JP3530896B2 - 三次元構造を有するメソポーラスＴｉＯ２薄膜及びその製造法 - Google Patents
三次元構造を有するメソポーラスＴｉＯ２薄膜及びその製造法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は規則正しく整列した三次
元構造を有するメソポーラスTiO2薄膜、及びその製造
方、さらにはそれを用いたエネルギー変換素子、光触媒
材料、有害ガスを吸着し、光で分解する浄化材料に関す
る。
元構造を有するメソポーラスTiO2薄膜、及びその製造
方、さらにはそれを用いたエネルギー変換素子、光触媒
材料、有害ガスを吸着し、光で分解する浄化材料に関す
る。
【０００２】
【従来の方法】酸化チタンTiO2においては、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、励起さ
れて電子と正孔を発生し、表面に吸着している物質が電
子授受により酸化分離される。これを利用した光触媒技
術或は浄化技術の研究が盛んに行われている。環境の改
善を目的として、自動車による排気ガス、工場からの汚
水や有毒ガス、家庭内においてタバコの煙りや壁に付着
する臭いなどの浄化要求は日増し大きくなっている。こ
の目的のためにTiO2薄膜を形成させる方法が沢山提案さ
れているが、実用的な材料となりうるTiO2薄膜は比表面
積が大きく、且つ微結晶が含んでいるメソポーラスTiO2
薄膜が要求されている。TiO2微粒子を利用した多孔質の
場合には、ポーラス細孔のサイズと構造の整列が制御さ
れていない。表面活性剤を鋳型としてMCM41（ヘキサゴ
ナル）とMCM48（キュービック）のメソポーラスシリカ
（SiO2）薄膜の合成が成功されているから、同じの方法
を用いて三次元構造を有するメソポーラスTiO2薄膜の合
成が注目されているが、成功されている例がほとんどな
い。その代わりに、メソポーラスシリカ（SiO2）材料の
細孔の内側表面にチタンで修飾したチタンシリケート材
料が研究されているが、微結晶のTiO2ができないので、
光触媒の活性が低いので、実用段階に入れない。最近、
表面活性剤の代わりにブロックコポリマーが鋳型として
ヘキサゴナルとキュービック構造を持つメソポーラスシ
リカ（SiO2）粉末と薄膜の合成を成功された。また、ブ
ロックコポリマーが鋳型として、塩化チタンからヘキサ
ゴナル構造を持つTiO2粉末の合成も成功したが、三次元
構造を有するメソポーラスTiO2薄膜はまだ成功していな
い。
ップ以上のエネルギーを有する光を照射すると、励起さ
れて電子と正孔を発生し、表面に吸着している物質が電
子授受により酸化分離される。これを利用した光触媒技
術或は浄化技術の研究が盛んに行われている。環境の改
善を目的として、自動車による排気ガス、工場からの汚
水や有毒ガス、家庭内においてタバコの煙りや壁に付着
する臭いなどの浄化要求は日増し大きくなっている。こ
の目的のためにTiO2薄膜を形成させる方法が沢山提案さ
れているが、実用的な材料となりうるTiO2薄膜は比表面
積が大きく、且つ微結晶が含んでいるメソポーラスTiO2
薄膜が要求されている。TiO2微粒子を利用した多孔質の
場合には、ポーラス細孔のサイズと構造の整列が制御さ
れていない。表面活性剤を鋳型としてMCM41（ヘキサゴ
ナル）とMCM48（キュービック）のメソポーラスシリカ
（SiO2）薄膜の合成が成功されているから、同じの方法
を用いて三次元構造を有するメソポーラスTiO2薄膜の合
成が注目されているが、成功されている例がほとんどな
い。その代わりに、メソポーラスシリカ（SiO2）材料の
細孔の内側表面にチタンで修飾したチタンシリケート材
料が研究されているが、微結晶のTiO2ができないので、
光触媒の活性が低いので、実用段階に入れない。最近、
表面活性剤の代わりにブロックコポリマーが鋳型として
ヘキサゴナルとキュービック構造を持つメソポーラスシ
リカ（SiO2）粉末と薄膜の合成を成功された。また、ブ
ロックコポリマーが鋳型として、塩化チタンからヘキサ
ゴナル構造を持つTiO2粉末の合成も成功したが、三次元
構造を有するメソポーラスTiO2薄膜はまだ成功していな
い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明で解決しようと
する課題は、（１）高い比表面積を有する三次元構造を
持つメソポーラスTiO2薄膜を製造すること、（２）ポー
ラス構造のフレームワークの中にアナタゼ及び又はルチ
ルのTiO2微結晶を有すること（３）その製造プロセスを
簡単化すること、（４）その材料を用いてエネルギー変
換素子、光触媒、浄化材料の作製を図ることである。材
料の形態は薄膜であることが望ましい。また、その膜を
担持する基板の素材についても、多種多様な素材に適用
できることが望ましい。
する課題は、（１）高い比表面積を有する三次元構造を
持つメソポーラスTiO2薄膜を製造すること、（２）ポー
ラス構造のフレームワークの中にアナタゼ及び又はルチ
ルのTiO2微結晶を有すること（３）その製造プロセスを
簡単化すること、（４）その材料を用いてエネルギー変
換素子、光触媒、浄化材料の作製を図ることである。材
料の形態は薄膜であることが望ましい。また、その膜を
担持する基板の素材についても、多種多様な素材に適用
できることが望ましい。
【０００４】
【課題を解決するための手段】テトラアルコキシチタン
と一般式(EO)n(PO)m(EO)n （式中、EOはエチレンオキ
サイド、POはプロピレンオキサイドであり、ｎは１５〜
２００、ｍは２０〜２００の整数である）で表わされる
エチレンオキサイドープロピレンオキサイドーエチレン
オキサイドブロックコポリマーと安定化剤と溶剤からな
るゾル溶液を基板の上に滴下し、基板を高速回転させ、
溶剤を蒸発させ、ゲル化させることにより基板上に形成
した規則正しく整列した三次元構造を有する有機無機複
合TiO2薄膜を作成し、次いで高温で燒結することによ
り、ブロックコポリマーが除去されることにより形成さ
れる規則正しく整列した三次元構造を有するメソポーラ
スTiO2薄膜を得た。得られた薄膜はエネルギー変換素
子、光触媒、浄化材料の作製に用いることができる。
と一般式(EO)n(PO)m(EO)n （式中、EOはエチレンオキ
サイド、POはプロピレンオキサイドであり、ｎは１５〜
２００、ｍは２０〜２００の整数である）で表わされる
エチレンオキサイドープロピレンオキサイドーエチレン
オキサイドブロックコポリマーと安定化剤と溶剤からな
るゾル溶液を基板の上に滴下し、基板を高速回転させ、
溶剤を蒸発させ、ゲル化させることにより基板上に形成
した規則正しく整列した三次元構造を有する有機無機複
合TiO2薄膜を作成し、次いで高温で燒結することによ
り、ブロックコポリマーが除去されることにより形成さ
れる規則正しく整列した三次元構造を有するメソポーラ
スTiO2薄膜を得た。得られた薄膜はエネルギー変換素
子、光触媒、浄化材料の作製に用いることができる。
【０００５】本発明において用いられるエチレンオキサ
イドープロピレンオキサイドーエチレンオキサイドブロ
ックコポリマーは、一般式
イドープロピレンオキサイドーエチレンオキサイドブロ
ックコポリマーは、一般式
【化１】
で示される「エチレンオキサイド(20)ープロピレンオキ
サイド(70)ーエチレンオキサイド(20)」ブロックコポリ
マーのP123{(EO)20(PO)70(EO)20}であるが、エチレンオ
キサイドとプロピレンオキサイドの長さ（重合度）を変
えることができるのは云うに及ばない。本発明で用いら
れる溶剤は2-プロパノール(CH3)2CHOHがあるが、エタノ
ール、ｎ−プロパノール、ブタノール等のアルコール類
でも有効である。本発明で用いられるテトラアルコキシ
チタンとしてはテトライソプロピルチタンTi(OC3H7)4、
テトラエトキシチタンTi(OC２H５)4、テトラn-ブチルオ
キシチタンTi(O n-C４H９)4、テトライソブチルオキシ
チタンTi(O i-C４H９)4、等がある。本発明で用いられ
る安定剤としては、アセチルアセトンCH3COCH2COCH3、
酢酸CH3CH2COOH等がある。
サイド(70)ーエチレンオキサイド(20)」ブロックコポリ
マーのP123{(EO)20(PO)70(EO)20}であるが、エチレンオ
キサイドとプロピレンオキサイドの長さ（重合度）を変
えることができるのは云うに及ばない。本発明で用いら
れる溶剤は2-プロパノール(CH3)2CHOHがあるが、エタノ
ール、ｎ−プロパノール、ブタノール等のアルコール類
でも有効である。本発明で用いられるテトラアルコキシ
チタンとしてはテトライソプロピルチタンTi(OC3H7)4、
テトラエトキシチタンTi(OC２H５)4、テトラn-ブチルオ
キシチタンTi(O n-C４H９)4、テトライソブチルオキシ
チタンTi(O i-C４H９)4、等がある。本発明で用いられ
る安定剤としては、アセチルアセトンCH3COCH2COCH3、
酢酸CH3CH2COOH等がある。
【０００６】以下に具体的な作製方法を示す。はじめ
に、ブロックコポリマーのP123{(EO)2 0(PO)70(EO)20}を
2-プロパノールに溶解させ、安定化剤としてアセチルア
セトンを加えたテトライソプロピルチタンと混合して得
られた前駆体溶液を2時間攪拌した後、HClでｐHを行
い、０〜７、望ましくは１〜２の範囲を1.21まで調整し
ながら加水分解を行った。さらに各時間で攪拌した後、
スピンキャストコーティングで膜を作製してから60℃で
数日間熱処理をし、高温（400℃〜600℃の範囲）で燒結
することにより、TiO2薄膜中に複合な構造をしているブ
ロックコポリマーのP123{(EO)20(PO)70(EO)20}が除去さ
れ、目的の三次元構造を有するメソポーラスTiO2薄膜を
得た。基板の素材は、石英、ガラス、シリコン、金等の
金属等であり、また、酸化スズ、酸化インジューム等の
透明金属酸化物も基板として使用できる。また、焼結後
に三次元構造を有するメソポーラスTiO2薄膜が、どのよ
うな因子で、六方（ヘキサゴナル）或は立方（キュービ
ック）型構造となるかについては十分に解明されていな
いが、結晶を分析すると六方（ヘキサゴナル）或は立方
（キュービック）型構造となっていることが確認されて
いる。さらに、いずれの三次元構造であっても、ポーラ
ス構造のフレームワークの中にあるTiO2はアナタゼ型及
び又はルチル型TiO2微結晶であることが確認されてい
る。
に、ブロックコポリマーのP123{(EO)2 0(PO)70(EO)20}を
2-プロパノールに溶解させ、安定化剤としてアセチルア
セトンを加えたテトライソプロピルチタンと混合して得
られた前駆体溶液を2時間攪拌した後、HClでｐHを行
い、０〜７、望ましくは１〜２の範囲を1.21まで調整し
ながら加水分解を行った。さらに各時間で攪拌した後、
スピンキャストコーティングで膜を作製してから60℃で
数日間熱処理をし、高温（400℃〜600℃の範囲）で燒結
することにより、TiO2薄膜中に複合な構造をしているブ
ロックコポリマーのP123{(EO)20(PO)70(EO)20}が除去さ
れ、目的の三次元構造を有するメソポーラスTiO2薄膜を
得た。基板の素材は、石英、ガラス、シリコン、金等の
金属等であり、また、酸化スズ、酸化インジューム等の
透明金属酸化物も基板として使用できる。また、焼結後
に三次元構造を有するメソポーラスTiO2薄膜が、どのよ
うな因子で、六方（ヘキサゴナル）或は立方（キュービ
ック）型構造となるかについては十分に解明されていな
いが、結晶を分析すると六方（ヘキサゴナル）或は立方
（キュービック）型構造となっていることが確認されて
いる。さらに、いずれの三次元構造であっても、ポーラ
ス構造のフレームワークの中にあるTiO2はアナタゼ型及
び又はルチル型TiO2微結晶であることが確認されてい
る。
【０００７】（１） テトラアルコキシチタンと一般式
(EO)n(PO)m(EO)n （式中、EOはエチレンオキサイド、P
Oはプロピレンオキサイドであり、ｎは１５〜２００、
ｍは２０〜２００の整数である）で表わされるエチレン
オキサイドープロピレンオキサイドーエチレンオキサイ
ドブロックコポリマーと安定化剤と溶剤からなるゾル溶
液を基板の上に滴下し、基板を高速回転させ、溶剤を蒸
発させ、ゲル化させることにより基板上に形成した三次
元構造を有する有機無機複合TiO2薄膜を作成し、次いで
高温で燒結することにより、ブロックコポリマーが除去
されることにより形成される三次元構造を有するメソポ
ーラスTiO2薄膜。 （２） 三次元の六方（ヘキサゴナル）或は立方（キュ
ービック）型構造を有する上記１記載のメソポーラスTi
O2薄膜。 （３） ポーラス構造のフレームワークの中にアナタゼ
及び又はルチルのTiO2微結晶を有する上記１記載のメソ
ポーラスTiO2薄膜。 （４） テトラアルコキシチタンと一般式(EO)n(PO)m(E
O)n （式中、EOはエチレンオキサイド、POはプロピレ
ンオキサイドであり、ｎは１５〜２００、ｍは２０〜２
００の整数である）で表わされるエチレンオキサイドー
プロピレンオキサイドーエチレンオキサイドブロックコ
ポリマーと安定化剤と溶剤とからなるゾル溶液を基板の
上に滴下し、基板を高速回転させ、溶剤を蒸発させ、ゲ
ル化させることにより基板上に形成した三次元構造を有
する有機無機複合TiO2薄膜を作成し、次いで高温で燒結
することにより、三次元構造を有するメソポーラスTiO2
薄膜の製造方法。 （５） ゾル溶液にHClでpHを調整しながら加水分解を
行い、ゾル溶液を調整する上記４記載の三次元構造を有
するメソポーラスTiO2薄膜の製造方法。 （６） 安定化剤としてアセチルアセトンを用いる三次
元構造を有する上記４記載のメソポーラスTiO2薄膜の製
造方法。 （７） 基板上に上記１〜３のいずれかひとつに記載の
メソポーラスTiO2薄膜を用いたエネルギー変換素子。 （８） 基板上に上記１〜３のいずれかひとつに記載の
メソポーラスTiO2薄膜を用いた光触媒。 （９） 基板上に上記１〜３のいずれかひとつに記載の
メソポーラスTiO2薄膜を用いた浄化材料。 （１０） 基板が石英、ガラス、シリコン、金属、透明
な金属酸化物の何れかである上記７に記載されたエネル
ギー変換素子。 （１１） 基板が石英、ガラス、シリコン、金属、透明
な金属酸化物の何れかである上記８に記載された光触
媒。 （１２） 基板が石英、ガラス、シリコン、金属、透明
な金属酸化物の何れかである上記９に記載された浄化材
料。
(EO)n(PO)m(EO)n （式中、EOはエチレンオキサイド、P
Oはプロピレンオキサイドであり、ｎは１５〜２００、
ｍは２０〜２００の整数である）で表わされるエチレン
オキサイドープロピレンオキサイドーエチレンオキサイ
ドブロックコポリマーと安定化剤と溶剤からなるゾル溶
液を基板の上に滴下し、基板を高速回転させ、溶剤を蒸
発させ、ゲル化させることにより基板上に形成した三次
元構造を有する有機無機複合TiO2薄膜を作成し、次いで
高温で燒結することにより、ブロックコポリマーが除去
されることにより形成される三次元構造を有するメソポ
ーラスTiO2薄膜。 （２） 三次元の六方（ヘキサゴナル）或は立方（キュ
ービック）型構造を有する上記１記載のメソポーラスTi
O2薄膜。 （３） ポーラス構造のフレームワークの中にアナタゼ
及び又はルチルのTiO2微結晶を有する上記１記載のメソ
ポーラスTiO2薄膜。 （４） テトラアルコキシチタンと一般式(EO)n(PO)m(E
O)n （式中、EOはエチレンオキサイド、POはプロピレ
ンオキサイドであり、ｎは１５〜２００、ｍは２０〜２
００の整数である）で表わされるエチレンオキサイドー
プロピレンオキサイドーエチレンオキサイドブロックコ
ポリマーと安定化剤と溶剤とからなるゾル溶液を基板の
上に滴下し、基板を高速回転させ、溶剤を蒸発させ、ゲ
ル化させることにより基板上に形成した三次元構造を有
する有機無機複合TiO2薄膜を作成し、次いで高温で燒結
することにより、三次元構造を有するメソポーラスTiO2
薄膜の製造方法。 （５） ゾル溶液にHClでpHを調整しながら加水分解を
行い、ゾル溶液を調整する上記４記載の三次元構造を有
するメソポーラスTiO2薄膜の製造方法。 （６） 安定化剤としてアセチルアセトンを用いる三次
元構造を有する上記４記載のメソポーラスTiO2薄膜の製
造方法。 （７） 基板上に上記１〜３のいずれかひとつに記載の
メソポーラスTiO2薄膜を用いたエネルギー変換素子。 （８） 基板上に上記１〜３のいずれかひとつに記載の
メソポーラスTiO2薄膜を用いた光触媒。 （９） 基板上に上記１〜３のいずれかひとつに記載の
メソポーラスTiO2薄膜を用いた浄化材料。 （１０） 基板が石英、ガラス、シリコン、金属、透明
な金属酸化物の何れかである上記７に記載されたエネル
ギー変換素子。 （１１） 基板が石英、ガラス、シリコン、金属、透明
な金属酸化物の何れかである上記８に記載された光触
媒。 （１２） 基板が石英、ガラス、シリコン、金属、透明
な金属酸化物の何れかである上記９に記載された浄化材
料。
【０００８】
【実施例】三次元構造を有するメソポーラスTiO2薄膜の
作製 アセチルアセトンを加えたテトライソプロピルチタンと
ブロックコポリマーのP123{(EO)20(PO)70(EO)20}とから
なり、ブロックコポリマーのP123{(EO)20(PO)7 0(EO)20}
がナノレベルでTiO2薄膜中に構造を複合化している三次
元構造を有するTiO2薄膜の作製手順は図１に示す手順で
行った。はじめに、ブロックコポリマーのP123{(EO)
20(PO)70(EO)20}を2-プロパノールに溶解させ、安定化
剤としてアセチルアセトンを加えたテトライソプロピル
チタンと混合して得られた前駆体溶液を2時間攪拌した
後、HClでｐHを1.21まで調整しながら加水分解を行っ
て、ゾル溶液になった、ゾル溶液の各化学物質の成分ｍ
ｏｌ比はテトライソプロピルチタン：P123ブロックコポ
リマー{(EO)20(PO)70(EO)20}：アセチルアセトン：水：
2-プロパノール＝１：０.０１７：０.５：１：３５.４
７である。さらに数十時間で攪拌した後、スピンキャス
ティング法により基板上に膜を作製し、ゾル溶液を基板
上に適量滴下し、その基板を高速回転した。このとき、
石英基板上にＨ会合体膜が形成された。60℃で数日間熱
処理をし、450℃で燒結することにより、TiO2薄膜中に
複合な構造をしているブロックコポリマーのP123{(EO)
20(PO)70(EO)20}が除去され、目的の規則正しく整列し
た三次元構造を有するメソポーラスTiO2薄膜を得た。膜
のキャラクタリゼーションはX線回折と透過電子顕微鏡
により行った。
作製 アセチルアセトンを加えたテトライソプロピルチタンと
ブロックコポリマーのP123{(EO)20(PO)70(EO)20}とから
なり、ブロックコポリマーのP123{(EO)20(PO)7 0(EO)20}
がナノレベルでTiO2薄膜中に構造を複合化している三次
元構造を有するTiO2薄膜の作製手順は図１に示す手順で
行った。はじめに、ブロックコポリマーのP123{(EO)
20(PO)70(EO)20}を2-プロパノールに溶解させ、安定化
剤としてアセチルアセトンを加えたテトライソプロピル
チタンと混合して得られた前駆体溶液を2時間攪拌した
後、HClでｐHを1.21まで調整しながら加水分解を行っ
て、ゾル溶液になった、ゾル溶液の各化学物質の成分ｍ
ｏｌ比はテトライソプロピルチタン：P123ブロックコポ
リマー{(EO)20(PO)70(EO)20}：アセチルアセトン：水：
2-プロパノール＝１：０.０１７：０.５：１：３５.４
７である。さらに数十時間で攪拌した後、スピンキャス
ティング法により基板上に膜を作製し、ゾル溶液を基板
上に適量滴下し、その基板を高速回転した。このとき、
石英基板上にＨ会合体膜が形成された。60℃で数日間熱
処理をし、450℃で燒結することにより、TiO2薄膜中に
複合な構造をしているブロックコポリマーのP123{(EO)
20(PO)70(EO)20}が除去され、目的の規則正しく整列し
た三次元構造を有するメソポーラスTiO2薄膜を得た。膜
のキャラクタリゼーションはX線回折と透過電子顕微鏡
により行った。
【０００９】
【膜の構造の制御因子と性質】スピンキャスティング法
による膜作製におけるゾル溶液からメソポーラスTiO2薄
膜形成に至る過程には、主に（１）有機溶媒2-プロバナ
ールの蒸発、（２）ブロックコポリマーのP123{(EO)
20(PO)70(EO)20}分子の凝集、（３）テトライソプロピ
ルチタンの縮重合反応の３反応が競合すると考えられ
る。これらの優劣はゾル溶液の濃度、温度、pHに依存
し、最終的に生じる三次元構造を有するメソポーラスTi
O2薄膜の中の細孔の構造と膜の質が異なると考えられ
る。燒結するする前（図２）と後（図３）のX線回折は
メソポーラスTiO2薄膜の三次元構造は立方（キュービッ
ク）であることを示唆している。また、透過電子顕微鏡
の写真（図４）は三次元の構造を示している。その部分
の電子線のX線回折（図５）はアナタゼのTiO2微結晶の
（101）、（200）、（211）と（301）とルチルの（20
0）と（311）からの回折パタンが出ている。ポーラス構
造のフレームワークの中にアナタゼのTiO2微結晶を有す
ることを確認した。
による膜作製におけるゾル溶液からメソポーラスTiO2薄
膜形成に至る過程には、主に（１）有機溶媒2-プロバナ
ールの蒸発、（２）ブロックコポリマーのP123{(EO)
20(PO)70(EO)20}分子の凝集、（３）テトライソプロピ
ルチタンの縮重合反応の３反応が競合すると考えられ
る。これらの優劣はゾル溶液の濃度、温度、pHに依存
し、最終的に生じる三次元構造を有するメソポーラスTi
O2薄膜の中の細孔の構造と膜の質が異なると考えられ
る。燒結するする前（図２）と後（図３）のX線回折は
メソポーラスTiO2薄膜の三次元構造は立方（キュービッ
ク）であることを示唆している。また、透過電子顕微鏡
の写真（図４）は三次元の構造を示している。その部分
の電子線のX線回折（図５）はアナタゼのTiO2微結晶の
（101）、（200）、（211）と（301）とルチルの（20
0）と（311）からの回折パタンが出ている。ポーラス構
造のフレームワークの中にアナタゼのTiO2微結晶を有す
ることを確認した。
【００１０】
【発明の効果】これまで、TiO2薄膜を形成させる方法が
沢山提案されているが、実用的な材料となりうるTiO2薄
膜は比表面積が大きいメソポーラスTiO2薄膜が要求され
ているが、実際には三次元構造を有するメソポーラスTi
O2薄膜はまだ成功していない、またTiO2微粒子を利用し
た多孔質の場合には、ポーラス細孔のサイズと構造が制
御されていない。我々の発明した三次元構造を有するメ
ソポーラスTiO2薄膜の製造方法は極めて簡便な方法であ
るばかりでなく、ポーラス細孔のサイズと構造が制御す
ることが可能である。この特性に基づき、従来のTiO2薄
膜の知られた用途であるエネルギー変換素子、光触媒材
料、有害ガスを吸着し、光で分解する浄化材料などのエ
ネルギー変換技術及び環境技術の開発が可能となる。
沢山提案されているが、実用的な材料となりうるTiO2薄
膜は比表面積が大きいメソポーラスTiO2薄膜が要求され
ているが、実際には三次元構造を有するメソポーラスTi
O2薄膜はまだ成功していない、またTiO2微粒子を利用し
た多孔質の場合には、ポーラス細孔のサイズと構造が制
御されていない。我々の発明した三次元構造を有するメ
ソポーラスTiO2薄膜の製造方法は極めて簡便な方法であ
るばかりでなく、ポーラス細孔のサイズと構造が制御す
ることが可能である。この特性に基づき、従来のTiO2薄
膜の知られた用途であるエネルギー変換素子、光触媒材
料、有害ガスを吸着し、光で分解する浄化材料などのエ
ネルギー変換技術及び環境技術の開発が可能となる。
【００１１】
【図１】は、TiO2薄膜を製作する手順を示すプロセス図
【図２】は、TiO2薄膜を焼結する前のＸ線回折図
【図３】は、TiO2薄膜を焼結した後のＸ線回折図
【図４】は、TiO2薄膜を焼結した後の透過電子顕微鏡の
写真
写真
【図５】は、TiO2微結晶のＸ線回折図
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−99041（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−103631（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−108161（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−167428（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−226598（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C01G 23/00 - 23/08
B01J 21/00 - 38/74
Claims (12)
- 【請求項１】 テトラアルコキシチタンと一般式(EO)n
(PO)m(EO)n （式中、EOはエチレンオキサイド、POはプ
ロピレンオキサイドであり、ｎは１５〜２００、ｍは２
０〜２００の整数である）で表わされるエチレンオキサ
イドープロピレンオキサイドーエチレンオキサイドブロ
ックコポリマーと安定化剤と溶剤からなるゾル溶液を基
板の上に滴下し、基板を高速回転させ、溶剤を蒸発さ
せ、ゲル化させることにより基板上に形成した三次元構
造を有する有機無機複合TiO2薄膜を作成し、次いで高温
で燒結することにより、ブロックコポリマーが除去され
ることにより形成される三次元構造を有するメソポーラ
スTiO2薄膜。 - 【請求項２】 三次元の六方（ヘキサゴナル）或は立方
（キュービック）型構造を有する請求項１記載のメソポ
ーラスTiO2薄膜。 - 【請求項３】 ポーラス構造のフレームワークの中にア
ナタゼ及び又はルチルのTiO2微結晶を有する請求項１記
載のメソポーラスTiO2薄膜。 - 【請求項４】 テトラアルコキシチタンと一般式(EO)n
(PO)m(EO)n （式中、EOはエチレンオキサイド、POはプ
ロピレンオキサイドであり、ｎは１５〜２００、ｍは２
０〜２００の整数である）で表わされるエチレンオキサ
イドープロピレンオキサイドーエチレンオキサイドブロ
ックコポリマーと安定化剤と溶剤とからなるゾル溶液を
基板の上に滴下し、基板を高速回転させ、溶剤を蒸発さ
せ、ゲル化させることにより基板上に形成した三次元構
造を有する有機無機複合TiO2薄膜を作成し、次いで高温
で燒結することにより、三次元構造を有するメソポーラ
スTiO2薄膜の製造方法。 - 【請求項５】 ゾル溶液にHClでpHを調整しながら加水
分解を行い、ゾル溶液を調整する請求項４記載の三次元
構造を有するメソポーラスTiO2薄膜の製造方法。 - 【請求項６】 安定化剤としてアセチルアセトンを用い
る三次元構造を有する請求項４記載のメソポーラスTiO2
薄膜の製造方法。 - 【請求項７】 基板上に請求項１〜３のいずれかひとつ
に記載のメソポーラスTiO2薄膜を用いたエネルギー変換
素子。 - 【請求項８】 基板上に請求項１〜３のいずれかひとつ
に記載のメソポーラスTiO2薄膜を用いた光触媒。 - 【請求項９】 基板上に請求項１〜３のいずれかひとつ
に記載のメソポーラスTiO2薄膜を用いた浄化材料。 - 【請求項１０】 基板が石英、ガラス、シリコン、金
属、透明な金属酸化物の何れかである請求項７に記載さ
れたエネルギー変換素子。 - 【請求項１１】 基板が石英、ガラス、シリコン、金
属、透明な金属酸化物の何れかである請求項８に記載さ
れた光触媒。 - 【請求項１２】 基板が石英、ガラス、シリコン、金
属、透明な金属酸化物の何れかである請求項９に記載さ
れた浄化材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000043325A JP3530896B2 (ja) | 2000-02-21 | 2000-02-21 | 三次元構造を有するメソポーラスＴｉＯ２薄膜及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000043325A JP3530896B2 (ja) | 2000-02-21 | 2000-02-21 | 三次元構造を有するメソポーラスＴｉＯ２薄膜及びその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001233615A JP2001233615A (ja) | 2001-08-28 |
| JP3530896B2 true JP3530896B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=18566257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000043325A Expired - Lifetime JP3530896B2 (ja) | 2000-02-21 | 2000-02-21 | 三次元構造を有するメソポーラスＴｉＯ２薄膜及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3530896B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
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|---|---|---|---|---|
| WO2002041043A2 (en) * | 2000-11-14 | 2002-05-23 | The Regents Of The University Of California | Inorganic/block copolymer-dye composites and dye doped mesoporous materials for optical and sensing applications |
| FR2838734B1 (fr) * | 2002-04-17 | 2005-04-15 | Saint Gobain | Substrat a revetement auto-nettoyant |
| JP4520088B2 (ja) * | 2002-05-16 | 2010-08-04 | 独立行政法人科学技術振興機構 | ３次元の高規則性を有するメソポーラス酸化物の合成法 |
| JP4528975B2 (ja) * | 2003-11-17 | 2010-08-25 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | ナノサイズ微結晶酸化物−ガラス複合メソポーラス粉末又は薄膜、これらの製造方法、リチウム電池又はリチウムインタカレーション電気デバイス、光触媒デバイス、太陽電池、エネルギー貯蔵デバイス及び二次電池 |
| JP4578116B2 (ja) * | 2004-02-05 | 2010-11-10 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | 変性メソポーラス酸化物 |
| JP4596233B2 (ja) * | 2004-02-12 | 2010-12-08 | 株式会社豊田中央研究所 | メソ多孔体、空気浄化材料、及びメソ多孔体の製造方法 |
| JP4577159B2 (ja) * | 2004-09-08 | 2010-11-10 | 三菱マテリアル株式会社 | 多孔質体及びその製造方法 |
| JP4669352B2 (ja) * | 2005-09-05 | 2011-04-13 | 国立大学法人京都大学 | チタニアナノロッドの製造方法、及びこのチタニアナノロッドを用いた色素増感太陽電池 |
| US8501492B2 (en) | 2009-03-18 | 2013-08-06 | Toto Ltd. | Measurement device used for specifically detecting substance to be examined using photocurrent, sensor unit used for same, and method for specifically detecting substance to be examined using photocurrent |
| CN101792178B (zh) * | 2010-03-08 | 2012-10-31 | 厦门大学 | 垂直开孔三维连通的有序介孔二氧化钛薄膜及其制备方法 |
| FR2961219B1 (fr) * | 2010-06-09 | 2012-07-13 | Essilor Int | Procede de preparation a basse temperature de revetements mesostructures electroconducteurs |
| JP2013083639A (ja) | 2011-09-26 | 2013-05-09 | Toto Ltd | 被検物質の特異的検出方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58167428A (ja) * | 1982-03-26 | 1983-10-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 酸化チタン膜の製造法 |
| JPH0714834B2 (ja) * | 1987-10-19 | 1995-02-22 | 東レ株式会社 | チタニア薄膜の形成方法 |
| JP2600103B2 (ja) * | 1993-12-09 | 1997-04-16 | 工業技術院長 | 光触媒フィルター及びその製造方法 |
| JP2636158B2 (ja) * | 1993-12-09 | 1997-07-30 | 工業技術院長 | 酸化チタン多孔質薄膜光触媒及びその製造方法 |
| JP3510443B2 (ja) * | 1997-02-13 | 2004-03-29 | 三洋電機株式会社 | 光起電力装置の製造方法 |
-
2000
- 2000-02-21 JP JP2000043325A patent/JP3530896B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001233615A (ja) | 2001-08-28 |
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