)粒子の調製>
硝酸亜鉛六水和物(Zn(NO・6HO、和光純薬工業(株)製)と硝酸鉄(III)九水和物(Fe(NO・9HO、和光純薬工業(株)製)とを亜鉛と鉄とのモル比がZn:Fe=1:20になるように混合した。この溶液を撹拌しながら120℃で加熱して水を蒸発、乾固させた後、550℃で2時間焼成して、亜鉛ドープ酸化鉄(Zn−Fe)粒子を得た。
(Preparation Example A-4)
<Preparation of zinc-doped iron oxide (Zn—Fe 2 O 3 ) particles>
Zinc nitrate hexahydrate (Zn (NO 3) 2 · 6H 2 O, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and iron (III) nitrate nonahydrate (Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O, the sum Komatsu Pure Chemical Industries, Ltd.) were mixed so that the molar ratio of zinc and iron was Zn: Fe = 1: 20. This solution was heated at 120 ° C. with stirring to evaporate and dry the water, and then calcined at 550 ° C. for 2 hours to obtain zinc-doped iron oxide (Zn—Fe 2 O 3 ) particles.

(調製例A−5)
<酸窒化タンタル(TaON)粒子の調製>
酸化タンタル粉末(Ta、和光純薬工業(株)製)にアンモニアとアルゴンとの混合気流(NH/Ar=〔400ml/min〕/〔200ml/min〕)中、820℃で6時間熱処理を施して、酸窒化タンタル(TaON)粒子を得た。
(Preparation Example A-5)
<Preparation of tantalum oxynitride (TaON) particles>
6 at 820 ° C. in tantalum oxide powder (Ta 2 O 5 , manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in a mixed gas flow of ammonia and argon (NH 3 / Ar = [400 ml / min] / [200 ml / min]). Temporal heat treatment was performed to obtain tantalum oxynitride (TaON) particles.

(調製例A−6)
<バナジン酸ビスマス(BiVO)粒子の調製>
酸化ビスマス(Bi、関東化学(株)製)とメタバナジン酸アンモニウム(NHVO、関東化学(株)製)とをビスマスとバナジウムとのモル比が等モルとなるように混合した。この混合物を大気中、900℃で5時間焼成してバナジン酸ビスマス(BiVO粒子を得た。
(Preparation Example A-6)
<Preparation of bismuth vanadate (BiVO 4 ) particles>
Bismuth oxide (Bi 2 O 3 , manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) and ammonium metavanadate (NH 4 VO 3 , manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) were mixed so that the molar ratio of bismuth and vanadium was equimolar. . This mixture was baked in the atmosphere at 900 ° C. for 5 hours to obtain bismuth vanadate (BiVO 4 particles).

(調製例A−7)
<Ta粒子の調製>
酸化タンタル粉末(Ta、和光純薬工業(株)製)にアンモニアとアルゴンとの混合気流(NH/Ar=〔400ml/min〕/〔200ml/min〕)中、850℃で18時間熱処理を施して、Ta粒子を得た。
(Preparation Example A-7)
<Preparation of Ta 3 N 5 particles>
Tungsten oxide powder (Ta 2 O 5 , manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and mixed gas (NH 3 / Ar = [400 ml / min] / [200 ml / min]) of ammonia and argon at 850 ° C. A time heat treatment was performed to obtain Ta 3 N 5 particles.

(調製例B−1)
<メルカプトプロピルシリル基修飾酸化チタン(MPSi−TiO)粒子の調製>
酸化チタン(石原産業(株)製「ST−01」、1次粒子径:7nm、比表面積:320m/g)2g、メルカプトプロピルトリメトキシシラン(MP−TMS)0.550g、脱水トルエン100mlを混合し、アルゴン雰囲気下、90℃で15時間攪拌して反応を行なった。反応後の分散液を冷却してろ過し、ろ滓をトルエンおよびメタノールで洗浄した後、45℃で6時間および90℃で12時間乾燥して、表面にメルカプトプロピルシリル基が結合している酸化チタン(MPSi−TiO)粒子を得た。
(Preparation Example B-1)
<Preparation of mercaptopropyl silyl-group-modified titanium oxide (MPSi-TiO 2) particles>
2 g of titanium oxide (“ST-01” manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., primary particle size: 7 nm, specific surface area: 320 m 2 / g), 0.550 g of mercaptopropyltrimethoxysilane (MP-TMS), 100 ml of dehydrated toluene The mixture was mixed and stirred at 90 ° C. for 15 hours under an argon atmosphere. The dispersion after the reaction is cooled and filtered, and the filter cake is washed with toluene and methanol, and then dried at 45 ° C. for 6 hours and 90 ° C. for 12 hours to oxidize the mercaptopropylsilyl group bonded to the surface. titanium was obtained (MPSi-TiO 2) particles.

(調製例B−2)
<メルカプトメチルシリル基修飾酸化チタン(MMSi−TiO)粒子の調製>
メルカプトプロピルトリメトキシシラン(MP−TMS)の代わりにメルカプトメチルトリメトキシシラン(MM−TMS)0.471gを用いた以外は調製例B−1と同様にして、表面にメルカプトメチルシリル基が結合している酸化チタン(MMSi−TiO)粒子を得た。
(Preparation Example B-2)
<Preparation of mercaptomethyl silyl-group-modified titanium oxide (MMSi-TiO 2) particles>
A mercaptomethylsilyl group was bonded to the surface in the same manner as in Preparation Example B-1, except that 0.471 g of mercaptomethyltrimethoxysilane (MM-TMS) was used instead of mercaptopropyltrimethoxysilane (MP-TMS). Titanium oxide (MMSi-TiO 2 ) particles were obtained.

(調製例B−3)
<メルカプト安息香酸修飾酸化チタン(MBA−TiO)粒子の調製>
酸化チタン(石原産業(株)製「ST−01」)0.5g、4−メルカプト安息香酸(MBA)0.216g、メタノール5mlを混合し、室温で一晩攪拌した。得られた分散液をろ過し、ろ滓をメタノールで洗浄した後、45℃で6時間および90℃で12時間乾燥して、表面にメルカプト安息香酸が結合している酸化チタン(MBA−TiO)粒子を得た。
(Preparation Example B-3)
<Preparation of Mercapto benzoic acid-modified titanium oxide (MBA-TiO 2) particles>
0.5 g of titanium oxide (“ST-01” manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.), 0.216 g of 4-mercaptobenzoic acid (MBA) and 5 ml of methanol were mixed and stirred overnight at room temperature. The obtained dispersion was filtered, and the filter cake was washed with methanol, and then dried at 45 ° C. for 6 hours and 90 ° C. for 12 hours. Titanium oxide (MBA-TiO 2 ) with mercaptobenzoic acid bound to the surface was then obtained. ) Obtained particles.

(調製例B−4)
<メルカプトプロピオン酸修飾酸化チタン(MPA−TiO)粒子の調製>
4−メルカプト安息香酸(MBA)の代わりに3−メルカプトプロピオン酸(MPA)122μlを用いた以外は調製例B−3と同様にして、表面にメルカプトプロピオン酸が結合している酸化チタン(MPA−TiO)粒子を得た。
(Preparation Example B-4)
<Preparation of Mercaptopropionic Acid-Modified Titanium Oxide (MPA-TiO 2 ) Particles>
Titanium oxide (MPA-) having mercaptopropionic acid bonded to the surface in the same manner as in Preparation Example B-3, except that 122 μl of 3-mercaptopropionic acid (MPA) was used instead of 4-mercaptobenzoic acid (MBA). TiO 2 ) particles were obtained.

(調製例B−5)
<メルカプトフェノール修飾酸化チタン(MPhOH−TiO)粒子の調製>
4−メルカプト安息香酸(MBA)の代わりに4−メルカプトフェノール0.177gを用いた以外は調製例B−3と同様にして、表面にメルカプトフェノールが結合している酸化チタン(MPhOH−TiO)粒子を得た。
(Preparation Example B-5)
<Preparation of Mercaptophenol-Modified Titanium Oxide (MPhOH-TiO 2 ) Particles>
Titanium oxide (MPhOH-TiO 2 ) with mercaptophenol bound to the surface in the same manner as Preparation Example B-3 except that 0.177 g of 4-mercaptophenol was used instead of 4-mercaptobenzoic acid (MBA). Particles were obtained.

(調製例B−6)
<アミノプロピルシリル基修飾酸化チタン(APSi−TiO)粒子の調製>
メルカプトプロピルトリメトキシシラン(MP−TMS)の代わりにアミノプロピルトリメトキシシラン(AP−TMS)0.502gを用いた以外は調製例B−1と同様にして、表面にアミノプロピルシリル基が結合している酸化チタン(APSi−TiO)粒子を得た。
(Preparation Example B-6)
<Preparation of aminopropyl silyl-group-modified titanium oxide (APSi-TiO 2) particles>
In the same manner as in Preparation Example B-1, except that 0.502 g of aminopropyltrimethoxysilane (AP-TMS) was used instead of mercaptopropyltrimethoxysilane (MP-TMS), an aminopropylsilyl group was bonded to the surface. and which titanium oxide was obtained (aPSi-TiO 2) particles.

(調製例B−7)
<アミノフェニルシリル基修飾酸化チタン(APhSi−TiO)粒子の調製>
メルカプトプロピルトリメトキシシラン(MP−TMS)の代わりにp−アミノフェニルトリメトキシシラン(APh−TMS)0.597gを用いた以外は調製例B−1と同様にして、表面にアミノフェニルシリル基が結合している酸化チタン(APhSi−TiO)粒子を得た。
(Preparation Example B-7)
<Preparation of aminophenyl silyl-group-modified titanium oxide (APhSi-TiO 2) particles>
An aminophenylsilyl group is formed on the surface in the same manner as in Preparation Example B-1, except that 0.597 g of p-aminophenyltrimethoxysilane (APh-TMS) is used instead of mercaptopropyltrimethoxysilane (MP-TMS). Bonded titanium oxide (APhSi—TiO 2 ) particles were obtained.

(調製例B−8)
<3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルシリル基修飾酸化チタン(AEAPSi−TiO)粒子の調製>
メルカプトプロピルトリメトキシシラン(MP−TMS)の代わりに3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン(AEAP−TMS)0.889gを用い、酸化チタンの量を0.7gに変更し、脱水トルエンの量を50mlに変更した以外は調製例B−1と同様にして、表面に3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルシリル基が結合している酸化チタン(AEAPSi−TiO)粒子を得た。
(Preparation Example B-8)
<3- (2-aminoethylamino) propyl silyl group-modified titanium oxide (AEAPSi-TiO 2) Preparation of particles>
Instead of mercaptopropyltrimethoxysilane (MP-TMS), 3- (2-aminoethylamino) propyltrimethoxysilane (AEAP-TMS) 0.889 g was used, and the amount of titanium oxide was changed to 0.7 g for dehydration. Titanium oxide (AEAPSi-TiO 2 ) particles having 3- (2-aminoethylamino) propylsilyl groups bonded to the surface are obtained in the same manner as in Preparation Example B-1, except that the amount of toluene is changed to 50 ml. It was.

(調製例B−9)
<メルカプトプロピルシリル基修飾N−TiO(MPSi−N−TiO)粒子の調製>
酸化チタン(石原産業(株)製「ST−01」)の代わりに調製例A−1で得られたN−TiO粒子1gを用い、脱水トルエンの量を50mlに変更した以外は調製例B−1と同様にして、表面にメルカプトプロピルシリル基が結合しているN−TiO(MPSi−N−TiO)粒子を得た。
(Preparation Example B-9)
<Preparation of mercaptopropyl silyl-group-modified N-TiO 2 (MPSi-N -TiO 2) particles>
Preparation Example B except that 1 g of N-TiO 2 particles obtained in Preparation Example A-1 was used instead of titanium oxide (“ST-01” manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) and the amount of dehydrated toluene was changed to 50 ml. In the same manner as in -1, N-TiO 2 (MPSi-N-TiO 2 ) particles having a mercaptopropylsilyl group bonded to the surface were obtained.

(調製例B−10)
<メルカプト安息香酸修飾N−TiO(MBA−N−TiO)粒子の調製>
酸化チタン(石原産業(株)製「ST−01」)の代わりに調製例A−1で得られたN−TiO粒子0.5gを用いた以外は調製例B−3と同様にして、表面にメルカプト安息香酸が結合しているN−TiO(MBA−N−TiO)粒子を得た。
(Preparation Example B-10)
<Preparation of Mercaptobenzoic Acid Modified N—TiO 2 (MBA-N—TiO 2 ) Particles>
Except for using 0.5 g of N-TiO 2 particles obtained in Preparation Example A-1 instead of titanium oxide (“ST-01” manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.), the same as Preparation Example B-3, N-TiO 2 (MBA-N-TiO 2 ) particles having mercaptobenzoic acid bonded to the surface were obtained.

(調製例B−11)
<メルカプトプロピルシリル基修飾酸化亜鉛(MPSi−ZnO)粒子の調製>
酸化チタン(石原産業(株)製「ST−01」)の代わりに酸化亜鉛粉末(ZnO、和光純薬工業(株)製、粒子径:0.02μm)1gを用い、脱水トルエンの量を50mlに変更した以外は調製例B−1と同様にして、表面にメルカプトプロピルシリル基が結合している酸化亜鉛(MPSi−ZnO)粒子を得た。
(Preparation Example B-11)
<Preparation of mercaptopropylsilyl group-modified zinc oxide (MPSi-ZnO) particles>
Instead of titanium oxide (“ST-01” manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.), 1 g of zinc oxide powder (ZnO, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., particle size: 0.02 μm) was used, and the amount of dehydrated toluene was 50 ml. Zinc oxide (MPSi-ZnO) particles having a mercaptopropylsilyl group bonded to the surface thereof were obtained in the same manner as in Preparation Example B-1, except for changing to.

(調製例B−12)
<メルカプト安息香酸修飾酸化タングステン(MBA−WO)粒子の調製>
酸化チタン(石原産業(株)製「ST−01」)の代わりに酸化タングステン(WO、(株)高純度化学研究所製)0.5gを用いた以外は、調製例B−3と同様にして、表面にメルカプト安息香酸が結合している酸化タングステン(MBA−WO)粒子を得た。
(Preparation Example B-12)
<Preparation of Mercapto benzoic acid-modified tungsten oxide (MBA-WO 3) particles>
Tungsten oxide (WO 3, Ltd. Kojundo Chemical Laboratory) instead of titanium oxide (Ishihara Sangyo Kaisha Ltd. "ST-01") except for using 0.5g, same manner as in Preparation Example B-3 a manner, tungsten oxide mercapto benzoic acid is bound to the surface (MBA-WO 3) to obtain particles.

(調製例B−13)
<メルカプト安息香酸修飾N−Ta(MBA−N−Ta)粒子の調製>
酸化チタン(石原産業(株)製「ST−01」)の代わりに調製例A−2で得られたN−Ta粒子0.5gを用いた以外は調製例B−3と同様にして、表面にメルカプト安息香酸が結合しているN−Ta(MBA−N−Ta)粒子を得た。
(Preparation Example B-13)
<Preparation of Mercaptobenzoic Acid Modified N—Ta 2 O 5 (MBA-N—Ta 2 O 5 ) Particles>
Similar to Preparation Example B-3 except that 0.5 g of N-Ta 2 O 5 particles obtained in Preparation Example A-2 were used instead of titanium oxide (“ST-01” manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.). Thus, N-Ta 2 O 5 (MBA-N-Ta 2 O 5 ) particles having mercaptobenzoic acid bonded to the surface were obtained.

(調製例B−14)
<メルカプトプロピルシリル基修飾N−Ta(MPSi−N−Ta)粒子の調製>
酸化チタン(石原産業(株)製「ST−01」)の代わりに調製例A−2で得られたN−Ta粒子2gを用いた以外は調製例B−1と同様にして、表面にメルカプトプロピルシリル基が結合しているN−Ta(MPSi−N−Ta)粒子を得た。
(Preparation Example B-14)
<Preparation of mercaptopropyl silyl-group-modified N-Ta 2 O 5 (MPSi -N-Ta 2 O 5) particles>
Except for using 2 g of N-Ta 2 O 5 particles obtained in Preparation Example A-2 instead of titanium oxide (“ST-01” manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.), the same as Preparation Example B-1, N-Ta 2 O 5 (MPSi-N-Ta 2 O 5 ) particles having mercaptopropylsilyl groups bonded to the surface were obtained.

(調製例B−15)
<メルカプトプロピルシリル基修飾酸化タンタル(MPSi−Ta)粒子の調製>
酸化チタン(石原産業(株)製「ST−01」)の代わりに調製例A−2において窒素ドープ前の前駆体として調製した酸化タンタル(Ta)粒子2gを用いた以外は調製例B−1と同様にして、表面にメルカプトプロピルシリル基が結合している酸化タンタル(MPSi−Ta)粒子を得た。
(Preparation Example B-15)
<Preparation of mercaptopropyl silyl-group-modified tantalum oxide (MPSi-Ta 2 O 5) particles>
Preparation example except using 2 g of tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) particles prepared as a precursor before nitrogen doping in Preparation Example A-2 instead of titanium oxide (“ST-01” manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) In the same manner as in B-1, tantalum oxide (MPSi-Ta 2 O 5 ) particles having mercaptopropylsilyl groups bonded to the surface were obtained.

(調製例C−1)
<光析出法によるAu担持N−Ta(Au/N−Ta)粒子の調製>
調製例A−2で得られたN−Ta粒子1g、メタノール162g、塩化金酸(HAuCl)水溶液(30質量%)0.033gを混合して攪拌し、さらにトリエタノールアミン(TEOA)18gを添加した後、500Wの水銀ランプを用いて波長420nm以上の光を30分間照射した。得られた分散液をろ過し、ろ滓をメタノールで洗浄した後、45℃で12時間乾燥して、表面にAuが担持されているN−Ta(Au/N−Ta)粒子を得た。
(Preparation Example C-1)
<Preparation of Au-supported N—Ta 2 O 5 (Au / N—Ta 2 O 5 ) Particles by Photodeposition Method>
1 g of N-Ta 2 O 5 particles obtained in Preparation Example A-2, 162 g of methanol and 0.033 g of chloroauric acid (HAuCl 4 ) aqueous solution (30% by mass) were mixed and stirred, and further triethanolamine (TEOA) ) After adding 18 g, irradiation with light having a wavelength of 420 nm or more was performed for 30 minutes using a 500 W mercury lamp. The obtained dispersion was filtered, and the filter cake was washed with methanol, and then dried at 45 ° C. for 12 hours, so that N—Ta 2 O 5 (Au / N—Ta 2 O 5 with Au supported on the surface). ) Obtained particles.

(調製例C−2)
<含浸担持・後窒化法によるAu担持N−Ta(Au/N−Ta)粒子の調製>
塩化タンタル5gをエタノール100ml中に溶解し、5%のNH水溶液を加えて300mlにメスアップした。この溶液を5時間攪拌して、白色の酸化タンタル(Ta)粒子を得た後、800℃で6時間焼成して結晶化させた。この結晶化した酸化タンタル粒子1gと、塩化金酸(HAuCl)水溶液(30質量%)0.033gを添加した水溶液100mlとを混合した後、55℃で減圧濃縮して水分を完全に除去した。その後、45℃で12時間乾燥した後、大気雰囲気下、400℃で2時間焼成して、表面にAuが担持されている酸化タンタル(Au/Ta)粒子を得た。このAu/Ta粒子に、アンモニアとアルゴンとの混合気流(NH/Ar=〔400ml/min〕/〔200ml/min〕)中、575℃で6時間熱処理を施して、表面にAuが担持されているN−Ta(Au/N−Ta)粒子を得た。
(Preparation Example C-2)
<Preparation of Au bearing N-Ta 2 O 5 by impregnation and rear nitriding (Au / N-Ta 2 O 5) particles>
5 g of tantalum chloride was dissolved in 100 ml of ethanol, and 5% NH 3 aqueous solution was added to make up to 300 ml. The solution was stirred for 5 hours to obtain white tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) particles, and then fired at 800 ° C. for 6 hours to crystallize. 1 g of the crystallized tantalum oxide particles and 100 ml of an aqueous solution to which 0.033 g of chloroauric acid (HAuCl 4 ) aqueous solution (30% by mass) was added were mixed and then concentrated under reduced pressure at 55 ° C. to completely remove moisture. . Then, after drying at 45 ° C. for 12 hours, firing was performed at 400 ° C. for 2 hours in an air atmosphere to obtain tantalum oxide (Au / Ta 2 O 5 ) particles having Au supported on the surface. The Au / Ta 2 O 5 particles were heat-treated at 575 ° C. for 6 hours in a mixed gas stream of ammonia and argon (NH 3 / Ar = [400 ml / min] / [200 ml / min]). N-Ta 2 O 5 (Au / N-Ta 2 O 5 ) particles on which is supported.

(調製例C−3)
<ナノ粒子担持法によるAu担持N−Ta(Au/N−Ta)粒子の調製>
調製例A−2で得られたN−Ta粒子0.8gとレーザーアブレーション法によって作製したAuナノコロイド溶液34mlとを混合した後、55℃で減圧濃縮して水分を完全に除去した。その後、45℃で12時間乾燥して、表面にAuナノ粒子が担持されているN−Ta(Au/N−Ta)粒子を得た。
(Preparation Example C-3)
<Preparation of Au bearing N-Ta 2 O 5 (Au / N-Ta 2 O 5) particles by nanoparticles supporting method>
After mixing 0.8 g of N-Ta 2 O 5 particles obtained in Preparation Example A-2 and 34 ml of Au nanocolloid solution prepared by the laser ablation method, water was completely removed by concentration under reduced pressure at 55 ° C. . Then dried at 45 ° C. 12 h, Au nanoparticles was obtained N-Ta 2 O 5 (Au / N-Ta 2 O 5) particles carried on the surface.

(調製例C−4)
<Pt−Au担持N−Ta(Pt−Au/N−Ta)粒子の調製>
調製例A−2で得られたN−Ta粒子0.6g、Pt−Pソルト硝酸溶液(4.531質量%)0.0794g、水24mlを混合して室温で1時間攪拌した後、1時間静置した。上澄み液を除去した後、沈殿物を45℃で一晩乾燥して、Ptが担持されているN−Ta(Pt/N−Ta)粒子を得た。
(Preparation Example C-4)
<Preparation of Pt—Au-supported N—Ta 2 O 5 (Pt—Au / N—Ta 2 O 5 ) Particles>
After mixing 0.6 g of N-Ta 2 O 5 particles obtained in Preparation Example A-2, 0.0794 g of Pt—P salt nitric acid solution (4.531% by mass) and 24 ml of water, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. Let stand for 1 hour. After removing the supernatant, the precipitate was dried at 45 ° C. overnight to obtain N—Ta 2 O 5 (Pt / N—Ta 2 O 5 ) particles carrying Pt.

N−Ta粒子の代わりに、このPt/N−Ta粒子1gを用いた以外は調製例C−1と同様に光析出法によりAuを担持せしめて、表面にPtとAuが担持されているN−Ta(Pt−Au/N−Ta)粒子を得た。 Instead of N-Ta 2 O 5 particles, except for using the Pt / N-Ta 2 O 5 particles 1g are allowed carrying Au similarly by light precipitation method as in Preparation Example C-1, Pt on a surface and Au N-Ta 2 O 5 (Pt—Au / N—Ta 2 O 5 ) particles on which is supported.

(調製例C−5)
<光析出法によるAg担持N−Ta(Ag/N−Ta)粒子の調製>
塩化金酸水溶液の代わりに硝酸銀(AgNO)0.00394gを、メタノールの代わりに水81gを用い、N−Ta粒子の量を0.5gに、トリエタノールアミン(TEOA)の量を9gに変更した以外は調製例C−1と同様にして、表面にAgが担持されているN−Ta(Ag/N−Ta)粒子を得た。
(Preparation Example C-5)
<Preparation of Ag-supported N—Ta 2 O 5 (Ag / N—Ta 2 O 5 ) Particles by Photodeposition Method>
0.00394 g of silver nitrate (AgNO 3 ) is used instead of the chloroauric acid aqueous solution, 81 g of water is used instead of methanol, the amount of N-Ta 2 O 5 particles is 0.5 g, and the amount of triethanolamine (TEOA) is N-Ta 2 O 5 (Ag / N-Ta 2 O 5 ) particles carrying Ag on the surface were obtained in the same manner as in Preparation Example C-1, except that the amount was changed to 9 g.

(調製例C−6)
<光析出法によるPd担持N−Ta(Pd/N−Ta)粒子の調製>
硝酸銀(AgNO)の代わりに硝酸パラジウム(Pd(NO)溶液(Pd含有量:100.19g/L)50μlを用いた以外は調製例C−5と同様にして、表面にPdが担持されているN−Ta(Pd/N−Ta)粒子を得た。
(Preparation Example C-6)
<Preparation of Pd-supported N—Ta 2 O 5 (Pd / N—Ta 2 O 5 ) Particles by Photodeposition Method>
In the same manner as in Preparation Example C-5 except that 50 μl of a palladium nitrate (Pd (NO 3 ) 2 ) solution (Pd content: 100.19 g / L) was used instead of silver nitrate (AgNO 3 ), Pd was formed on the surface. Supported N—Ta 2 O 5 (Pd / N—Ta 2 O 5 ) particles were obtained.

(調製例C−7)
<光析出法によるAu担持酸化カルシウム鉄(Au/CaFe)粒子の調製>
N−Ta粒子の代わりに調製例A−3で得られた酸化カルシウム鉄粒子0.5gを、メタノール162gの代わりに水45gとメタノール45gとを用い、塩化金酸水溶液の量を0.025gに、トリエタノールアミンの量を9gに変更した以外は調製例C−1と同様にして、表面にAuが担持されている酸化カルシウム鉄(Au/CaFe)粒子を得た。
(Preparation Example C-7)
<Preparation of Au-supported calcium iron oxide (Au / CaFe 2 O 4 ) particles by photodeposition method>
Instead of N-Ta 2 O 5 particles, 0.5 g of the calcium iron oxide particles obtained in Preparation Example A-3 were used, and 45 g of water and 45 g of methanol were used instead of 162 g of methanol. Except that the amount of triethanolamine was changed to 9 g in 0.025 g, calcium iron oxide (Au / CaFe 2 O 4 ) particles having Au supported on the surface were obtained in the same manner as in Preparation Example C-1.

(調製例C−8)
<光析出法によるAu担持酸化銅(I)(Au/CuO)粒子の調製>
N−Ta粒子の代わりに酸化銅(I)粉末(CuO、和光純薬工業(株)製)1gを、メタノール162gの代わりに水81gとメタノール81gとを用い、塩化金酸水溶液の量を0.05gに変更した以外は調製例C−1と同様にして、表面にAuが担持されている酸化銅(I)(Au/CuO)粒子を得た。
(Preparation Example C-8)
<Preparation of Au-supported copper (I) (Au / Cu 2 O) particles by photodeposition method>
Instead of N-Ta 2 O 5 particles, 1 g of copper (I) oxide powder (Cu 2 O, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used, and 81 g of water and 81 g of methanol were used instead of 162 g of methanol. Except that the amount of the aqueous solution was changed to 0.05 g, copper (I) (Au / Cu 2 O) particles having Au supported on the surface were obtained in the same manner as in Preparation Example C-1.

(調製例C−9)
<光析出法によるAu担持Zn−Fe(Au/Zn−Fe)粒子の調製>
酸化銅(I)粉末の代わりに調製例A−4で得られたZn−Fe粒子1gを用いた以外は調製例C−8と同様にして、表面にAuが担持されているZn−Fe(Au/Zn−Fe)粒子を得た。
(Preparation Example C-9)
<Preparation of Au-supported Zn—Fe 2 O 3 (Au / Zn—Fe 2 O 3 ) Particles by Photodeposition Method>
Zn carrying Au on its surface in the same manner as in Preparation Example C-8, except that 1 g of Zn—Fe 2 O 3 particles obtained in Preparation Example A-4 was used instead of the copper (I) oxide powder. -Fe 2 O 3 (Au / Zn -Fe 2 O 3) particles were obtained.

(調製例C−10)
<光析出法によるAu担持酸化亜鉛(Au/ZnO)粒子の調製>
酸化銅(I)粉末の代わりに酸化亜鉛粉末(ZnO、和光純薬工業(株)製、粒子径:0.02μm)1gを用い、水の量を90gに、メタノールの量を90gに変更し、トリエタノールアミンを添加しなかった以外は調製例C−8と同様にして、表面にAuが担持されている酸化亜鉛(Au/ZnO)粒子を得た。
(Preparation Example C-10)
<Preparation of Au-supported zinc oxide (Au / ZnO) particles by photodeposition method>
Instead of copper (I) oxide powder, 1 g of zinc oxide powder (ZnO, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., particle size: 0.02 μm) was used, and the amount of water was changed to 90 g and the amount of methanol was changed to 90 g. In the same manner as in Preparation Example C-8 except that triethanolamine was not added, zinc oxide (Au / ZnO) particles having Au supported on the surface were obtained.

(調製例C−11)
<光析出法によるAu担持酸化タングステン(Au/WO)粒子の調製>
酸化亜鉛粉末の代わりに酸化タングステン(WO、(株)高純度化学研究所製)1gを用いた以外は調製例C−10と同様にして、表面にAuが担持されている酸化タングステン(Au/WO)粒子を得た。
(Preparation Example C-11)
<Preparation of Au-supported tungsten oxide (Au / WO 3 ) particles by photodeposition method>
Tungsten oxide (Au 3 on which Au is supported on the surface) in the same manner as in Preparation Example C-10 except that 1 g of tungsten oxide (WO 3 , manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) was used instead of zinc oxide powder. / WO 3) to obtain particles.

(調製例C−12)
<光析出法によるAu担持酸窒化タンタル(Au/TaON)粒子の調製>
酸化カルシウム鉄粒子の代わりに調製例A−5で得られた酸窒化タンタル粒子0.5gを用い、トリエタノールアミンを添加しなかった以外は調製例C−7と同様にして、表面にAuが担持されている酸窒化タンタル(Au/TaON)粒子を得た。
(Preparation Example C-12)
<Preparation of Au-supported tantalum oxynitride (Au / TaON) particles by photodeposition method>
Instead of calcium iron oxide particles, 0.5 g of the tantalum oxynitride particles obtained in Preparation Example A-5 were used, and Au was added to the surface in the same manner as Preparation Example C-7, except that triethanolamine was not added. Supported tantalum oxynitride (Au / TaON) particles were obtained.

(調製例C−13)
<光析出法によるAu担持バナジン酸ビスマス(Au/BiVO)粒子の調製>
酸化カルシウム鉄粒子の代わりに調製例A−6で得られたバナジン酸ビスマス粒子0.5gを用い、トリエタノールアミンを添加しなかった以外は調製例C−7と同様にして、表面にAuが担持されているバナジン酸ビスマス(Au/BiVO)粒子を得た。
(Preparation Example C-13)
<Preparation of Au-supported bismuth vanadate (Au / BiVO 4 ) particles by photodeposition method>
Instead of calcium iron oxide particles, 0.5 g of bismuth vanadate particles obtained in Preparation Example A-6 were used, and Au was added to the surface in the same manner as Preparation Example C-7, except that triethanolamine was not added. The supported bismuth vanadate (Au / BiVO 4 ) particles were obtained.

(調製例C−14)
<光析出法によるAu担持Ta(Au/Ta)粒子の調製>
酸化カルシウム鉄粒子の代わりに調製例A−7で得られたTa粒子0.5gを用い、トリエタノールアミンを添加しなかった以外は調製例C−7と同様にして、表面にAuが担持されているTa(Au/Ta)粒子を得た。
(Preparation Example C-14)
<Preparation of Au-supported Ta 3 N 5 (Au / Ta 3 N 5 ) particles by photodeposition method>
Instead of calcium iron oxide particles, 0.5 g Ta 3 N 5 particles obtained in Preparation Example A-7 were used, and Au was added to the surface in the same manner as Preparation Example C-7, except that triethanolamine was not added. Ta 3 N 5 (Au / Ta 3 N 5 ) particles on which is supported.

(調製例C−15)
<光析出法によるAu担持N−TiO(Au/N−TiO)粒子の調製>
酸化銅(I)粉末の代わりに調製例A−1で得られたN−TiO粒子1gを用い、水の量を90gに、メタノールの量を90gに変更し、トリエタノールアミンを添加しなかった以外は調製例C−8と同様にして、表面にAuが担持されているN−TiO(Au/N−TiO)粒子を得た。
(Preparation Example C-15)
<Preparation of Au-supported N—TiO 2 (Au / N—TiO 2 ) Particles by Photodeposition Method>
Using 1 g of N-TiO 2 particles obtained in Preparation Example A-1 instead of copper (I) oxide powder, the amount of water was changed to 90 g, the amount of methanol was changed to 90 g, and triethanolamine was not added. In the same manner as in Preparation Example C-8, N—TiO 2 (Au / N—TiO 2 ) particles having Au supported on the surface were obtained.

(調製例C−16)
<光析出法によるAu担持Ta(Au/Ta)粒子の調製>
酸化カルシウム鉄粒子の代わりに調製例A−2において窒素ドープ前の前駆体として調製した酸化タンタル(Ta)粒子0.5gを用い、トリエタノールアミンを添加せず、水銀ランプの全波長の光を照射した以外は調製例C−7と同様にして、表面にAuが担持されているTa(Au/Ta)粒子を得た。
(Preparation Example C-16)
<Preparation of Au-supported Ta 2 O 5 (Au / Ta 2 O 5 ) particles by photodeposition method>
Instead of calcium iron oxide particles, 0.5 g of tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) particles prepared as a precursor before nitrogen doping in Preparation Example A-2 were used, no triethanolamine was added, and the total wavelength of the mercury lamp The Ta 2 O 5 (Au / Ta 2 O 5 ) particles having Au supported on the surface were obtained in the same manner as in Preparation Example C-7 except that the above light was irradiated.

(調製例D−1)
<1,3−プロパンジチオール修飾Au/N−TiO(PDT−Au/N−TiO)粒子の調製>
調製例C−15で得られたAu/N−TiO粒子0.2g、1,3−プロパンジチオール0.1g、メタノール20mlを混合し、室温で2時間攪拌した。得られた分散液をろ過し、ろ滓を水洗した後、45℃で6時間および90℃で12時間乾燥して、表面が1,3−プロパンジチオールで修飾されているAu/N−TiO(PDT−Au/N−TiO)粒子を得た。
(Preparation Example D-1)
<Preparation of 1,3-propanedithiol-modified Au / N-TiO 2 (PDT-Au / N-TiO 2 ) particles>
0.2 g of Au / N-TiO 2 particles obtained in Preparation Example C-15, 0.1 g of 1,3-propanedithiol and 20 ml of methanol were mixed and stirred at room temperature for 2 hours. The obtained dispersion was filtered, and the filter cake was washed with water, dried at 45 ° C. for 6 hours and at 90 ° C. for 12 hours, and Au / N—TiO 2 whose surface was modified with 1,3-propanedithiol. It was obtained (PDT-Au / N-TiO 2) particles.

(調製例D−2)
<1,3−プロパンジチオール修飾Au/ZnO(PDT−Au/ZnO)粒子の調製>
Au/N−TiO粒子の代わりに調製例C−10で得られたAu/ZnO粒子0.2gを用いた以外は調製例D−1と同様にして、表面が1,3−プロパンジチオールで修飾されているAu/ZnO(PDT−Au/ZnO)粒子を得た。
(Preparation Example D-2)
<Preparation of 1,3-propanedithiol-modified Au / ZnO (PDT-Au / ZnO) particles>
The surface is 1,3-propanedithiol in the same manner as in Preparation Example D-1, except that 0.2 g of Au / ZnO particles obtained in Preparation Example C-10 is used instead of Au / N—TiO 2 particles. Modified Au / ZnO (PDT-Au / ZnO) particles were obtained.

(調製例D−3)
<1,4−ベンゼンジチオール修飾Au/WO(BDT−Au/WO)粒子の調製>
Au/N−TiO粒子の代わりに調製例C−11で得られたAu/WO粒子0.2gを、1,3−プロパンジチオールの代わりに1,4−ベンゼンジチオール0.2gを、メタノールの代わりにエタノール20mlを用いた以外は調製例D−1と同様にして、表面が1,4−ベンゼンジチオールで修飾されているAu/WO(BDT−Au/WO)粒子を得た。
(Preparation Example D-3)
<Preparation of 1,4-benzenedithiol-modified Au / WO 3 (BDT-Au / WO 3 ) particles>
Instead of Au / N—TiO 2 particles, 0.2 g of Au / WO 3 particles obtained in Preparation Example C-11, 0.2 g of 1,4-benzenedithiol instead of 1,3-propanedithiol, methanol Au / WO 3 (BDT-Au / WO 3 ) particles whose surface was modified with 1,4-benzenedithiol were obtained in the same manner as in Preparation Example D-1, except that 20 ml of ethanol was used instead of.

(調製例D−4)
<1,4−ベンゼンジチオール修飾Au/BiVO(BDT−Au/BiVO)粒子の調製>
Au/WO粒子の代わりに調製例C−13で得られたAu/BiVO粒子0.2gを用いた以外は調製例D−3と同様にして、表面が1,4−ベンゼンジチオールで修飾されているAu/BiVO(BDT−Au/BiVO)粒子を得た。
(Preparation Example D-4)
<Preparation of 1,4-benzenedithiol modified Au / BiVO 4 (BDT-Au / BiVO 4 ) particles>
The surface was modified with 1,4-benzenedithiol in the same manner as in Preparation Example D-3 except that 0.2 g of Au / BiVO 4 particles obtained in Preparation Example C-13 was used instead of Au / WO 3 particles. Au / BiVO 4 (BDT-Au / BiVO 4 ) particles were obtained.

(調製例D−5)
<2−アミノエタンチオール修飾Au/TaON(AET−Au/TaON)粒子の調製>
Au/N−TiO粒子の代わりに調製例C−12で得られたAu/TaON粒子0.2gを、1,3−プロパンジチオールの代わりに2−アミノエタンチオール0.2gを用いた以外は調製例D−1と同様にして、表面が2−アミノエタンチオールで修飾されているAu/TaON(AET−Au/TaON)粒子を得た。
(Preparation Example D-5)
<Preparation of 2-aminoethanethiol modified Au / TaON (AET-Au / TaON) particles>
Aside from using 0.2 g of Au / TaON particles obtained in Preparation Example C-12 instead of Au / N—TiO 2 particles and using 0.2 g of 2-aminoethanethiol instead of 1,3-propanedithiol. In the same manner as in Preparation Example D-1, Au / TaON (AET-Au / TaON) particles whose surface was modified with 2-aminoethanethiol were obtained.

(調製例D−6)
<2−アミノエタンチオール修飾Au/Ta(AET−Au/Ta)粒子の調製>
Au/TaON粒子の代わりに調製例C−14で得られたAu/Ta粒子0.2gを用いた以外は調製例D−5と同様にして、表面が2−アミノエタンチオールで修飾されているAu/Ta(AET−Au/Ta)粒子を得た。
(Preparation Example D-6)
<Preparation of 2-Aminoethanethiol-modified Au / Ta 3 N 5 (AET-Au / Ta 3 N 5 ) Particles>
The surface was modified with 2-aminoethanethiol in the same manner as Preparation Example D-5, except that 0.2 g of Au / Ta 3 N 5 particles obtained in Preparation Example C-14 were used instead of Au / TaON particles. Au / Ta 3 N 5 (AET-Au / Ta 3 N 5 ) particles were obtained.

(調製例D−7)
<ナノ粒子担持法によるAu担持MPSi−TiO(Au/MPSi−TiO)粒子の調製>
調製例B−1で得られたMPSi−TiO粒子0.2gとレーザーアブレーション法によって作製したAuナノコロイド溶液10mlとを混合し、室温で2時間攪拌した。得られた分散液をろ過し、ろ滓を水洗した後、45℃で一晩乾燥して、表面にAuナノ粒子が担持されているMPSi−TiO(Au/MPSi−TiO)粒子を得た。
(Preparation Example D-7)
<Preparation of nano Au supported MPSI-TiO 2 by particles supporting method (Au / MPSi-TiO 2) particles>
2 g of MPSi-TiO 2 particles obtained in Preparation Example B-1 and 10 ml of Au nanocolloid solution prepared by laser ablation were mixed and stirred at room temperature for 2 hours. The obtained dispersion was filtered, and the filter cake was washed with water, and then dried overnight at 45 ° C. to obtain MPSi—TiO 2 (Au / MPSi—TiO 2 ) particles having Au nanoparticles supported on the surface. It was.

(調製例D−8)
<ナノ粒子担持法によるAu担持MBA−N−TiO(Au/MBA−N−TiO)粒子の調製>
MPSi−TiO粒子の代わりに調製例B−10で得られたMPSi−N−TiO粒子0.2gを用いた以外は調製例D−7と同様にして、表面にAuナノ粒子が担持されているMBA−N−TiO(Au/MBA−N−TiO)粒子を得た。
(Preparation Example D-8)
<Preparation of Nanoparticles supporting method according Au bearing MBA-N-TiO 2 (Au / MBA-N-TiO 2) particles>
Au nanoparticles were supported on the surface in the same manner as in Preparation Example D-7, except that 0.2 g of MPSi-N-TiO 2 particles obtained in Preparation Example B-10 were used instead of MPSi-TiO 2 particles. and has MBA-N-TiO 2 was obtained (Au / MBA-N-TiO 2) particles.

(調製例D−9)
<ナノ粒子担持法によるPd担持MBA−N−TiO(Pd/MBA−N−TiO)粒子の調製>
Auナノコロイド溶液の代わりにレーザーアブレーション法によって作製したPdナノコロイド溶液10mlを用いた以外は調製例D−8と同様にして、表面にPdナノ粒子が担持されているMBA−N−TiO(Pd/MBA−N−TiO)粒子を得た。
(Preparation Example D-9)
<Preparation of Pd-supported MBA-N-TiO 2 (Pd / MBA-N-TiO 2 ) Particles by Nanoparticle Support Method>
MBA-N-TiO 2 (in which Pd nanoparticles are supported on the surface) in the same manner as in Preparation Example D-8 except that 10 ml of Pd nanocolloid solution prepared by laser ablation was used instead of Au nanocolloid solution. to obtain a pd / MBA-N-TiO 2 ) particles.

(調製例D−10)
<ナノ粒子担持法によるAu担持MPSi−ZnO(Au/MPSi−ZnO)粒子の調製>
MPSi−TiO粒子の代わりに調製例B−11で得られたMPSi−ZnO粒子0.2gを用いた以外は調製例D−7と同様にして、表面にAuナノ粒子が担持されているMPSi−ZnO(Au/MPSi−ZnO)粒子を得た。
(Preparation Example D-10)
<Preparation of Au-supported MPSi-ZnO (Au / MPSi-ZnO) particles by nanoparticle support method>
MPSi in which Au nanoparticles are supported on the surface in the same manner as in Preparation Example D-7, except that 0.2 g of MPSi—ZnO particles obtained in Preparation Example B-11 was used instead of MPSi—TiO 2 particles. -ZnO (Au / MPSi-ZnO) particles were obtained.

<電子顕微鏡観察>
走査型電子顕微鏡((株)日立ハイテクノロジーズ製「超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡S−5500」、加速電圧:7kV)を用いて、半導体粒子への金属粒子の担持状態を観察した。図4には、調製例C−1で得られたAu/N−Ta粒子の反射電子像写真を示す。図中の明部がAu粒子であり、暗部がN−Ta粒子である。
<Electron microscope observation>
The supporting state of the metal particles on the semiconductor particles was observed using a scanning electron microscope ("Ultra High Resolution Field Emission Scanning Electron Microscope S-5500" manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, acceleration voltage: 7 kV). FIG. 4 shows a reflected electron image photograph of the Au / N—Ta 2 O 5 particles obtained in Preparation Example C-1. The bright part in the figure is Au particles, and the dark part is N-Ta 2 O 5 particles.

図4に示した結果から明らかなように、N−Ta粒子上にAu粒子が担持されていることが確認された。また、N−Ta粒子の粒子径は20〜40nmであり、Au粒子の粒子径は15nm以下であった。 As is clear from the results shown in FIG. 4, it was confirmed that Au particles were supported on the N—Ta 2 O 5 particles. The particle diameter of the N-Ta 2 O 5 particles is 20 to 40 nm, particle size of Au particles was 15nm or less.

(実施例1)
調製例B−1で得られたMPSi−TiO粒子0.04g、調製例C−1で得られたAu/N−Ta粒子0.2g、メタノール20mlを混合し、室温で2時間攪拌した。得られた分散液をろ過し、ろ滓を水洗した後、45℃で12時間乾燥して、MPSi−TiO粒子とAu/N−Ta粒子とが複合化された半導体ヘテロ粒子を得た。
Example 1
MPSi—TiO 2 particles obtained in Preparation Example B-1 (0.04 g), Au / N—Ta 2 O 5 particles obtained in Preparation Example C-1 (0.2 g), and methanol (20 ml) were mixed and mixed at room temperature for 2 hours. Stir. The obtained dispersion was filtered, and the filter cake was washed with water, and then dried at 45 ° C. for 12 hours to obtain semiconductor heteroparticles in which MPSi—TiO 2 particles and Au / N—Ta 2 O 5 particles were combined. Obtained.

容量8mlのパイレックス(登録商標)製の試験管に、この複合化された半導体ヘテロ粒子8mgと、硫酸を用いて表1に示すpHに調整した水4mlとを入れて混合し、前記半導体ヘテロ粒子を含有する分散液を調製した。   In a test tube made of Pyrex (registered trademark) having a capacity of 8 ml, 8 mg of the composite semiconductor heteroparticles and 4 ml of water adjusted to the pH shown in Table 1 using sulfuric acid were added and mixed. A dispersion containing was prepared.

(実施例2〜3、実施例5〜15、比較例1〜6、比較例8〜11)
容量8mlのパイレックス(登録商標)製の試験管に、表1に示した種類および配合量の粒子と、硫酸を用いて表1に示すpHに調整した水4mlとを入れて混合し、半導体ヘテロ粒子を含有する分散液を調製した。
(Examples 2-3, Examples 5-15, Comparative Examples 1-6, Comparative Examples 8-11)
A test tube made of Pyrex (registered trademark) having a capacity of 8 ml was mixed with particles of the types and blending amounts shown in Table 1 and 4 ml of water adjusted to the pH shown in Table 1 using sulfuric acid, and mixed. A dispersion containing the particles was prepared.

(実施例4)
MPSi−TiO粒子の代わりに調製例B−2で得られたMMSi−TiO粒子0.06gを用い、Au/N−Ta粒子の量を0.18gに変更した以外は実施例1と同様にして、MMSi−TiO粒子とAu/N−Ta粒子とが複合化された半導体ヘテロ粒子を得た。半導体ヘテロ粒子として、この複合化された半導体ヘテロ粒子8mgを用いた以外は実施例1と同様にして半導体ヘテロ粒子を含有する分散液を調製した。
Example 4
Using MPSi-TiO 2 MMSi-TiO 2 particles 0.06g obtained in Preparation Example B-2 in place of the particles, except for changing the amount of Au / N-Ta 2 O 5 particles 0.18g Example In the same manner as in Example 1, semiconductor heteroparticles in which MMSi—TiO 2 particles and Au / N—Ta 2 O 5 particles were combined were obtained. A dispersion containing semiconductor hetero particles was prepared in the same manner as in Example 1 except that 8 mg of the composite semiconductor hetero particles were used as the semiconductor hetero particles.

(比較例7)
Au/N−Ta粒子の代わりに調製例A−2で得られたN−Ta粒子0.2gを用いた以外は実施例1と同様にして、MPSi−TiO粒子とN−Ta粒子とが複合化された半導体ヘテロ粒子を得た。半導体ヘテロ粒子として、この複合化された半導体ヘテロ粒子8mgを用いた以外は実施例1と同様にして半導体ヘテロ粒子を含有する分散液を調製した。
(Comparative Example 7)
In the same manner as in Example 1 except that 0.2 g of N-Ta 2 O 5 particles obtained in Preparation Example A-2 were used instead of Au / N—Ta 2 O 5 particles, MPSi-TiO 2 particles and Semiconductor hetero particles in which N-Ta 2 O 5 particles were combined were obtained. A dispersion containing semiconductor hetero particles was prepared in the same manner as in Example 1 except that 8 mg of the composite semiconductor hetero particles were used as the semiconductor hetero particles.

(実施例16)
Au/N−Ta粒子の代わりに調製例C−16で得られたAu/Ta粒子0.2gを用いた以外は実施例1と同様にして、MPSi−TiO粒子とAu/Ta粒子とが複合化された半導体ヘテロ粒子を得た。半導体ヘテロ粒子として、この複合化された半導体ヘテロ粒子8mgを用いた以外は実施例1と同様にして半導体ヘテロ粒子を含有する分散液を調製した。
(Example 16)
In the same manner as in Example 1 except that 0.2 g of Au / Ta 2 O 5 particles obtained in Preparation Example C-16 was used instead of Au / N—Ta 2 O 5 particles, MPSi—TiO 2 particles and Semiconductor hetero particles in which Au / Ta 2 O 5 particles were combined were obtained. A dispersion containing semiconductor hetero particles was prepared in the same manner as in Example 1 except that 8 mg of the composite semiconductor hetero particles were used as the semiconductor hetero particles.

(実施例17〜39、比較例12〜40)
容量8mlのパイレックス(登録商標)製の試験管に、表2〜5に示した種類および配合量の粒子と、硫酸または水酸化ナトリウムを用いて表2〜5に示すpHに調整した水4mlとを入れて混合し、半導体ヘテロ粒子を含有する分散液を調製した。
(Examples 17 to 39, Comparative Examples 12 to 40)
In a test tube made of Pyrex (registered trademark) having a capacity of 8 ml, particles of the types and blending amounts shown in Tables 2 to 5 and 4 ml of water adjusted to the pH shown in Tables 2 to 5 using sulfuric acid or sodium hydroxide, Were mixed to prepare a dispersion containing semiconductor hetero particles.

<赤外分光分析>
フーリエ変換型赤外分光装置(Bruker Optics社製「VERTEX80」)を用いて、全反射法(ATR法)により半導体粒子への有機分子の結合を確認した。図5には、調製例B−1で得られたMPSi−TiO粒子、実施例1で得られた半導体ヘテロ粒子、比較例7で得られた半導体ヘテロ粒子のATR法により測定したFT−IRスペクトルを示す。
<Infrared spectroscopic analysis>
Using a Fourier transform infrared spectrometer (“VERTEX80” manufactured by Bruker Optics), the binding of organic molecules to the semiconductor particles was confirmed by the total reflection method (ATR method). FIG. 5 shows the FT-IR measured by the ATR method of the MPSi—TiO 2 particles obtained in Preparation Example B-1, the semiconductor heteroparticles obtained in Example 1, and the semiconductor heteroparticles obtained in Comparative Example 7. The spectrum is shown.

図5に示した結果から明らかなように、MPSi−TiO粒子(調製例B−1)においては、波数2560cm−1にSH伸縮バンドが確認された。また、このSH伸縮バンドは、MPSi−TiO粒子とN−Ta粒子との複合粒子(比較例7)においても確認された。これに対して、MPSi−TiO粒子とAu/N−Ta粒子との複合粒子(実施例1)においては、波数2560cm−1にSH伸縮バンドが見られず、MPSi−TiO粒子のメルカプト基とAu/N−Ta粒子のAu粒子とが結合していることが確認された。 As is clear from the results shown in FIG. 5, in the MPSi—TiO 2 particles (Preparation Example B-1), an SH stretch band was confirmed at a wave number of 2560 cm −1 . Further, this SH stretch band was also confirmed in composite particles (Comparative Example 7) of MPSi—TiO 2 particles and N—Ta 2 O 5 particles. On the other hand, in the composite particle (Example 1) of MPSi—TiO 2 particles and Au / N—Ta 2 O 5 particles, no SH stretch band was observed at a wave number of 2560 cm −1 , and MPSi—TiO 2 particles It was confirmed that the mercapto group of Au and the Au particles of Au / N—Ta 2 O 5 particles were bonded.

<光触媒活性評価>
実施例および比較例で得られた分散液にアルゴンガスを15分間通気して飽和させ、試験管をゴム栓で密閉した。この試験管をメリーゴーラウンド方式の回転装置に装着し、分散液をスターラーで攪拌しながら、光源としてキセノンランプ(ウシオ電機(株)製、500W)を使用し、熱線吸収フィルタ(旭硝子(株)製「スーパーコールド」)を通過させた可視光を24時間照射して光触媒反応を行なった。その後、試験管内の気相部分のガス成分をガスクロマトグラフィを用いて分析した。表6〜10に水素の生成量(24時間)を示す。
<Photocatalytic activity evaluation>
Argon gas was passed through the dispersions obtained in Examples and Comparative Examples for 15 minutes to saturate, and the test tube was sealed with a rubber stopper. The test tube is mounted on a merry-go-round rotating device, and a xenon lamp (USHIO INC., 500 W) is used as a light source while stirring the dispersion with a stirrer. A heat ray absorption filter (Asahi Glass Co., Ltd.) The photocatalytic reaction was performed by irradiating visible light that passed through “super cold”) for 24 hours. Thereafter, the gas component in the gas phase portion in the test tube was analyzed using gas chromatography. Tables 6 to 10 show the amount of hydrogen produced (24 hours).

表6に示した結果から明らかなように、表面に有機基が結合しているTiO粒子と、表面にAu粒子が担持されているN−Ta粒子とを混合したり、複合化したりすることによって、光触媒機能を発現することが確認された(実施例1〜12)。特に、これらの粒子は、複合化処理の有無にかかわらず、光触媒機能を発現することがわかった(実施例1、2)。また、半導体粒子と有機基との結合形態が共有結合(実施例1〜4、実施例8〜12)であっても、イオン結合(実施例5〜7)であっても、光触媒機能を発現することがわかった。さらに、Au粒子の担持方法は特に制限されず、光析出法、含浸担持法、ナノ粒子担持法のいずれにおいても、光触媒機能を発現することがわかった(実施例2、10、11)。 As is clear from the results shown in Table 6, TiO 2 particles having organic groups bonded to the surface and N—Ta 2 O 5 particles having Au particles supported on the surface are mixed or combined. It was confirmed that the photocatalytic function was expressed (Examples 1 to 12). In particular, these particles were found to exhibit a photocatalytic function regardless of the presence or absence of the composite treatment (Examples 1 and 2). Moreover, even if the coupling | bonding form of a semiconductor particle and an organic group is a covalent bond (Examples 1-4, Examples 8-12) or an ionic bond (Examples 5-7), a photocatalytic function is expressed. I found out that Furthermore, the method for supporting Au particles is not particularly limited, and it has been found that the photocatalytic function is exhibited in any of the photoprecipitation method, the impregnation support method, and the nanoparticle support method (Examples 2, 10, and 11).

一方、TiO粒子(比較例1)、有機基が結合しているTiO粒子(比較例2)、さらにAu粒子が担持されている有機基修飾TiO粒子(比較例3)、Au粒子が担持されているN−Ta粒子(比較例4)をそれぞれ単独で使用しても、光触媒機能は発現しなかった。また、TiO粒子に有機基が結合していない場合(比較例5、6)には、N−Ta粒子への金属粒子の担持の有無にかかわらず、光触媒機能は発現しなかった。さらに、TiO粒子に有機基が結合していても、N−Ta粒子に金属粒子が担持されていない場合(比較例7)には、光触媒機能は発現しなかった。 On the other hand, TiO 2 particles (Comparative Example 1), TiO 2 particles to which organic groups are bonded (Comparative Example 2), organic group-modified TiO 2 particles carrying Au particles (Comparative Example 3), and Au particles Even when each of the supported N—Ta 2 O 5 particles (Comparative Example 4) was used alone, the photocatalytic function was not expressed. In addition, when the organic group was not bonded to the TiO 2 particles (Comparative Examples 5 and 6), the photocatalytic function was not exhibited regardless of whether the metal particles were supported on the N-Ta 2 O 5 particles. . Furthermore, even when the organic group was bonded to the TiO 2 particles, the photocatalytic function was not exhibited when the metal particles were not supported on the N—Ta 2 O 5 particles (Comparative Example 7).

また、有機基が結合しているTiO粒子に、Au粒子とPt粒子とが担持されているN−Ta粒子を混合した場合(実施例13)には、Au粒子のみが担持されているN−Ta粒子を混合した場合(実施例3)に比べて、光触媒活性が非常に高くなることがわかった。これは、Pt粒子が助触媒として機能するためと考えられる。一方、Au粒子とPt粒子とが担持されているN−Ta粒子を、単独で使用した場合(比較例8)や、有機基が結合していないTiO粒子に混合した場合(比較例9)には、光触媒機能は発現しなかった。 In addition, when N—Ta 2 O 5 particles in which Au particles and Pt particles are supported are mixed with TiO 2 particles to which organic groups are bonded (Example 13), only Au particles are supported. It was found that the photocatalytic activity was very high as compared with the case of mixing N-Ta 2 O 5 particles (Example 3). This is presumably because the Pt particles function as a promoter. On the other hand, when N—Ta 2 O 5 particles carrying Au particles and Pt particles are used alone (Comparative Example 8) or mixed with TiO 2 particles to which no organic group is bonded (Comparison) In Example 9), the photocatalytic function was not expressed.

さらに、Au粒子の代わりにAg粒子やPd粒子をN−Ta粒子に担持させた場合(実施例14、15)にも、有機基が結合しているTiO粒子と混合することによって、光触媒機能を発現することが確認された。これに対して、Ag粒子やPd粒子が担持されているN−Ta粒子を単独で使用した場合(比較例10、11)には、光触媒機能は発現しなかった。 Furthermore, even when Ag particles or Pd particles are supported on N-Ta 2 O 5 particles instead of Au particles (Examples 14 and 15), by mixing with TiO 2 particles to which organic groups are bonded, It was confirmed that the photocatalytic function was expressed. On the other hand, when N—Ta 2 O 5 particles carrying Ag particles or Pd particles were used alone (Comparative Examples 10 and 11), the photocatalytic function was not expressed.

なお、実施例3および13において、水として重水(DO)を用いて光触媒反応を行なったところ、生成した水素のほとんどは重水素(D)であった。このことから、本発明の半導体ヘテロ粒子を用いた水中での光触媒反応においては、水が電子源と水素源であることが確認された。 In Examples 3 and 13, when photocatalytic reaction was performed using heavy water (D 2 O) as water, most of the generated hydrogen was deuterium (D 2 ). From this, in the photocatalytic reaction in water using the semiconductor heteroparticle of the present invention, it was confirmed that water is an electron source and a hydrogen source.

表7に示した結果から明らかなように、本発明の半導体ヘテロ粒子においては、第1の半導体粒子として、TiO粒子の他に、N−TiO粒子、ZnO粒子、WO粒子が使用でき、第2の半導体粒子として、N−Ta粒子の他に、Ta粒子、CaFe粒子、CuO粒子、Zn−Fe粒子が使用できることが確認された(実施例16〜21)。 As can be seen from the results shown in Table 7, in the semiconductor heterostructure particles of the present invention, as the first semiconductor particles, in addition to the TiO 2 particles, N-TiO 2 particles, ZnO particles, WO 3 particles can be used In addition to the N—Ta 2 O 5 particles, it was confirmed that Ta 2 O 5 particles, CaFe 2 O 4 particles, Cu 2 O particles, and Zn—Fe 2 O 3 particles can be used as the second semiconductor particles. (Examples 16 to 21).

一方、有機基が結合している第1の半導体粒子(比較例12、14)や、Au粒子が担持されている第2の半導体粒子(比較例15、18、19)を単独で使用した場合には、光触媒機能は発現しなかった。また、有機基が結合している第1の半導体粒子と金属粒子が担持されていない第2の半導体粒子とを混合しても、光触媒機能は発現しなかった(比較例13、17、20)。さらに、Au粒子が担持されている第2の半導体粒子と有機基が結合していない第1の半導体粒子とを混合しても、光触媒機能は発現しなかった(比較例16)。   On the other hand, when the first semiconductor particles (Comparative Examples 12 and 14) to which organic groups are bonded and the second semiconductor particles (Comparative Examples 15, 18, and 19) carrying Au particles are used alone However, the photocatalytic function was not expressed. Further, even when the first semiconductor particles to which the organic group was bonded and the second semiconductor particles on which the metal particles were not supported were mixed, the photocatalytic function was not exhibited (Comparative Examples 13, 17, and 20). . Furthermore, even when the second semiconductor particles carrying Au particles were mixed with the first semiconductor particles to which no organic group was bonded, the photocatalytic function did not appear (Comparative Example 16).

表8に示した結果から明らかなように、TiO粒子などの第1の半導体粒子の表面にAu粒子を担持させ、第2の半導体粒子であるN−Ta粒子の表面に有機基を結合させた場合(実施例22〜26)であっても、実施例1〜21の場合と同様に、光触媒機能を発現することが確認された。 As apparent from the results shown in Table 8, Au particles are supported on the surface of the first semiconductor particles such as TiO 2 particles, and organic groups are formed on the surface of the N-Ta 2 O 5 particles as the second semiconductor particles. Even in the case of binding (Examples 22 to 26), it was confirmed that the photocatalytic function was developed as in Examples 1 to 21.

一方、Au粒子が担持されている第1の半導体粒子(比較例21、26、28)や、有機基が結合している第2の半導体粒子(比較例23)を単独で使用した場合には、光触媒機能は発現しなかった。また、Au粒子が担持されている第1の半導体粒子と有機基が結合していない第2の半導体粒子とを混合しても、光触媒機能は発現しなかった(比較例22、27、29〜31)。さらに、第1の半導体粒子に金属粒子が担持されていない場合には、第2の半導体粒子への有機基の結合の有無にかかわらず、光触媒機能は発現しなかった(比較例24、25)。   On the other hand, when the first semiconductor particles carrying the Au particles (Comparative Examples 21, 26 and 28) and the second semiconductor particles having the organic group bonded thereto (Comparative Example 23) are used alone. The photocatalytic function was not expressed. Further, even when the first semiconductor particles carrying Au particles and the second semiconductor particles having no organic group bonded thereto, the photocatalytic function did not appear (Comparative Examples 22, 27, 29 to 29). 31). Furthermore, when metal particles were not supported on the first semiconductor particles, the photocatalytic function did not appear regardless of the presence or absence of organic group binding to the second semiconductor particles (Comparative Examples 24 and 25). .

表9に示した結果から明らかなように、第1の半導体粒子に担持されているAu粒子と、第2の半導体粒子に担持されているAu粒子またはAg粒子とを、金属結合官能基を有する有機基を介して結合することによって、光触媒機能を発現することが確認された(実施例27〜34)。   As is clear from the results shown in Table 9, the Au particles supported on the first semiconductor particles and the Au particles or Ag particles supported on the second semiconductor particles have a metal-bonded functional group. It was confirmed that the photocatalytic function was expressed by bonding through an organic group (Examples 27 to 34).

一方、第2の半導体粒子に金属粒子が担持されていない場合(比較例32、34)には、金属結合官能基を有する有機基が存在していても光触媒機能は発現しなかった。   On the other hand, when metal particles were not supported on the second semiconductor particles (Comparative Examples 32 and 34), the photocatalytic function was not exhibited even if an organic group having a metal-bonded functional group was present.

表10に示した結果から明らかなように、第1の半導体粒子に結合している第1の有機基と、第2の半導体粒子に結合している第2の有機基とを、金属粒子を介して結合することによって、光触媒機能を発現することが確認された。   As is apparent from the results shown in Table 10, the first organic group bonded to the first semiconductor particle and the second organic group bonded to the second semiconductor particle are converted into metal particles. It was confirmed that the photocatalytic function was expressed by binding via the C.

一方、金属粒子が存在しない場合(比較例35、37、38、40)には、光触媒機能は発現しなかった。また、第2の半導体粒子に第2の有機基が結合していない場合(比較例36、39)には、金属粒子が存在していても光触媒機能は発現しなかった。   On the other hand, when no metal particles were present (Comparative Examples 35, 37, 38, and 40), the photocatalytic function was not expressed. In addition, when the second organic group was not bonded to the second semiconductor particles (Comparative Examples 36 and 39), the photocatalytic function was not exhibited even if the metal particles were present.

以上説明したように、本発明によれば、2種類の半導体粒子を備えている半導体ヘテロ粒子において、溶液系電子メディエーターを使用せず、比較的広いpH範囲で光触媒機能を発現させることが可能となる。また、本発明の半導体ヘテロ粒子は、半導体粒子に、有機基を結合させたり金属粒子を担持させたりするといった簡単な修飾を施すことによって容易に製造することが可能である。   As described above, according to the present invention, it is possible to develop a photocatalytic function in a relatively wide pH range without using a solution-based electron mediator in a semiconductor heteroparticle having two types of semiconductor particles. Become. Moreover, the semiconductor heteroparticle of the present invention can be easily produced by subjecting the semiconductor particle to a simple modification such as bonding an organic group or supporting a metal particle.

したがって、本発明の半導体ヘテロ粒子は、光触媒としての用途だけではなく、発光体やセンサーなど、幅広い分野での応用が可能である。   Therefore, the semiconductor heteroparticle of the present invention can be applied not only as a photocatalyst but also in a wide range of fields such as a light emitter and a sensor.

1:有機基、1a:第1の有機基、1b:第2の有機基、2a:第1の半導体粒子、2b:第2の半導体粒子、3:金属粒子、3a:第1の金属粒子、3b:第2の金属粒子、4:光。   1: organic group, 1a: first organic group, 1b: second organic group, 2a: first semiconductor particle, 2b: second semiconductor particle, 3: metal particle, 3a: first metal particle, 3b: second metal particles, 4: light.

Claims (11)

第1の半導体粒子と第2の半導体粒子と金属粒子と有機基とを備えており、
前記第1の半導体粒子の伝導帯下端の電位が前記第2の半導体粒子の価電子帯上端の電位よりネガティブであり、
前記金属粒子が前記第1および第2の半導体粒子のうちの一方の半導体粒子に接合しており、
前記有機基が前記第1および第2の半導体粒子のうちの他方の半導体粒子に結合しており、
前記有機基が金属結合官能基を有しており且つ該金属結合官能基が前記金属粒子と結合している、ことを特徴とする半導体ヘテロ粒子。
A first semiconductor particle, a second semiconductor particle, a metal particle, and an organic group;
The potential at the lower end of the conduction band of the first semiconductor particles is more negative than the potential at the upper end of the valence band of the second semiconductor particles;
The metal particles are bonded to one of the first and second semiconductor particles;
The organic group is bonded to the other semiconductor particle of the first and second semiconductor particles;
A semiconductor heteroparticle, wherein the organic group has a metal bond functional group, and the metal bond functional group is bonded to the metal particle.
前記金属粒子が前記第1および第2の半導体粒子のうちの一方の半導体粒子に担持されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体ヘテロ粒子。   2. The semiconductor heteroparticle according to claim 1, wherein the metal particle is supported on one of the first and second semiconductor particles. 第1の半導体粒子と第2の半導体粒子と第1の金属粒子と第2の金属粒子と有機基とを備えており、
前記第1の半導体粒子の伝導帯下端の電位が前記第2の半導体粒子の価電子帯上端の電位よりネガティブであり、
前記第1および第2の金属粒子がそれぞれ前記第1および第2の半導体粒子に接合しており、
前記有機基が第1の金属結合官能基および第2の金属結合官能基を有しており且つ該第1および第2の金属結合官能基がそれぞれ前記第1および第2の金属粒子と結合している、ことを特徴とする半導体ヘテロ粒子。
A first semiconductor particle, a second semiconductor particle, a first metal particle, a second metal particle, and an organic group;
The potential at the lower end of the conduction band of the first semiconductor particles is more negative than the potential at the upper end of the valence band of the second semiconductor particles;
The first and second metal particles are bonded to the first and second semiconductor particles, respectively;
The organic group has a first metal binding functional group and a second metal binding functional group, and the first and second metal binding functional groups bind to the first and second metal particles, respectively. The semiconductor heteroparticle characterized by the above-mentioned.
前記第1および第2の金属粒子がそれぞれ前記第1および第2の半導体粒子に担持されていることを特徴とする請求項3に記載の半導体ヘテロ粒子。   4. The semiconductor heteroparticle according to claim 3, wherein the first and second metal particles are supported on the first and second semiconductor particles, respectively. 第1の半導体粒子と第2の半導体粒子と第1の有機基と第2の有機基と金属粒子とを備えており、
前記第1の半導体粒子の伝導帯下端の電位が前記第2の半導体粒子の価電子帯上端の電位よりネガティブであり、
前記第1および第2の有機基がそれぞれ前記第1および第2の半導体粒子に結合しており、
前記第1および第2の有機基がそれぞれ第1および第2の金属結合官能基を有しており且つ前記金属粒子が前記第1の金属結合官能基と前記第2の金属結合官能基とに結合している、ことを特徴とする半導体ヘテロ粒子。
A first semiconductor particle, a second semiconductor particle, a first organic group, a second organic group, and a metal particle;
The potential at the lower end of the conduction band of the first semiconductor particles is more negative than the potential at the upper end of the valence band of the second semiconductor particles;
The first and second organic groups are bonded to the first and second semiconductor particles, respectively;
The first and second organic groups have first and second metal binding functional groups, respectively, and the metal particles are in the first metal binding functional group and the second metal binding functional group, respectively. A semiconductor heteroparticle characterized by being bonded.
第1の半導体粒子と第2の半導体粒子と金属粒子と有機基とを備えており、前記第1の半導体粒子の伝導帯下端の電位が前記第2の半導体粒子の価電子帯上端の電位よりネガティブである半導体ヘテロ粒子の製造方法であって、
前記第1および第2の半導体粒子のうちの一方の半導体粒子に金属粒子を接合させる工程と、
前記第1および第2の半導体粒子のうちの他方の半導体粒子と金属結合官能基を有する有機分子とを混合して、前記金属結合官能基を有する有機基が結合している半導体粒子を調製する工程と、
前記金属粒子が接合している半導体粒子と前記金属結合官能基を有する有機基が結合している半導体粒子とを混合して、前記金属粒子と前記金属結合官能基とを結合させる工程と、を含むことを特徴とする半導体ヘテロ粒子の製造方法。
A first semiconductor particle, a second semiconductor particle, a metal particle, and an organic group, wherein the potential at the lower end of the conduction band of the first semiconductor particle is higher than the potential at the upper end of the valence band of the second semiconductor particle. A method for producing negative semiconductor heteroparticles, comprising:
Bonding metal particles to one of the first and second semiconductor particles;
The other semiconductor particle of the first and second semiconductor particles is mixed with an organic molecule having a metal bond functional group to prepare a semiconductor particle to which the organic group having a metal bond functional group is bonded. Process,
Mixing the semiconductor particles to which the metal particles are bonded and the semiconductor particles to which the organic groups having the metal bonding functional groups are bonded to bond the metal particles to the metal bonding functional groups; The manufacturing method of the semiconductor heteroparticle characterized by including.
前記金属粒子を接合させる工程において、第1および第2の半導体粒子のうちの一方の半導体粒子に金属粒子を担持させることを特徴とする請求項6に記載の半導体ヘテロ粒子の製造方法。   7. The method for producing semiconductor hetero particles according to claim 6, wherein in the step of joining the metal particles, the metal particles are supported on one of the first and second semiconductor particles. 第1の半導体粒子と第2の半導体粒子と第1の金属粒子と第2の金属粒子と有機基とを備えており、前記第1の半導体粒子の伝導帯下端の電位が前記第2の半導体粒子の価電子帯上端の電位よりネガティブである半導体ヘテロ粒子の製造方法であって、
第1の半導体粒子に第1の金属粒子を接合させる工程と、
第2の半導体粒子に第2の金属粒子を接合させる工程と、
前記金属粒子が接合している第1および第2の半導体粒子のうちの一方の半導体粒子と、第1の金属結合官能基および第2の金属結合官能基を有する有機分子とを混合して、前記金属粒子と前記第1および第2の金属結合官能基のうちの一方の金属結合官能基とを結合させ、前記金属粒子が接合し且つ該金属粒子に前記第1および第2の金属結合官能基のうちの他方の金属結合官能基を有する有機基が結合している半導体粒子を調製する工程と、
前記金属粒子が接合している第1および第2の半導体粒子のうちの他方の半導体粒子と、前記金属粒子が接合し且つ該金属粒子に前記他方の金属結合官能基を有する有機基が結合している半導体粒子とを混合して、前記他方の半導体粒子に接合している金属粒子と前記他方の金属結合官能基とを結合させる工程と、を含むことを特徴とする半導体ヘテロ粒子の製造方法。
1st semiconductor particle, 2nd semiconductor particle, 1st metal particle, 2nd metal particle, and organic group are provided, and the electric potential of the conduction band lower end of said 1st semiconductor particle is said 2nd semiconductor A method for producing a semiconductor heteroparticle that is more negative than the potential at the top of the valence band of the particle,
Bonding the first metal particles to the first semiconductor particles;
Bonding the second metal particles to the second semiconductor particles;
One of the first and second semiconductor particles to which the metal particles are bonded is mixed with an organic molecule having a first metal-bonded functional group and a second metal-bonded functional group, The metal particles are bonded to one of the first and second metal-bonding functional groups, the metal particles are bonded, and the metal particles are bonded to the first and second metal-bonding functional groups. Preparing a semiconductor particle to which an organic group having the other metal-bonded functional group of the group is bonded;
The other semiconductor particle of the first and second semiconductor particles bonded to the metal particle is bonded to the organic group bonded to the metal particle and having the other metal-bonded functional group. A method of producing semiconductor heteroparticles, comprising: mixing a semiconductor particle, and bonding the metal particle bonded to the other semiconductor particle to the other metal-binding functional group. .
前記第1の金属粒子を接合せしめる工程において、第1の半導体粒子に第1の金属粒子を担持させることを特徴とする請求項8に記載の半導体ヘテロ粒子の製造方法。   9. The method for producing semiconductor hetero particles according to claim 8, wherein in the step of bonding the first metal particles, the first metal particles are supported on the first semiconductor particles. 前記第2の金属粒子を接合せしめる工程において、第2の半導体粒子に第2の金属粒子を担持させることを特徴とする請求項8または9に記載の半導体ヘテロ粒子の製造方法。   The method for producing semiconductor heteroparticles according to claim 8 or 9, wherein in the step of bonding the second metal particles, the second metal particles are supported on the second semiconductor particles. 第1の半導体粒子と第2の半導体粒子と第1の有機基と第2の有機基と金属粒子とを備えており、前記第1の半導体粒子の伝導帯下端の電位が前記第2の半導体粒子の価電子帯上端の電位よりネガティブである半導体ヘテロ粒子の製造方法であって、
第1の半導体粒子と第1の金属結合官能基を有する有機分子とを混合して、前記金属結合官能基を有する第1の有機基が結合している第1の半導体粒子を調製する工程と、
第2の半導体粒子と第2の金属結合官能基を有する有機分子とを混合して、前記金属結合官能基を有する第2の有機基が結合している第2の半導体粒子を調製する工程と、
前記第1および第2の有機基のうちの一方の有機基が結合している半導体粒子と金属粒子とを混合して、前記有機基中の金属結合官能基と前記金属粒子とを結合させ、前記有機基が結合し且つ該有機基中の金属結合官能基に前記金属粒子が結合している半導体粒子を調製する工程と、
前記第1および第2の有機基のうちの他方の有機基が結合している半導体粒子と、前記有機基が結合し且つ該有機基中の金属結合官能基に前記金属粒子が結合している半導体粒子とを混合して、前記他方の有機基中の金属結合官能基と前記金属粒子とを結合させる工程と、を含むことを特徴とする半導体ヘテロ粒子の製造方法。
1st semiconductor particle, 2nd semiconductor particle, 1st organic group, 2nd organic group, and metal particle are provided, and the electric potential of the conduction band lower end of said 1st semiconductor particle is said 2nd semiconductor A method for producing a semiconductor heteroparticle that is more negative than the potential at the top of the valence band of the particle,
Mixing first semiconductor particles and organic molecules having a first metal-binding functional group to prepare first semiconductor particles to which the first organic group having the metal-binding functional group is bonded; ,
Mixing second semiconductor particles and organic molecules having a second metal-bonded functional group to prepare second semiconductor particles to which the second organic group having the metal-bonded functional group is bonded; ,
Mixing the semiconductor particles and the metal particles to which one organic group of the first and second organic groups is bonded, and bonding the metal-bonded functional group in the organic group and the metal particles; Preparing a semiconductor particle to which the organic group is bonded and the metal particle is bonded to a metal bonding functional group in the organic group;
The semiconductor particle to which the other organic group of the first and second organic groups is bonded, the organic group is bonded, and the metal particle is bonded to the metal bonding functional group in the organic group. And a step of mixing the semiconductor particles to bond the metal-bonded functional group in the other organic group and the metal particles.
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