JP2014036907A - 光触媒、光触媒の製造方法、及び光触媒電極 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記一般式(1)で表される構造を含む光触媒である。
Ca10−x−yAgxTiy(PO4)6(OH)2−zFz 一般式(1)
ただし、前記一般式(1)中、xは、1〜3の整数であり、yは、1〜9の整数であり、zは、1〜2の整数であり、x+yは、2〜10の整数である。
【選択図】図1
Description
このような研究の一例としては、前記酸化チタンに可視光応答を付与する目的で、該酸化チタンに酸素欠陥を形成する手法、該酸化チタンに窒素をドープする手法、などが提案されている。しかし、これらの場合、実用的に満足できる成果は得られておらず、研究レベルの域を脱していないのが現状である。
このような分解対象物に対する吸着能に優れる材料としては、例えば、歯や骨などの生体硬組織の主成分であるカルシウムハイドロキシアパタイトCa10(PO4)6(OH)2等のアパタイトが挙げられる。前記アパタイトは、各種のカチオンやアニオンとイオン交換し易く、高い生体親和性及び吸着特性を有し、蛋白質等の有機物に対する特異的な吸着能を有している。そのため、カルシウムハイドロキシアパタイト等のアパタイトの特性を利用した技術の研究開発が行われてきている。
しかしながら、これらの光触媒チタンハイドロキシアパタイト(Ti−CaHAP)の場合においても、上述したような、紫外光がほとんど存在しない室内の蛍光灯の光を照射した場合には、前記酸化チタンは光触媒活性を殆ど発現しないという問題がある。
しかし、この提案の技術では、クロム(Cr)のように環境に対して有害なイオンとなりうる元素を含んでおり、実用化には問題がある。
開示の光触媒は、下記一般式(1)で表される構造を含むことを特徴とする。
Ca10−x−yAgxTiy(PO4)6(OH)2−zFz 一般式(1)
ただし、前記一般式(1)中、xは、1〜3の整数であり、yは、1〜9の整数であり、zは、1〜2の整数であり、x+yは、2〜10の整数である。
開示の光触媒の製造方法は、チタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイトと、フッ化銀を含有する溶液とを混合する工程を含む。
開示の光触媒の製造方法は、β−リン酸三カルシウムと、チタンイオン、銀イオン及びフッ素イオンを含有する溶液とを混合する工程を含む。
開示の光触媒の製造方法は、カルシウムイオン、チタンイオン、銀イオン及びフッ素イオンを含有する溶液と、リン酸化合物とを混合する工程を含む。
開示の光触媒電極は、基材と、前記基材上に形成され、前記光触媒を含有する膜とを有する。
開示の光触媒の製造方法によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、環境に対して有害な金属原子を含まず、かつ高い結晶性を有し、可視光の照射により優れた光触媒活性を有する光触媒を得ることができる。
開示の光触媒電極によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、環境に対して有害な金属原子を含まず、可視光の照射により優れた光触媒活性を示す光触媒電極を得ることができる。
本件の光触媒は、下記一般式(1)で表される構造を含む。
Ca10−x−yAgxTiy(PO4)6(OH)2−zFz 一般式(1)
ただし、前記一般式(1)中、xは、1〜3の整数であり、yは、1〜9の整数であり、zは、1〜2の整数であり、x+yは、2〜10の整数である。
そこで本発明者らは、前記銀チタンカルシウムハイドロキシアパタイトの結晶性を向上させるために更に検討を行った結果、前記銀チタンカルシウムハイドロキシアパタイトにフッ素をドープすることにより、結晶性が高くなることを見出した。
前記x+yとしては、2〜5の整数が好ましく、2〜4の整数がより好ましい。
前記光触媒は、少なくともその表面に前記一般式(1)で表される構造を有することが好ましい。
前記光触媒は、可視光応答性を有するものであれば、前記一般式(1)で表される構造を、その表面にのみ有していてもよい。
カルシウムハイドロキシアパタイトは、カチオンに対してもアニオンに対してもイオン交換し易い。前記チタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイトは、カルシウムハイドロキシアパタイト(例えば、Ca10(PO4)6(OH)2)のCa(カルシウム)の少なくとも一部がTi(チタン)で置換されている化合物である。
前記有害物質としては、例えば、アセトアルデヒドなどが挙げられる。
前記微生物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、原核生物であってもよいし、真核生物であってもよい。前記原核生物としては、例えば、大腸菌、黄色ブドウ球菌等の細菌などが挙げられる。前記真核生物としては、例えば、酵母菌類、カビ、放線菌等の糸状菌類などが挙げられる。
前記ウイルスとしては、例えば、DNAウイルス、RNAウイルスなど挙げられる。前記ウイルスとしては、具体的にはインフルエンザウイルスなどが挙げられる。
これらの分解対象物は、固体状、液体状、気体状のいずれの態様で存在していてもよい。前記液体状の場合には、前記分解対象物としては、例えば、廃液、栄養液、循環液などが挙げられる。また、前記気体状の場合には、前記分解対象物としては、例えば、排ガス、循環ガスなどが挙げられる。
前記カルシウムハイドロキシアパタイトがこのような光触媒機能を発揮し得る構造(金属酸化物構造)を有すると、光触媒活性を獲得する。また、骨格となるカルシウムハイドロキシアパタイトは優れた吸着特性を有するため、光触媒活性を有する公知の金属酸化物よりも、分解対象物に対する吸着特性に優れている。そのため、前記光触媒は、分解作用、抗菌作用、防汚作用、カビや細菌等の増殖阻止乃至抑制作用などに優れる。
前記光触媒は、例えば、前記チタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイトに銀及びフッ素をドープしてなる。
前記光触媒は、例えば、前記チタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイトのカルシウムの一部が銀に置換され、水酸基の少なくとも一部がフッ素に置換されてなる。
前記銀及びフッ素のドープ方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、後述する光触媒の製造方法が好ましい。
前記光触媒が可視光応答性光触媒となるのは、銀のドープによりバンドギャップ幅が狭くなるためと考えられる。
前記光触媒における銀のドープは、前記チタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイトの結晶格子内のカルシウム及びチタンの少なくともいずれかが銀に置換されることにより行われることが好ましく、カルシウムが銀に置換されることにより行われることがより好ましい。前記置換は、結晶格子単位に対して、1個〜3個行われ、1個〜2個行われることが好ましい。前記置換が、1個未満であると、可視光応答性が生じなくなり、3個を超えると、結晶格子の歪が大きくなり、結晶性が悪くなる。
前記光触媒におけるフッ素のドープは、前記チタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイトの結晶格子内の水酸基がフッ素に置換されることにより行われることが好ましい。
前記置換は、最大で結晶格子単位に対して2個行われる。これは、即ち、前記チタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイトにおいて、水酸基が全てフッ素に置換されることである。
前記光触媒の形状、構造、大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記形状としては、例えば、粉状、粒状、タブレット状、ロッド状、プレート状、ブロック状、シート状、フィルム状などが挙げられる。これらの中でも、取扱性などの点で粉状(粉末)が好ましい。
前記構造としては、例えば、針状構造、平板状構造、樹枝状構造、波板構造、凹凸構造、単層構造、積層構造、多孔質構造、コア・シェル構造などが挙げられる。
なお、前記光触媒の同定及び形態等の観察は、例えば、TEM(透過型電子顕微鏡)、XRD(X線回析装置)、XPS(X線光電子分光装置)、FT−IR(フーリエ変換赤外分光装置)、ICP発光分光分析装置(ICP−AES)、XRF(蛍光X線分析装置)などを用いて行うことができる。
前記光触媒は、それ自体単独で使用してもよいし、他の物質等と併用してもよく、水、アルコール系溶媒等の液体状の物質に分散等させてスラリー状などとして使用してもよい。前記スラリー状として使用する場合、その液としては、水が好ましく、このスラリーを光触媒含有スラリーとして好適に使用することができる。
前記光触媒は、それ自体単独で使用してもよいし、粉砕してから、他の組成物等に混合などして混合組成物として使用してもよいし、あるいは基材等に付着、塗布、蒸着などして膜化(表面被膜)して使用してもよい。なお、基材等に付着、塗布、蒸着などする場合には、コーティング液を好適に使用することができる。
前記他の組成物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、印刷用インクなどが挙げられる。
前記混合の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、混練装置、攪拌装置などを用いた方法が挙げられる。
前記基材の材質、形状、構造、厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記基材の材質としては、例えば、紙、合成紙、織布、不織布、皮革、木材、ガラス、金属、セラミックス、合成樹脂などが挙げられる。前記基材の形状としては、例えば、箔状、フィルム状、シート状、板状などが挙げられる。
前記付着の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、噴霧法などが挙げられる。
前記塗布の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スプレーコート法、カーテンコート法、スピンコート法、グラビヤコート法、インクジェット法、ディップ法などが挙げられる。
前記蒸着の方法としては、例えば、CVD法、スパッタ法、真空蒸着法などが挙げられる。
前記光触媒は、各種分野において好適に使用することができる。前記光触媒は、具体的には、OA機器(パソコンの筐体、マウス、キーボード)、電子機器(電話機、コピー機、ファクシミリ、各種プリンター、デジタルカメラ、ビデオ、CD装置、DVD装置、エアコン、リモコン装置など)、電気製品(食器洗浄機、食器乾燥機、衣類乾燥機、洗濯機、空気清浄機、加湿器、扇風機、換気扇、掃除機、厨芥処理機など)、携帯情報端末(PDA、携帯電話など)、フィルター(気体用:空気清浄機、エアコン等に使用されるものなど、液体用:水耕栽培の液処理用など、固体用:土壌改良用など、カメラ用フィルターなど)、壁紙、食品容器(繰返し使用タイプ、使い捨てタイプなど)、医療機器及び衛星用品(酸素吸入器のマスク部、包帯、マスク、防菌手袋など)、衣料等の繊維製品、入れ歯、内外装材(樹脂製、紙製、布製、セラッミク製、金属製などの内外装材;風呂、プール、建材など;人間が使用する時には蛍光灯の光が照射され、人間が使用しない時には紫外光が照射されるような医療施設用、バイオ実験室用、クリーンベンチ用など)、乗り物(内装材、車両用後方確認ミラ−など)、吊り輪(電車、バスなど)、ハンドル(自転車、三輪車、自動二輪車、乗用車など)、サドル(自転車、三輪車、自動二輪車など)、靴(布製、樹脂製、人工皮革製、合成樹脂製など)、鞄(布製、樹脂製、人工皮革製、合成樹脂製など)、塗料(塗膜など)、汚水処理剤及び排水処理材(例えば、多孔質シリカ中に該広帯域光吸収性光触媒を混入させたもの)、シート(土壌処理シートなど)、バイオチップの電極(有機色素との組合せによる)、鏡(浴室用鏡、洗面所用鏡、歯科用鏡、道路鏡など)、レンズ(眼鏡レンズ、光学レンズ、照明用レンズ、半導体用レンズ、複写機用レンズ、車両用後方確認カメラレンズ)、プリズム、ガラス(建物や監視塔の窓ガラス;自動車、鉄道車両、航空機、船舶、潜水艇、雪上車、ロープウエイのゴンドラ、遊園地のゴンドラ、宇宙船のような乗物の窓ガラス;自動車、オートバイ、鉄道車両、航空機、船舶、潜水艇、雪上車、スノーモービル、ロープウエイのゴンドラ、遊園地のゴンドラ、宇宙船のような乗物の風防ガラス;冷凍食品陳列ケースのガラス、中華饅頭等の保温食品の陳列ケースのガラスなど)、ゴーグル(防護用ゴーグル、スポーツ用ゴーグルなど)、シールド(防護用マスクのシールド、スポーツ用マスクのシールド、ヘルメットのシールドなど)、カバー(計測機器のカバー、車両用後方確認カメラレンズのカバー)、レンズ(レーザー歯科治療器等の集束レンズなど)、カバー(車間距離センサー等のレーザー光検知用センサーのカバー、赤外線センサーのカバー、フィルム、シート、シール、ワッペンなど)などに好適に使用可能である。
<第1の光触媒の製造方法>
本件の第1の光触媒の製造方法は、チタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイトと、フッ化銀を含有する溶液とを混合する工程を少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
前記混合する工程としては、チタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイトと、フッ化銀を含有する溶液とを混合する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記チタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイトとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記光触媒の説明において例示した前記チタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイトなどが挙げられる。
前記チタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイトは、市販品を用いることができる。前記市販品としては、例えば、PHOTOHAP100(太平化学産業株式会社製)などが挙げられる。
前記フッ化銀を含有する溶液は、例えば、フッ化銀と溶媒とを混合して得られる。
前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、水が好ましい。前記水としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、純水が好ましい。また、前記水は、脱炭酸ガス処理されていることが好ましい。
前記混合の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1時間〜36時間が好ましく、10時間〜30時間がより好ましい。なお、前記混合の時間は、前記フッ化銀を含有する溶液のフッ化銀濃度により適宜変更でき、例えば、前記フッ化銀を含有する溶液のフッ化銀濃度が高い場合は、短時間で混合を行うことができ、前記フッ化銀を含有する溶液のフッ化銀濃度が低い場合は、長時間で混合を行うことが好ましい。
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、濾別する工程、洗浄する工程、乾燥する工程などが挙げられる。
前記濾別する工程としては、前記混合する工程により得られた生成物を濾別する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記洗浄する工程としては、前記濾別する工程により得られた濾過物(残渣)を洗浄する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水で前記濾過物を洗浄する工程が挙げられる。前記水としては、例えば、純水などが挙げられる。
前記乾燥する工程としては、前記洗浄する工程により得られた洗浄物を乾燥する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、80℃〜120℃で1時間〜36時間乾燥する工程が挙げられる。なお、乾燥の時間は、乾燥温度により適宜変更でき、例えば、乾燥温度が高い場合は、短時間で乾燥を行うことができ、乾燥温度が低い場合は、長時間乾燥を行うことが好ましい。
本件の第2の光触媒の製造方法は、β−リン酸三カルシウムと、チタンイオン、銀イオン及びフッ素イオンを含有する溶液(以下、「TiAgF含有溶液」と称することがある。)とを混合する工程を少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
前記混合する工程としては、β−リン酸三カルシウムと、チタンイオン、銀イオン及びフッ素イオンを含有する溶液とを混合する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記β−リン酸三カルシウムとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記β−リン酸三カルシウムは、市販品を用いることができる。前記市販品としては、例えば、β−TCP−100(太平化学産業株式会社製)などが挙げられる。
前記TiAgF含有溶液は、例えば、チタンイオンを含む化合物と、銀イオン及びフッ素イオンを含有する化合物と、溶媒とを混合して得られる。また、例えば、チタンイオンを含む化合物を溶媒に溶解して得られるチタン含有溶液と、フッ化銀を溶媒に溶解して得られるフッ化銀含有溶液とを混合して得ることもできる。
前記チタンイオンを含む化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オキソ酸チタンなどが挙げられる。前記オキソ酸チタンとしては、例えば、硫酸チタンなどが挙げられる。前記硫酸チタンとしては、例えば、硫酸チタン(IV)溶液などが挙げられる。
前記銀イオン及びフッ素イオンを含む化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、フッ化銀が好ましい。
前記TiAgF含有溶液は、フッ化銀を用いて作製されることが好ましい。
前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、水が好ましい。前記水としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、純水が好ましい。また、前記水は、脱炭酸ガス処理されていることが好ましい。
前記混合の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1時間〜36時間が好ましく、10時間〜30時間がより好ましい。
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、濾別する工程、洗浄する工程、乾燥する工程などが挙げられる。
前記濾別する工程、前記洗浄する工程、及び前記乾燥する工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記第1の光触媒の製造方法で例示した、前記濾別する工程、前記洗浄する工程、及び前記乾燥する工程がそれぞれ挙げられる。
前記第3の光触媒の製造方法としては、カルシウムイオン、チタンイオン、銀イオン及びフッ素イオンを含有する溶液(以下、「CaTiAgF含有溶液」と称することがある。)と、リン酸化合物とを混合する工程を少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
前記混合する工程としては、カルシウムイオン、チタンイオン、銀イオン及びフッ素イオンを含有する溶液と、リン酸化合物とを混合する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記CaTiAgF含有溶液は、例えば、カルシウムイオンを含む化合物と、チタンイオンを含む化合物を含む化合物と、銀イオン及びフッ素イオンを含む化合物と、溶媒とを混合して得られる。
前記カルシウムイオンを含む化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オキソ酸カルシウム、水酸化カルシウムなどが挙げられる。前記オキソ酸カルシウムとしては、例えば、硝酸カルシウム、硫酸カルシウムなどが挙げられる。前記硝酸カルシウムとしては、例えば、硝酸カルシウム無水物、硝酸カルシウム四水和物、硝酸カルシウム六水和物などが挙げられる。
前記チタンイオンを含む化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オキソ酸チタンなどが挙げられる。前記オキソ酸チタンとしては、例えば、硫酸チタンなどが挙げられる。前記硫酸チタンとしては、例えば、硫酸チタン(IV)溶液などが挙げられる。
前記銀イオン及びフッ素イオンを含む化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、フッ化銀が好ましい。
前記CaTiAgF含有溶液は、フッ化銀を用いて作製されることが好ましい。
前記リン酸化合物としては、例えば、リン酸、リン酸塩などが挙げられる。前記リン酸塩としては、例えば、リン酸カリウム、リン酸水素カリウム、リン酸水素二カリウムなどが挙げられる。
前記混合においては、系のpHを特定の範囲に維持しながら行ってもよい。例えば、pHを8.0〜11.0の範囲に維持しながら行うことが好ましい。
pHを特定の範囲に維持する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、酸又は塩基を系に添加する方法が挙げられる。前記酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記塩基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸化カリウムなどが挙げられる。
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エージングをする工程、濾別する工程、洗浄する工程、乾燥する工程などが挙げられる。
前記エージングをする工程としては、前記混合する工程の後に、得られた生成物を含む懸濁液をエージング(熟成)する、即ち加熱する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記加熱の際の温度としては、例えば、80℃〜120℃などが挙げられる。
前記加熱の際の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、1時間〜36時間などが挙げられる。
前記加熱する工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、乾燥炉を用いて加熱する方法などが挙げられる。
前記濾別する工程、前記洗浄する工程、及び前記乾燥する工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記第1の光触媒の製造方法で例示した、前記濾別する工程、前記洗浄する工程、及び前記乾燥する工程がそれぞれ挙げられる。
本件の光触媒電極は、基材と、膜とを少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
前記基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、透明電極付基板などが挙げられる。前記透明電極としては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide、スズドープ酸化インジウム)透明電極などが挙げられる。前記基板としては、例えば、ガラス基板などが挙げられる。
前記基材の形状、大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記膜としては、前記基材上に形成され、前記光触媒を含有する膜であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記膜の形状、大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
後者の方法の一例について、詳細に説明する。
まず、前記基材上に、前記光触媒の前駆体を含有する塗布液を塗布する。前記光触媒の前駆体としては、例えば、チタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイトなどが挙げられる。前記塗布の方法としては、例えば、スピンコート、スプレーコートなどが挙げられる。続いて、前記基材上に塗布された前記前駆体に対して、前記前駆体を前記光触媒に転換する処理を行う。具体的には、前記前駆体が、前記チタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイトである場合には、前記前駆体が付与された前記基材を、フッ化銀水溶液に浸漬する。そうすることにより、前記チタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイトに、銀及びフッ素がドープされ、前記光触媒が得られる。
<光触媒の製造>
浸漬法により、銀及びフッ素がドープされた可視光応答性光触媒チタンアパタイトを製造した。
1gのチタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイト粉末(PHOTOHAP100、太平化学産業株式会社製)を25℃、0.2mol/Lのフッ化銀水溶液50mL中に加えて24時間浸漬した。続いて、ろ過を行い、得られたろ過物を濃アンモニア水(28質量%、関東化学株式会社製)で洗浄し、続いて水で洗浄した。洗浄後、95℃で24時間乾燥を行い、更に、粉砕させて目的の可視光応答性光触媒チタンアパタイトを得た。得られた可視光応答性光触媒チタンアパタイトの粒径をTEM(透過型電子顕微鏡)で測定したところ、0.1μmであった。また、化学分析から得た元素比により、銀イオンが結晶格子中に平均1個程度含まれることを確認した。得られた可視光応答性光触媒チタンアパタイトは、前記一般式(1)で表される構造を含み、x=1、y=1、z=1であった。
<光触媒の製造>
銀がドープされた可視光応答性光触媒チタンアパタイトを製造した。なおこの可視光応答性光触媒チタンアパタイトには、フッ素はドープされていない。
可視光応答性を得るため、単位格子あたりの銀イオン含有量目標を2個(設計組成:Ag2TiCa7(PO4)6(OH)2)とした。
プロセス[1]では、原料として以下の(1)〜(4)を使用した。
(1)硝酸カルシウム[Ca(NO3)2]を0.07モル
(2)硫酸チタン[Ti(SO4)2]を0.01モル
(3)硝酸銀[AgNO3]を0.02モル
(4)リン酸水素二カリウム[K2HPO4]を0.06モル
室温で、1Lの脱気水(脱イオン水に窒素ガスを通気しながら沸騰させて溶存気体を排除した後に室温まで放冷したもの)に窒素ガスを通気しながらスターラで撹拌し、前記(1)〜(3)を加えて溶解させた。
そこに、溶液のpHを測定しながら2.5mol/L程度の濃度の水酸化カリウム水溶液を滴下してpHを10以上にした。ここで、銀イオンが酸化銀として沈殿するが、これは、可視光応答性光触媒チタンアパタイト(銀チタンカルシウムハイドロキシアパタイト)の生成と共に溶液中の銀イオン濃度が低下し再溶解するので、そのまま工程を進めた。
続いて、溶液に前記(4)を加えた。そうすると、銀チタンカルシウムハイドロキシアパタイトを始めとしたリン酸カルシウム類の沈殿が生成した。前記リン酸カルシウム類の沈殿の生成に伴って溶液中のリン酸イオン(PO4 3−)濃度が減少すると、共役酸であるリン酸水素イオン(HPO4 2−)の解離(HPO4 2−→H++PO4 3−)が進行し水素イオンが放出されてpHは低下していくため、前記水酸化カリウム水溶液を適宜滴下してpHを10以上に保った。
pH変化がほぼなくなった時点で沈殿を含んだ懸濁液をテフロン(登録商標)製のボトルに移し、95℃で12時間保持して銀チタンカルシウムハイドロキシアパタイト結晶を生成、及び成長させた(熟成)。
その後、室温まで放冷して吸引濾過し、濾物を2Lの脱イオン水で洗浄した後に95℃で12時間乾燥させ、最後にめのう乳鉢で粉砕して黄褐色の銀チタンカルシウムハイドロキシアパタイトを主成分とした光触媒紛体を得た。
<<結晶性>>
実施例1及び比較例1で得られた可視光応答性光触媒チタンアパタイトの結晶性を、Cu−KαのX線回折(XRD)を用いて測定した。
実施例1の可視光応答性光触媒チタンアパタイトのX線回折の結果を図1に示す。
比較例1の可視光応答性光触媒チタンアパタイトのX線回折の結果を図2に示す。
通常、粉末X線回折を用いた結晶性の評価では、XRDピークの半値幅が小さい程、結晶性が高いことが分かっている。銀イオン及びフッ素イオンをドープした実施例1の可視光応答性光触媒チタンアパタイトのXRD回折パターンの2θ=31°〜33°の間で観察されるハイドロキシアパタイトの結晶構造に特有のピーク(ピークトップ:32°付近)の半値幅(半値全幅)(図1参照)は、銀イオンのみをドープした比較例1の可視光応答性光触媒チタンアパタイトのXRDピーク半値幅(図2参照)と比べて約1/8であり、銀イオンと共にフッ素イオンを導入することにより、結晶性が飛躍的に向上することが確認できた。また、銀イオン及びフッ素イオンをドープした実施例1の可視光応答性光触媒チタンアパタイトの半値全幅は1.0°以下であることが分かる。
実施例1及び比較例1で製造した可視光応答性光触媒チタンアパタイトを用いた。
試料1gをガラス容器に入れ、10−6mol/Lのメチレンブルー水溶液に3日間以上浸漬して試料にメチレンブルーを十分に吸着させた後、溶液を新しい10−6mol/Lのメチレンブルー水溶液15mLと入れ替えた。
その後、ハイパスフィルタ(Y−43、AGCテクノグラス株式会社製)によって波長430nmより短波長側をカットしたキセノンランプ(LA−251Xe、林時計工業社製、150W)からの可視光を試料に照射した。照射パワー密度は10mW/mLとした。
メチレンブルーの分解の様子をメチレンブルーの消色により確認した。目視によりメチレンブルーの消色を評価したところ、比較例1の可視光応答性光触媒チタンアパタイトでは、消色に6時間掛かったのに対し、実施例1の可視光応答性光触媒チタンアパタイトでは、消色に3時間掛かった。即ち、実施例1の可視光応答性光触媒チタンアパタイトの方が、比較例1の可視光応答性光触媒チタンアパタイトよりも光触媒活性が優れていることが確認できた。
<光触媒の製造>
銀及びフッ素がドープされた可視光応答性光触媒チタンアパタイトを製造した。
1gのβ−リン酸三カルシウム粉末(β−TCP−100、太平化学産業株式会社製)を、0.4mol/Lのフッ化銀水溶液25mL及び0.04mol/Lの硫酸チタン[Ti(SO4)2]水溶液25mLの混合液中に加えて25℃で24時間浸漬した。続いて、ろ過を行い、得られたろ過物を濃アンモニア水(28質量%、関東化学株式会社製)で洗浄し、続いて水で洗浄した。洗浄後、95℃で24時間乾燥を行い、更に、粉砕させて目的の可視光応答性光触媒チタンアパタイトを得た。得られた可視光応答性光触媒チタンアパタイトの粒径をTEM(透過型電子顕微鏡)で測定したところ、0.1μmであった。
得られた可視光応答性光触媒チタンアパタイトは、実施例1の可視光応答性光触媒チタンアパタイトと同様に、XRDピークの半値幅が小さい、結晶性に優れる可視光応答性光触媒チタンアパタイトであった。得られた可視光応答性光触媒チタンアパタイトは、前記一般式(1)で表される構造を含み、x=1、y=1、z=1であった。
<光触媒の製造>
比較例1において、硝酸銀0.02モルをフッ化銀0.02モルに変えた以外は、比較例1と同様にして、銀及びフッ素がドープされた可視光応答性光触媒チタンアパタイトを得た。
得られた可視光応答性光触媒チタンアパタイトは、実施例1の可視光応答性光触媒チタンアパタイトと同様に、XRDピークの半値幅が小さい、結晶性に優れる可視光応答性光触媒チタンアパタイトであった。得られた可視光応答性光触媒チタンアパタイトは、前記一般式(1)で表される構造を含み、x=1、y=1、z=1であった。
<光触媒電極の作製>
1gのチタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイト粉末(PHOTOHAP100、太平化学産業株式会社製)を10mLの水に分散したコーティング液を作製し、ITO透明電極付ガラス基板上にスピンコートにより塗布し、チタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイトの薄膜を形成した。前記チタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイト薄膜電極を形成したガラス基板を550℃で1時間焼成し、薄膜の付着強度などを向上させた。次に、チタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイトの薄膜が形成されたITO透明電極付ガラス基板を、25℃、0.2mol/Lのフッ化銀水溶液50mL中に24時間浸漬した。浸漬後の前記ITO透明電極上の薄膜を、濃アンモニア水(28質量%、関東化学株式会社製)で洗浄し、続いて水で洗浄した。洗浄後、95℃で24時間乾燥を行った。以上の操作により、銀及びフッ素がドープされた可視光応答性光触媒チタンアパタイトの薄膜が形成された光触媒電極を得た。得られた可視光応答性光触媒チタンアパタイトは、前記一般式(1)で表される構造を含み、x=1、y=1、z=1であった。
(付記1) 下記一般式(1)で表される構造を含むことを特徴とする光触媒。
Ca10−x−yAgxTiy(PO4)6(OH)2−zFz 一般式(1)
ただし、前記一般式(1)中、xは、1〜3の整数であり、yは、1〜9の整数であり、zは、1〜2の整数であり、x+yは、2〜10の整数である。
(付記2) 前記xと前記zとが、同じ整数である付記1に記載の光触媒。
(付記3) Cu−KαのX線回折(XRD)において、2θ=31°〜33°の間で観察される最大のピークの半値幅が、1.0°以下である付記1から2のいずれかに記載の光触媒。
(付記4) チタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイトと、フッ化銀を含有する溶液とを混合する工程を含むことを特徴とする光触媒の製造方法。
(付記5) β−リン酸三カルシウムと、チタンイオン、銀イオン及びフッ素イオンを含有する溶液とを混合する工程を含むことを特徴とする光触媒の製造方法。
(付記6) 前記溶液が、フッ化銀を用いて作製される付記5に記載の光触媒の製造方法。
(付記7) カルシウムイオン、チタンイオン、銀イオン及びフッ素イオンを含有する溶液と、リン酸化合物とを混合する工程を含むことを特徴とする光触媒の製造方法。
(付記8) 前記溶液が、フッ化銀を用いて作製される付記7に記載の光触媒の製造方法。
(付記9) 基材と、前記基材上に形成され、付記1から3のいずれかに記載の光触媒を含有する膜とを有することを特徴とする光触媒電極。
Claims (8)
- 下記一般式(1)で表される構造を含むことを特徴とする光触媒。
Ca10−x−yAgxTiy(PO4)6(OH)2−zFz 一般式(1)
ただし、前記一般式(1)中、xは、1〜3の整数であり、yは、1〜9の整数であり、zは、1〜2の整数であり、x+yは、2〜10の整数である。 - 前記xと前記zとが、同じ整数である請求項1に記載の光触媒。
- チタニウムイオンドープカルシウムハイドロキシアパタイトと、フッ化銀を含有する溶液とを混合する工程を含むことを特徴とする光触媒の製造方法。
- β−リン酸三カルシウムと、チタンイオン、銀イオン及びフッ素イオンを含有する溶液とを混合する工程を含むことを特徴とする光触媒の製造方法。
- 前記溶液が、フッ化銀を用いて作製される請求項4に記載の光触媒の製造方法。
- カルシウムイオン、チタンイオン、銀イオン及びフッ素イオンを含有する溶液と、リン酸化合物とを混合する工程を含むことを特徴とする光触媒の製造方法。
- 前記溶液が、フッ化銀を用いて作製される請求項6に記載の光触媒の製造方法。
- 基材と、前記基材上に形成され、請求項1から2のいずれかに記載の光触媒を含有する膜とを有することを特徴とする光触媒電極。
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003175338A (ja) * | 2001-12-12 | 2003-06-24 | Fujitsu Ltd | 光触媒機能を有する金属修飾アパタイト膜の形成方法および金属修飾アパタイト被膜材 |
WO2004026470A1 (ja) * | 2002-09-17 | 2004-04-01 | Fujitsu Limited | 光触媒アパタイト含有膜、その形成方法、コーティング液、および、光触媒アパタイト含有膜で被覆された部位を有する電子機器 |
CN1701842A (zh) * | 2005-03-31 | 2005-11-30 | 上海交通大学 | 载Ti4+羟基磷灰石纳米粉体吸附消毒材料 |
CN1701843A (zh) * | 2005-03-31 | 2005-11-30 | 上海交通大学 | 载Ti4+羟基磷灰石纳米粉体吸附消毒材料的制备方法 |
JP2007260587A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Fujitsu Ltd | 光触媒アパタイト組成物及びその製造方法ならびに物品 |
JP2008245784A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Fujitsu Ltd | 光触媒能を有するプラズマ電極、光触媒アパタイトの活性方法、ガス浄化方法、及びガス浄化装置 |
JP2010089040A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute | フッ素アパタイトの製造方法 |
CN101733133A (zh) * | 2009-12-10 | 2010-06-16 | 浙江大学 | 一种表面包覆有包覆层的二氧化钛光催化剂及其制备方法 |
JP2013192996A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Fujitsu Ltd | 光触媒、及び光触媒の製造方法 |
-
2012
- 2012-08-10 JP JP2012178749A patent/JP5966754B2/ja active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003175338A (ja) * | 2001-12-12 | 2003-06-24 | Fujitsu Ltd | 光触媒機能を有する金属修飾アパタイト膜の形成方法および金属修飾アパタイト被膜材 |
WO2004026470A1 (ja) * | 2002-09-17 | 2004-04-01 | Fujitsu Limited | 光触媒アパタイト含有膜、その形成方法、コーティング液、および、光触媒アパタイト含有膜で被覆された部位を有する電子機器 |
CN1701842A (zh) * | 2005-03-31 | 2005-11-30 | 上海交通大学 | 载Ti4+羟基磷灰石纳米粉体吸附消毒材料 |
CN1701843A (zh) * | 2005-03-31 | 2005-11-30 | 上海交通大学 | 载Ti4+羟基磷灰石纳米粉体吸附消毒材料的制备方法 |
JP2007260587A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Fujitsu Ltd | 光触媒アパタイト組成物及びその製造方法ならびに物品 |
JP2008245784A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Fujitsu Ltd | 光触媒能を有するプラズマ電極、光触媒アパタイトの活性方法、ガス浄化方法、及びガス浄化装置 |
JP2010089040A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute | フッ素アパタイトの製造方法 |
CN101733133A (zh) * | 2009-12-10 | 2010-06-16 | 浙江大学 | 一种表面包覆有包覆层的二氧化钛光催化剂及其制备方法 |
JP2013192996A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Fujitsu Ltd | 光触媒、及び光触媒の製造方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JPN6016009337; S. TONG et al.: 'Performance of Ag and F Doped Ti02 Photocatalytic Materials' The Chinese Journal of Process Engineering 9, 200904, 368-374. * |
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