JP4365167B2 - Photocatalyst composite powder and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は、可視光線の照射によっても高い光触媒活性を示す光触媒複合粉体およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a photocatalyst composite powder that exhibits high photocatalytic activity even when irradiated with visible light, and a method for producing the same.

地球規模で環境問題が問われている現在の社会状況との関連から、抗菌や防汚、脱臭作用等を有する光触媒技術が大変注目されている。特に、酸化チタン(TiO)を光触媒とする技術の研究開発及び実用化が、広い用途で進んでいる。
しかしながら、酸化チタンの光触媒反応が利用できる光の領域は紫外光に限られており、エネルギーの有効利用、および屋内での利用を実現するために、可視光領域でも利用できる光触媒が望まれている。
Photocatalytic technology having antibacterial properties, antifouling properties, deodorizing effects, and the like has attracted a great deal of attention in relation to the current social situation where environmental problems are being asked on a global scale. In particular, research and development and practical application of a technology using titanium oxide (TiO 2 ) as a photocatalyst are progressing in a wide range of applications.
However, the region of light that can be used for the photocatalytic reaction of titanium oxide is limited to ultraviolet light, and a photocatalyst that can also be used in the visible light region is desired in order to realize effective use of energy and indoor use. .

可視光領域でも活性のある光触媒としては、例えば、BiVOが挙げられる。BiVOは、Clinobisvanite型、Dreyerite型、及びPucherite型と呼ばれる3つの結晶構造が存在し、このうちClinobisvanite型BiVOは、可視光領域でも高い光触媒活性を有する事が知られている(例えば、非特許文献1)。 An example of a photocatalyst that is also active in the visible light region is BiVO 4 . BiVO 4 has three crystal structures called Clinobisvante type, Dreyerite type, and Pucherite type. Among them, Clinobisvante type BiVO 4 is known to have a high photocatalytic activity even in the visible light region (for example, non-visible). Patent Document 1).

Clinobisvanite型BiVOは、通常、原料粉体を種々の方法で成形後焼結、粉砕して製造される。このような製造方法では、高温での熱処理を実施するための設備費と熱処理のための多大なエネルギーが必要であり、また、焼結体を粉砕して粉体を得るために、粉体の形状が一定でなく、粒子径の分布が広くなる等の問題がある。 Clinobisvante type BiVO 4 is usually produced by forming, sintering, and grinding raw material powders by various methods. Such a manufacturing method requires equipment costs for carrying out heat treatment at a high temperature and great energy for heat treatment, and in order to obtain a powder by pulverizing the sintered body, There is a problem that the shape is not constant and the particle size distribution becomes wide.

Clinobisvanite型BiVOを高温での熱処理を必要とせず室温で作製する方法としては、Bi(NOとNaVOを含む水溶液(モル比 Bi: V=1:1)に塩基(NaCO)を加えてDreyerite型BiVO粉体が沈澱として生じた後、更に室温で46時間攪拌を続けることにより、Clinobisvanite型BiVO単相の粉体を得る方法が挙げられる(例えば、非特許文献2)。 As a method for producing Clinobisvante-type BiVO 4 at room temperature without the need for heat treatment at high temperature, an aqueous solution containing Bi (NO 3 ) 3 and Na 3 VO 3 (molar ratio Bi: V = 1: 1) is mixed with a base (Na 2 CO 3 ) to form Dryerite type BiVO 4 powder as a precipitate, followed by further stirring at room temperature for 46 hours to obtain a Clinobisvanite type BiVO 4 single-phase powder (for example, non-coating) Patent Document 2).

J.Am.Chem.Soc.1999,121,11459−11467J. et al. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 11459-11467 Chem.Mater.2001,13,4624−4628Chem. Mater. 2001, 13, 4624-4628

しかしながら、非特許文献2では、作製したClinobisvanite型BiVO粉体は2次的な凝集性が高く、光触媒能が十分発揮されず、また合成に長時間を要するため、コスト的に不利であるという問題があった。 However, in Non-Patent Document 2, the produced Clinobisvante type BiVO 4 powder has a high secondary agglomeration property, does not sufficiently exhibit photocatalytic activity, and requires a long time for synthesis, which is disadvantageous in cost. There was a problem.

本発明は上記の問題点を解決するために、鋭意研究を重ねた結果、Dreyerite型BiVOを主成分とする多孔質粒子の表面に、Clinobisvanite型BiVOを主成分とする光触媒微粒子が複合化されている光触媒複合粉体が可視光領域においても高い光触媒活性を有することを見出した。さらにBi化合物とV化合物を含む酸性水溶液に、アルカリ溶液を加えて熟成させることにより2次的な凝集が阻害され、分散性に優れた光触媒複合粉体が比較的短時間で得られることを見出した。 For the present invention to solve the above problems, the results of extensive studies, on the surface of porous particles composed mainly of Dreyerite type BiVO 4, the photocatalyst particles composite mainly composed of Clinobisvanite type BiVO 4 The present inventors have found that the photocatalyst composite powder has high photocatalytic activity even in the visible light region. Further, it has been found that by adding an alkaline solution to an acidic aqueous solution containing a Bi compound and a V compound and aging, secondary aggregation is inhibited and a photocatalyst composite powder having excellent dispersibility can be obtained in a relatively short time. It was.

即ち本発明は、以下の特徴を有するものである。
1. Dreyerite型BiVOを主成分とする多孔質粒子の表面に、Clinobisvanite型BiVOを主成分とする光触媒微粒子とともに、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、ニッケル、鉄、銅、銀、金および亜鉛の群から選ばれる少なくとも1種以上の金属が複合化されていることを特徴とする光触媒複合粉体
2.金属が、銀であることを特徴とする1.記載の光触媒複合粉体
3.1.または2.記載の光触媒複合粉体を製造する方法であって、Bi化合物とV化合物を含み、BiとVのモル比が0.1<Bi/V<1である酸性水溶液に、アルカリ溶液を加えて、熟成させて得られる光触媒複合粉体と、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、ニッケル、鉄、銅、銀、金および亜鉛の群から選ばれる少なくとも1種以上の金属の金属塩を含む溶液並びに還元剤を混合し、0℃〜100℃でメカニカルアロイングすることにより、光触媒複合粉体表面に金属を複合化させることを特徴とする光触媒複合粉体の製造方法
4.金属が銀であることを特徴とする3.記載の光触媒複合粉体の製造方法
5.酸性水溶液が、さらに水溶性有機化合物を含むことを特徴とする3.または4.に記載の光触媒複合粉体の製造方法
6.アルカリ溶液の濃度は、混合後の溶液のpHが1を越えないように調整することを特徴とする3.から5.のいずれかに記載の光触媒複合粉体の製造方法
7.Dreyerite型BiVOを主成分とする多孔質粒子の表面に、Clinobisvanite型BiVOを主成分とする光触媒微粒子が複合化されている光触媒複合粉体を製造する方法であって、Bi化合物とV化合物、さらに水溶性有機化合物を含み、BiとVのモル比が0.1<Bi/V<1である酸性水溶液に、アルカリ溶液を加えて、混合後の溶液のpHが1を越えないように調整し、熟成させることを特徴とする光触媒複合粉体の製造方法


That is, the present invention has the following features.
1. The Dreyerite type BiVO 4 on the surface of the porous particles mainly, with the photocatalyst fine particle mainly comprising Clinobisvanite type BiVO 4, palladium, platinum, rhodium, ruthenium, nickel, iron, copper, silver, gold and zinc group 1. Photocatalyst composite powder, wherein at least one metal selected from the above is composited. 1. The metal is silver. 2. The photocatalyst composite powder described 1. Or 2. A method for producing the described photocatalyst composite powder, comprising adding an alkaline solution to an acidic aqueous solution containing a Bi compound and a V compound, wherein the molar ratio of Bi to V is 0.1 <Bi / V <1, A solution containing a photocatalyst composite powder obtained by aging , a solution containing at least one metal salt selected from the group consisting of palladium, platinum, rhodium, ruthenium, nickel, iron, copper, silver, gold and zinc, and a reducing agent And a metal alloy on the surface of the photocatalyst composite powder by mechanical alloying at 0 ° C. to 100 ° C. 2. The metal is silver . 4. Production method of the photocatalyst composite powder described 2. The acidic aqueous solution further contains a water-soluble organic compound. Or 4. 5. Manufacturing method of photocatalyst composite powder as described in 6. 2. The concentration of the alkaline solution is adjusted so that the pH of the mixed solution does not exceed 1. To 5. 6. Production method of photocatalyst composite powder according to any one of A method for producing a photocatalyst composite powder in which photocatalyst fine particles mainly composed of Clinobisvanite type BiVO 4 are composited on the surface of porous particles mainly composed of Dreyerite type BiVO 4 , comprising a Bi compound and a V compound Furthermore, an alkaline solution is added to an acidic aqueous solution containing a water-soluble organic compound and the molar ratio of Bi to V is 0.1 <Bi / V <1, so that the pH of the mixed solution does not exceed 1 Method for producing photocatalyst composite powder characterized by adjusting and aging


本発明の光触媒複合粉体は、可視光領域でも高い光触媒活性を示し、短時間で製造することができるためコスト上有利であり、無公害であり、美麗な黄色を有している。また、多孔質な粒子であるため、優れた有害ガスの吸着・分解能を示し、より優れた光触媒能を有する。   The photocatalyst composite powder of the present invention exhibits high photocatalytic activity even in the visible light region, and can be produced in a short time, which is advantageous in terms of cost, non-polluting, and has a beautiful yellow color. In addition, since it is a porous particle, it exhibits excellent adsorption and resolution of harmful gases and has better photocatalytic ability.

以下、本発明をその実施するための最良の形態に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the best mode for carrying out the invention.

(光触媒複合粉体)
本発明の光触媒複合粉体は、Dreyerite型BiVOを主成分とする多孔質粒子の表面に、Clinobisvanite型BiVOを主成分とする光触媒微粒子が複合化されていることを特徴とする。
本発明の光触媒複合粉体は紫外光領域だけでなく可視光領域でも高い光触媒活性を示すため、屋内やトンネル内等においても使用することができる。また、Dreyerite型BiVOを主成分とする多孔質な粒子を用いているため、有害ガスの吸着・分解にも優れており、より優れた光触媒能を有する。
(Photocatalyst composite powder)
Photocatalytic composite powder of the present invention, the surface of porous particles composed mainly of Dreyerite type BiVO 4, the photocatalyst fine particle mainly comprising Clinobisvanite type BiVO 4 is characterized in that it is complexed.
Since the photocatalyst composite powder of the present invention exhibits high photocatalytic activity not only in the ultraviolet light region but also in the visible light region, it can be used indoors and in tunnels. Further, since porous particles mainly containing Dreyerite type BiVO 4 are used, it is excellent in the adsorption and decomposition of harmful gases and has a more excellent photocatalytic ability.

また、本発明のClinobisvanite型BiVOは、多孔質粒子の表面に複合化されていれば特に限定されず、粒子表面の一部に存在するだけでもよく、粒子表面全体に存在してもよい。また、粒子表面にClinobisvanite型BiVOが存在していれば、粒子内部に存在してもよい。 Further, the Clinobisvante-type BiVO 4 of the present invention is not particularly limited as long as it is complexed on the surface of the porous particles, and may be present only on a part of the particle surface or may be present on the entire particle surface. Further, if Clinobisvante-type BiVO 4 is present on the particle surface, it may be present inside the particle.

このような光触媒複合粉体は、粒子径が0.01〜100μm(好ましくは0.1〜10μm)であるものが望ましい。このような範囲にあることによって、塗料、繊維等の支持体に用いた場合、着色力と隠蔽力が大きく、分散しやすい。   Such a photocatalyst composite powder desirably has a particle size of 0.01 to 100 μm (preferably 0.1 to 10 μm). By being in such a range, when used for a support such as a paint or fiber, the coloring power and the hiding power are large and are easily dispersed.

さらに本発明の光触媒複合粉体は、美麗な黄色を有しているため、屋内等の美観性を要求される部材での使用に適した光触媒体顔料としても使用することができる。   Furthermore, since the photocatalyst composite powder of the present invention has a beautiful yellow color, it can also be used as a photocatalyst pigment suitable for use in members that require aesthetics such as indoors.

(多孔質粒子)
本発明の多孔質粒子は、多孔質であるため有害ガスの吸着・分解にも優れており、後述する光触媒微粒子を複合化することにより優れた光触媒能を有する光触媒複合粉体を得ることができる。
このような多孔質粒子はDreyerite型BiVOを主成分とするものであるが、Clinobisvanite型BiVO、Pucherite型BiVOの他にMg、Ca、Sr、Ba、Ti、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Mo、Al、Si、Ga、Ge等の金属元素およびその化合物を、本発明の効果を損なわない程度に含有してもよい。
(Porous particles)
Since the porous particles of the present invention are porous, they are excellent in adsorption and decomposition of harmful gases, and a photocatalyst composite powder having excellent photocatalytic ability can be obtained by complexing photocatalyst fine particles described later. .
Such porous particles are mainly composed of Dreyerite type BiVO 4, Clinobisvanite type BiVO 4, in addition to Mg of Pucherite type BiVO 4, Ca, Sr, Ba , Ti, Mn, Fe, Co, Ni , Cu, Zn, Y, Zr, Mo, Al, Si, Ga, Ge, and other metal elements and compounds thereof may be contained to such an extent that the effects of the present invention are not impaired.

多孔質粒子の粒子形状、粒子径、粒子径分布等は用途により適宜設定することができる。多孔質粒子の粒子形状としては、有害ガスの吸着・分解に有利であるために、球状の多孔質粒子であることが好ましい。多孔質粒子の粒子径は、0.01〜100μm(好ましくは0.1〜10μm)であるものが望ましい。このような範囲にあることによって、塗料、繊維等の支持体に用いた場合、着色力と隠蔽力が大きく、分散しやすく、有利である。   The particle shape, particle diameter, particle diameter distribution and the like of the porous particles can be appropriately set depending on the application. As the particle shape of the porous particles, spherical porous particles are preferable because they are advantageous for adsorption and decomposition of harmful gases. The particle diameter of the porous particles is desirably 0.01 to 100 μm (preferably 0.1 to 10 μm). By being in such a range, when used for a support such as paint or fiber, the coloring power and the hiding power are large, and it is easy to disperse, which is advantageous.

(光触媒微粒子)
本発明で用いられる光触媒微粒子は、Clinobisvanite型BiVOを主成分とするものであることにより、可視光領域でも優れた光触媒能を十分有することができる。
このような光触媒微粒子は、Clinobisvanite型BiVOを主成分とするものであるが、Dreyerite型BiVO、Pucherite型BiVOの他にMg、Ca、Sr、Ba、Ti、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Mo、Al、Si、Ga、Ge等の金属元素およびその化合物を、本発明の効果を損なわない程度に含有してもよい。光触媒微粒子の粒子形状、粒子径、粒子径分布等は適宜設定することができる。
(Photocatalyst fine particles)
Since the photocatalyst fine particles used in the present invention are mainly composed of Clinobisvante type BiVO 4 , they can sufficiently have excellent photocatalytic ability even in the visible light region.
Such photocatalyst fine particles is as a main component Clinobisvanite type BiVO 4, Dreyerite type BiVO 4, in addition to Mg of Pucherite type BiVO 4, Ca, Sr, Ba , Ti, Mn, Fe, Co, Ni , Cu, Zn, Y, Zr, Mo, Al, Si, Ga, Ge, and other metal elements and compounds thereof may be contained to such an extent that the effects of the present invention are not impaired. The particle shape, particle size, particle size distribution, etc. of the photocatalyst fine particles can be set as appropriate.

また、本発明では、Dreyerite型BiVOを主成分とする多孔質粒子の表面に、Clinobisvanite型BiVOを主成分とする光触媒微粒子とともに金属が複合化されていることが好ましい。
金属を複合化することによって、高い効率で有害物質の分解を行うことができ、水質浄化、脱臭、大気汚染浄化等の環境浄化効果、抗菌効果等の光触媒効果を向上させることができる。この効果は、光照射された光触媒から発生する電子と正孔のうち、電子が金属へ移動するこのによって、電子と正孔との再結合が生じ難くなるために得られるものと思われる。
In the present invention, the surface of porous particles composed mainly of Dreyerite type BiVO 4, it is preferable that the metal is complexed with the photocatalyst fine particle mainly comprising Clinobisvanite type BiVO 4.
By compounding metals, harmful substances can be decomposed with high efficiency, and the effects of environmental purification such as water purification, deodorization and purification of air pollution, and photocatalytic effects such as antibacterial effects can be improved. This effect is considered to be obtained because it becomes difficult for recombination of electrons and holes to occur due to the movement of electrons to metal among the electrons and holes generated from the photocatalyst irradiated with light.

金属としては、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、鉄、ニッケル、銅、銀、金および亜鉛等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を混合して用いることができる。本発明では、特に、パラジウム、白金、銅、銀、金が好ましく、さらには、白金、銀、金が好ましい。
金属の平均粒子径は、光触媒複合粉体の平均粒子径よりも小さいことが好ましい。金属の平均粒子径は、特に限定されないが、通常、0.005〜0.25μm、さらには0.01〜0.2μmであることが好ましい。
金属の複合量は、特に限定されないが、光触媒複合粉体全量に対し0.01〜10wt%、さらには0.1〜9.0wt%であることが望ましい。金属の複合量がこの範囲よりも小さいと、光触媒効果の向上がみられにくい。金属の重量がこの範囲よりも大きいと、金属により光触媒粒子への光照射が阻害されるために、光触媒効果が低下するおそれがある。
Examples of the metal include palladium, platinum, rhodium, ruthenium, iron, nickel, copper, silver, gold, and zinc, and one or more of these can be used in combination. In the present invention, palladium, platinum, copper, silver, and gold are particularly preferable, and platinum, silver, and gold are more preferable.
The average particle size of the metal is preferably smaller than the average particle size of the photocatalyst composite powder. Although the average particle diameter of a metal is not specifically limited, Usually, 0.005-0.25 micrometer, Furthermore, it is preferable that it is 0.01-0.2 micrometer.
The composite amount of the metal is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 10 wt%, more preferably 0.1 to 9.0 wt% with respect to the total amount of the photocatalyst composite powder. When the composite amount of the metal is smaller than this range, it is difficult to improve the photocatalytic effect. When the weight of the metal is larger than this range, the photocatalytic effect may be lowered because the light irradiation to the photocatalyst particles is inhibited by the metal.

(光触媒複合粉体の製造方法)
本発明の光触媒複合粉体の製造方法は、Dreyerite型BiVOを主成分とする多孔質粒子の表面に、Clinobisvanite型BiVOを主成分とする光触媒微粒子が複合化された粉体が生成可能であれば特に限定されないが、例えば、Bi化合物とV化合物を含む酸性水溶液に、アルカリ溶液を加えて、熟成させて得る方法が好ましい。このような方法では、短時間で製造することができるため、コスト上有利であり、粒子形状と粒子径の揃った光触媒複合粉体を得ることもできる。
また、多孔質粒子の表面に、光触媒微粒子を効率よく分散配置することができ、光触媒能に優れた光触媒複合粉体を得ることができる。
(Method for producing photocatalyst composite powder)
Method for producing a photocatalyst composite powder of the present invention, the surface of porous particles composed mainly of Dreyerite type BiVO 4, Clinobisvanite type BiVO 4 can produce the powder photocatalyst fine particles are complexed mainly composed of Although there is no particular limitation as long as it is present, for example, a method obtained by aging by adding an alkaline solution to an acidic aqueous solution containing a Bi compound and a V compound is preferable. Such a method is advantageous in terms of cost because it can be produced in a short time, and a photocatalyst composite powder having a uniform particle shape and particle diameter can also be obtained.
Moreover, the photocatalyst fine particles can be efficiently dispersed and arranged on the surface of the porous particles, and a photocatalyst composite powder having excellent photocatalytic ability can be obtained.

本発明において使用するBi化合物とV化合物を含む酸性水溶液は、Bi化合物とV化合物を硝酸または酢酸に溶解して調整することができる。酸性水溶液は、好ましくはpH1以下、さらに好ましくはpH0.5以下、より好ましくはpH0以下とする。
酸性水溶液中のBi/Vのモル比としては、BiとVのモル比が0.1<Bi/V<1(好ましくは0.2<Bi/V<0.9)とすることが望ましい。このようなモル比の水溶液を用いることにより、Clinobisvanite型BiVOと、Dreyerite型BiVOを含む生成物を作製することができる。水溶性中のBi/V比がこのような範囲よりも小さい場合には、BiVO以外の生成物が生じるため、本発明の目的とする、Clinobisvanite型BiVOとDreyerite型BiVOを主成分とする生成物を効率的に作製することができない。水溶性中のBi/V比がこのような範囲よりも大きい場合には、Clinobisvanite型BiVO相(Bi/V=1)、あるいはDreyerite型BiVO(Bi/V>1)の単相が安定になり、本発明の目的とする、Clinobisvanite型BiVOとDreyerite型BiVOを成分とする生成物を得ることができない。
The acidic aqueous solution containing the Bi compound and V compound used in the present invention can be prepared by dissolving the Bi compound and V compound in nitric acid or acetic acid. The acidic aqueous solution is preferably pH 1 or less, more preferably pH 0.5 or less, and more preferably pH 0 or less.
As the molar ratio of Bi / V in the acidic aqueous solution, it is desirable that the molar ratio of Bi and V is 0.1 <Bi / V <1 (preferably 0.2 <Bi / V <0.9). By using an aqueous solution having such a molar ratio, a product containing Clinobisvante type BiVO 4 and Dryerite type BiVO 4 can be produced. When the Bi / V ratio in the water solubility is smaller than such a range, products other than BiVO 4 are produced. Therefore, Clinobisvante-type BiVO 4 and Dryerite-type BiVO 4 which are the objects of the present invention are the main components. The product to be produced cannot be produced efficiently. When the Bi / V ratio in water solubility is larger than this range, the Clinobisvante type BiVO 4 phase (Bi / V = 1) or the Dryerite type BiVO 4 (Bi / V> 1) single phase is stable. Thus, it is not possible to obtain a product composed of Clinobisvante type BiVO 4 and Dryerite type BiVO 4 as the object of the present invention.

Bi化合物としては、例えば、水酸化ビスマス、硝酸ビスマス、硝酸ビスマス・五水和物、塩基性硝酸ビスマス、炭酸ビスマス、塩基性炭酸ビスマス、酸化ビスマス、硫酸ビスマス、塩基性硫酸ビスマス、塩化ビスマス、クエン酸ビスマス、オキシ塩化ビスマス、ヨウ化ビスマス、ビスマス、2−エチルヘキサン酸ビスマス、ナフテン酸ビスマス、ジサリチル酸ビスマス等が挙げられ、特に硝酸ビスマス、酸化ビスマスを好適に用いることができる。   Examples of the Bi compound include bismuth hydroxide, bismuth nitrate, bismuth nitrate pentapentahydrate, basic bismuth nitrate, bismuth carbonate, basic bismuth carbonate, bismuth oxide, bismuth sulfate, basic bismuth sulfate, bismuth chloride, and citrate. Examples thereof include bismuth acid bismuth, bismuth oxychloride, bismuth iodide, bismuth, bismuth 2-ethylhexanoate, bismuth naphthenate, and bismuth disalicylate. In particular, bismuth nitrate and bismuth oxide can be preferably used.

V化合物としては、塩化バナジウム、酸化バナジウム、酸化硫酸バナジウム、しゅう酸バナジウム、酸化バナジウムアセチルアセテート、メタバナジン酸ナトリウム、オルトバナジン酸ナトリウム等のバナジン酸ナトリウム、バナジン酸カリウム、バナジン酸アンモニウム等が挙げられ、特にメタバナジン酸ナトリウム、オルトバナジン酸ナトリウム、バナジン酸カリウム、バナジン酸アンモニウムを好適に用いることができる。   Examples of the V compound include vanadium chloride, vanadium oxide, vanadium sulfate, vanadium oxalate, vanadium oxide acetyl acetate, sodium metavanadate, sodium orthovanadate and the like, sodium vanadate, potassium vanadate, ammonium vanadate, and the like. In particular, sodium metavanadate, sodium orthovanadate, potassium vanadate, and ammonium vanadate can be suitably used.

本発明では、アルカリ溶液を用いることにより、Bi化合物とV化合物が共沈し、Clinobisvanite型BiVOおよびDreyerite型BiVOを生成することができる。
この際、アルカリ溶液の濃度は、混合後の溶液のpHが3、さらに好ましくは1を超えないように調整することが好ましい。pHが3より高いと、Clinobisvanite型BiVOを生成することが困難となる。
このようなアルカリ溶液としては、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア、尿素の水溶液が好適に用いられる。
Bi化合物とV化合物を含む酸性水溶液とアルカリ溶液の混合は、バッチ式でも連続式でも行うことができる。また、必要があれば高乱流下、例えば流通反応装置や混合ノズルを用いて、高性能攪拌機付きの装置内で行うこともできる。また、これらを同時添加する連続方法で行うこともでき、あるいは最初に1種類の溶液を入れて、次に他の溶液を計量添加するバッチ方式でも行うことができる。
In the present invention, by using an alkaline solution, a Bi compound and a V compound can be co-precipitated to produce Clinobisvante type BiVO 4 and Dreyerite type BiVO 4 .
At this time, the concentration of the alkaline solution is preferably adjusted so that the pH of the mixed solution does not exceed 3, more preferably 1. If the pH is higher than 3, it will be difficult to produce Clinobisvante-type BiVO 4 .
As such an alkaline solution, for example, an aqueous solution of potassium hydroxide, sodium hydroxide, sodium carbonate, ammonia, urea is preferably used.
The mixing of the acidic aqueous solution containing the Bi compound and the V compound and the alkaline solution can be performed either batchwise or continuously. Further, if necessary, it can be carried out in a highly turbulent flow, for example, in a device equipped with a high-performance stirrer using a flow reactor or a mixing nozzle. Moreover, it can also carry out by the continuous method which adds these simultaneously, or can also carry out by the batch system which puts one kind of solution first and then adds another solution by metering.

Bi化合物とV化合物を含む酸性水溶液には、さらに水溶性有機化合物を含むことが望ましい。このような水溶性有機化合物を用いることにより、Dreyerite型BiVOを主成分とする多孔質粒子の粒子形状、粒子径、粒子径分布を制御することができ、さらにClinobisvanite型BiVOを主成分とする光触媒粒子の粒子形状、粒子径、粒子径分布を制御することができ、Dreyerite型BiVOを主成分とする多孔質粒子の表面にClinobisvanite型BiVOを主成分とする光触媒微粒子が効率よく分散配置された光触媒複合粉体を得ることができる。また光触媒複合粉体の粒子形状、粒子径、粒子径分布を制御することができ、分散性に優れた光触媒複合粉体を得ることができる。
本発明の水溶性有機化合物は、生成するClinobisvanite型BiVO又はDreyerite型BiVOの表面に作用して粒子の成長を制御し、その結果、粒子形状、粒子径、粒子径分布等を制御しているものと思われる。
It is desirable that the acidic aqueous solution containing the Bi compound and the V compound further contains a water-soluble organic compound. By using such a water-soluble organic compound, a major component particle shape of the porous particles composed mainly of Dreyerite type BiVO 4, particle diameter, it is possible to control the particle size distribution, further Clinobisvanite type BiVO 4 particle shape of the photocatalyst particles, the particle diameter, it is possible to control the particle size distribution, the photocatalyst fine particle mainly comprising Clinobisvanite type BiVO 4 on the surface of the porous particles composed mainly of Dreyerite type BiVO 4 efficiently dispersed The arranged photocatalyst composite powder can be obtained. Moreover, the particle shape, particle diameter, and particle diameter distribution of the photocatalyst composite powder can be controlled, and a photocatalyst composite powder excellent in dispersibility can be obtained.
The water-soluble organic compound of the present invention acts on the surface of the produced Clinobisvante-type BiVO 4 or Dreyerite-type BiVO 4 to control particle growth, and as a result, controls the particle shape, particle size, particle size distribution, etc. It seems that there is.

このような水溶性有機化合物としては、アルコール類、ポリオール類、ケトン類、ポリエーテル類、エステル類、カルボン酸類、ポリカルボン酸類、セルロース類、糖類、スルホン酸類、アミノ酸類、アミン類であって、より具体的にはメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール等の脂肪族アルコール、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、グルセリン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等の脂肪族多価アルコール、フェノール、カテコール、クレゾール等の芳香族アルコール、フルフリルアコール等の複素環を有するアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、アセチルアセトン等のケトン類、エチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ポリオキシアルキレンエーテル、エチレンオキサイド付加物、プロピレンオキサイド付加物等のエーテルあるいはポリエーテル類、酢酸エチル、アセト酢酸エチル、グリシンエチルエステル等のエステル類、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、酪酸、蓚酸、マロン酸、クエン酸、酒石酸、グルコン酸、サリチル酸、安息香酸、アクリル酸、マレイン酸、グリセリン酸、エレオステアリン酸、ポリアクリル酸、ポリマレイン酸、アクリル酸ーマレイン酸コポリマー等のカルボン酸、ポリカルボン酸、あるいはヒドロキシカルボン酸やその塩類、カルボキシメチルセルロース類、グルコース、ガラクトース等の単糖類、蔗糖、ラクトース、アミロース、キチン、セルロース等の多糖類、アルキルベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、アルキルスルホン酸、α−オレフィンスルホン酸、ポリオキシエチレンアルキルスルホン酸、リグニンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸等のスルホン酸類やその塩類、グリシン、グルタミン酸、アスパラギン酸、アラニン等のアミノ酸、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ブタノールアミン等のヒドロキシアミン類、トリメチルアミノエチルアルキルアミド、アルキルピリジニウム硫酸塩、アルキルトリメチルアンモニウムハロゲン化物、アルキルベタイン、アルキルジエチレントリアミノ酢酸等を挙げることができる。   Such water-soluble organic compounds include alcohols, polyols, ketones, polyethers, esters, carboxylic acids, polycarboxylic acids, celluloses, saccharides, sulfonic acids, amino acids, amines, More specifically, aliphatic alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol and hexanol, aliphatic polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propanediol, butanediol, glycerin, polyethylene glycol and polypropylene glycol, phenol and catechol , Aromatic alcohols such as cresol, alcohols having a heterocyclic ring such as furfuryl alcohol, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, acetylacetone, ethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, polyethylene Ethers or polyethers such as oxyalkylene ethers, ethylene oxide adducts, propylene oxide adducts, esters such as ethyl acetate, ethyl acetoacetate, glycine ethyl ester, formic acid, acetic acid, propionic acid, butanoic acid, butyric acid, oxalic acid, Carboxylic acid such as malonic acid, citric acid, tartaric acid, gluconic acid, salicylic acid, benzoic acid, acrylic acid, maleic acid, glyceric acid, eleostearic acid, polyacrylic acid, polymaleic acid, acrylic acid-maleic acid copolymer, polycarboxylic acid Or hydroxycarboxylic acids and salts thereof, carboxymethylcelluloses, monosaccharides such as glucose and galactose, polysaccharides such as sucrose, lactose, amylose, chitin, and cellulose, alkylbenzenesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid, Sulfonic acids such as alkyl sulfonic acid, α-olefin sulfonic acid, polyoxyethylene alkyl sulfonic acid, lignin sulfonic acid and naphthalene sulfonic acid and salts thereof, amino acids such as glycine, glutamic acid, aspartic acid and alanine, monoethanolamine, diethanolamine, Examples thereof include hydroxyamines such as triethanolamine and butanolamine, trimethylaminoethylalkylamide, alkylpyridinium sulfate, alkyltrimethylammonium halide, alkylbetaine, and alkyldiethylenetriaminoacetic acid.

これら水溶性有機化合物の中で、特に、水酸基、カルボキシル基及びアミノ基の何れか一種或いは二種以上の官能基を有する水溶性有機化合物が好ましく、例えば、脂肪族アルコール、脂肪族多価アルコールが挙げられる。これらは単独又は2種以上のものを混合して共存させる事もできる。   Among these water-soluble organic compounds, water-soluble organic compounds having one or more functional groups of any one of hydroxyl group, carboxyl group and amino group are preferred, for example, aliphatic alcohols and aliphatic polyhydric alcohols. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

水溶性有機化合物は、Bi化合物とV化合物を含む酸性水溶液中に、0.001重量%〜10重量%(好ましくは、0.01重量%〜5重量%)の範囲で含有することが好ましい。水溶性有機化合物の含有量を適宜設定することにより、粒子形状、粒子径、粒子径分布等を制御することができる。   The water-soluble organic compound is preferably contained in an acidic aqueous solution containing the Bi compound and the V compound in a range of 0.001 wt% to 10 wt% (preferably 0.01 wt% to 5 wt%). By appropriately setting the content of the water-soluble organic compound, the particle shape, particle size, particle size distribution and the like can be controlled.

本発明の光触媒複合粉体の製造においては、10〜100℃(好ましくは20〜40℃)の比較的低い温度で、アルカリ溶液を加えた後、攪拌を続けながら保持して熟成を加えることが好ましい。この操作時間は、0.5〜24時間(好ましくは0.5〜12時間)である。
この操作は、光触媒複合粉体の粒子形状、粒子径、粒子分布、さらには、表面性状や結晶性を改善するのに有効である。
熟成後、固液分離し、さらに洗浄、乾燥を行うことによって、粉体状の生成物を得ることができる。この際、水溶性有機化合物、アルカリ溶液の、沈澱析出後の懸濁液中に残存するイオンは、固液分離、洗浄によって十分に除去することが好ましい。洗浄に用いる溶液は、特に限定されないが、水を用いることが好ましい。
In the production of the photocatalyst composite powder of the present invention, an alkali solution is added at a relatively low temperature of 10 to 100 ° C. (preferably 20 to 40 ° C.), and then aged while being kept stirring. preferable. This operation time is 0.5 to 24 hours (preferably 0.5 to 12 hours).
This operation is effective for improving the particle shape, particle diameter, particle distribution, and surface properties and crystallinity of the photocatalyst composite powder.
After aging, solid-liquid separation is performed, followed by washing and drying, whereby a powdery product can be obtained. At this time, it is preferable to sufficiently remove ions remaining in the suspension of the water-soluble organic compound and the alkali solution after precipitation, by solid-liquid separation and washing. The solution used for washing is not particularly limited, but water is preferably used.

さらに金属を複合する方法としては、特に限定されないが、前述のようにして得られた光触媒複合粉体と、金属塩溶液、還元剤を、0℃〜100℃で、メカニカルアロイングすることにより得る方法等が挙げられる。
このような方法では、無電解めっき法、物理蒸着法等の公知の方法に比べて、金属を均一に粉体表面に複合化することができ、排出される廃液が少なく、比較的安価な装置が使用できるために、好ましい。
Further, the method of compounding the metal is not particularly limited, but it is obtained by mechanically alloying the photocatalyst composite powder obtained as described above, the metal salt solution, and the reducing agent at 0 ° C. to 100 ° C. Methods and the like.
In such a method, compared to known methods such as electroless plating and physical vapor deposition, the metal can be uniformly combined on the powder surface, and less waste liquid is discharged. Can be used.

本発明によるメカニカルアロイングでは、多孔質無機粉体に光触媒を担持させた光触媒複合粉体、金属塩溶液、還元剤を混合し、機械的に粉砕することにより、還元剤により金属塩溶液から金属が析出すると同時に、機械的エネルギーによりこの金属微粒子が光触媒複合粉体表面に均一に分散した後、固着するために、金属を担持した光触媒複合粉体を作製することができる。このような製造方法によれば、短時間で製造できるためにコスト的に有利であり、金属をより均一に多孔質無機粉体表面に付着することができ、好ましい。
機械的粉砕は、ジェット粉砕機を用いるジェット法、ピンミル、ディスクミル、ハンマーミル、軸流型・渦流型ミル、分級機複合ミル等を用いるハンマー法、ボールミル、メディア攪拌ミル等のメディア型粉砕機、ローラミル等を用いるミル法等で行うことができる。
本発明では特に、化合物が生成する反応時間中、固体原料を一定空間内で継続して混合、粉砕することができるボールミル、メディア攪拌ミル等のメディア型粉砕機を用いることが望ましい。
ボールミル、メディア攪拌ミルに用いるボール、粉砕メディアとしては、適切な硬度と比重を有するものであれば限定されないが、例えばスチール、ガラス、ジルコニア、メノウ、アルミナ、タングステンカーバイド、クローム鋼、窒化珪素、プラスチックポリアミド等の組成を有するものを用いることができる。
本発明では、特に、化学的に安定である、ガラス、ジルコニア、メノウ等の組成を有するものが好ましい。
また、機械的混合、粉砕の摩擦熱による反応系の過熱を防止するために、機械的混合、粉砕する途中、一定の放冷時間を挿入して自然に空冷してもよく、粉砕機内に冷却装置を組み込んでもよい。
機械的混合及び粉砕は、連続的に行っても、また、バッチ式で行ってもよい。製造時間は、特に限定されないが、通常10分〜500分程度である。
In mechanical alloying according to the present invention, a photocatalyst composite powder in which a photocatalyst is supported on a porous inorganic powder, a metal salt solution, and a reducing agent are mixed and mechanically pulverized. At the same time, the metal fine particles are uniformly dispersed on the surface of the photocatalyst composite powder by mechanical energy and then fixed, so that a photocatalyst composite powder carrying a metal can be produced. According to such a manufacturing method, since it can manufacture in a short time, it is advantageous in cost, and a metal can adhere more uniformly to the surface of porous inorganic powder, and is preferred.
Mechanical pulverization includes jet method using a jet pulverizer, pin mill, disc mill, hammer mill, hammer type using axial flow type / vortex type mill, classifier combined mill, etc., media type pulverizer such as ball mill, media stirring mill, etc. It can be performed by a mill method using a roller mill or the like.
In the present invention, it is particularly desirable to use a media-type pulverizer such as a ball mill or a media agitating mill that can continuously mix and pulverize solid raw materials in a constant space during the reaction time during which the compound is formed.
The balls and grinding media used in the ball mill and media stirring mill are not limited as long as they have appropriate hardness and specific gravity. For example, steel, glass, zirconia, agate, alumina, tungsten carbide, chrome steel, silicon nitride, plastic Those having a composition such as polyamide can be used.
In the present invention, those having a chemically stable composition such as glass, zirconia, agate and the like are particularly preferable.
Also, in order to prevent overheating of the reaction system due to frictional heat of mechanical mixing and pulverization, a certain cooling time may be inserted during the mechanical mixing and pulverization, and the air may be naturally cooled. A device may be incorporated.
Mechanical mixing and pulverization may be performed continuously or batchwise. The production time is not particularly limited, but is usually about 10 minutes to 500 minutes.

本発明の金属塩溶液は、後述する還元剤と反応して金属を析出するために用いるものである。このような金属塩溶液の溶質としては、特に限定されないが、例えば、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、鉄、ニッケル、銅、銀、金および亜鉛等から選ばれる少なくとも1種の金属元素を含むものが好適に用いられ、特に、パラジウム、白金、銅、銀、金を含むものが好ましく、さらには、白金、銀、金を含むものが安定であるために好ましい。本発明では、このような金属元素の硝酸塩、塩化物、酢酸塩、硫酸塩、アセチルアセトナート、アンミン錯体から選択される少なくとも1種以上の金属塩を用いることが望ましい。   The metal salt solution of this invention is used in order to precipitate a metal by reacting with the reducing agent mentioned later. The solute of such a metal salt solution is not particularly limited, but includes, for example, at least one metal element selected from palladium, platinum, rhodium, ruthenium, iron, nickel, copper, silver, gold, and zinc. Are preferably used, and in particular, those containing palladium, platinum, copper, silver, and gold are preferable, and those containing platinum, silver, and gold are preferable because they are stable. In the present invention, it is desirable to use at least one metal salt selected from nitrates, chlorides, acetates, sulfates, acetylacetonates, and ammine complexes of such metal elements.

金属塩溶液の溶媒としては、金属塩を安定に溶解するものあれば限定されず、水、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール等のアルコール類、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のグリコール誘導体の他、エステル類、ケトン類、エーテル類、n−ヘキサン、n−ペンタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン、n−ウンデカン、n−ドデカン、テルピン油、ミネラルスピリット等の脂肪族炭化水素類、トルエン、キシレン、ソルベントナフサ等の芳香族炭化水素類、その他、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。
さらに、公知の塩基または酸を用いて、金属塩溶液のpHを0〜14の範囲で適宜調製してもよい。pHを調製することにより、安定な金属塩溶液を作製することができる。塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化カリウム、アンモニア、尿素、アミン類等が挙げられる。また、酸としては、例えば、塩酸、硫酸、酢酸、硝酸、クエン酸、蟻酸等が挙げられる。
The solvent of the metal salt solution is not limited as long as it dissolves the metal salt stably, and alcohols such as water, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol, propylene Glycol derivatives such as glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, esters, ketones, ethers, n-hexane, n-pentane, n-octane, n-nonane, n-decane N-undecane, n-dodecane, terpin oil, mineral hydrocarbons such as mineral spirits, aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, solvent naphtha, others, ethyl acetate, butyl acetate, methylethyl Tons, and methyl isobutyl ketone.
Furthermore, you may adjust suitably the pH of a metal salt solution in the range of 0-14 using a well-known base or acid. By adjusting the pH, a stable metal salt solution can be prepared. Examples of the base include sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, urea, amines and the like. Examples of the acid include hydrochloric acid, sulfuric acid, acetic acid, nitric acid, citric acid, formic acid and the like.

還元剤は、金属塩溶液と反応して金属を析出させる働きをするものである。還元剤としては、例えば、ヒドラジン、ホルムアルデヒド、あるいはグルコース等の多糖類等が挙げられ、特に、安全性が高く安価なグルコース等の多糖類を用いることが好ましい。
還元剤の混合量としては、金属元素に対して、通常25〜400wt%程度であればよい。
The reducing agent functions to react with the metal salt solution to precipitate the metal. Examples of the reducing agent include hydrazine, formaldehyde, and polysaccharides such as glucose, and it is particularly preferable to use a polysaccharide such as glucose that is highly safe and inexpensive.
The mixing amount of the reducing agent is usually about 25 to 400 wt% with respect to the metal element.

以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特徴をより明確にするが、本発明はこの実施例に限定されない。   Examples and Comparative Examples are shown below to clarify the features of the present invention, but the present invention is not limited to these Examples.

(実施例1)
(光触媒複合粉体の作製)
Bi(NO)・5HO 4.7gと、NaVO 2.8g(Bi/V=0.75)を1N硝酸0.32lに溶解し、エチレングリコール5.6gを加えた。この時pHは1以下であった。次に攪拌しながら、25℃、1N炭酸ナトリウム0.2lを滴下した。この時pHは1以下であった。その後、25℃で12時間攪拌を続けて熟成することにより、光触媒複合粉体が生成した。濾過、洗浄した後110℃で乾燥して、黄色の粉体を得た。
得られた粉体を電子顕微鏡(JSM−5310,日本電子株式会社製)で観察した結果、図1に示すように、Clinobisvanite型BiVOの板状結晶(平均粒径1.2μm)が、Dreyerite型BiVOからなる球状の多孔質粒子(平均粒径5.1μm)の表面に複合化されている複合粉体が観察された。
得られた粉体の結晶構造をX線回折装置(RINT−1100,株式会社リガク社製)で解析した結果、図4に示すX線回折パターンから、Dreyerite型BiVO表面に、Clinobisvanite型BiVOが生じていることが確認された。
(Example 1)
(Production of photocatalyst composite powder)
And Bi (NO 3) 3 · 5H 2 O 4.7g, Na 3 VO 4 2.8g of (Bi / V = 0.75) was dissolved in 1N nitric acid 0.32 L, was added ethylene glycol 5.6 g. At this time, the pH was 1 or less. Next, 0.2 l of 1N sodium carbonate was added dropwise at 25 ° C. while stirring. At this time, the pH was 1 or less. Then, the photocatalyst composite powder was produced by continuing to stir at 25 ° C. for 12 hours and aging. Filtration and washing were followed by drying at 110 ° C. to obtain a yellow powder.
As a result of observing the obtained powder with an electron microscope (JSM-5310, manufactured by JEOL Ltd.), as shown in FIG. 1, plate crystals (average particle size: 1.2 μm) of Clinobisvante type BiVO 4 were dried. A composite powder composited on the surface of spherical porous particles (average particle size 5.1 μm) made of type BiVO 4 was observed.
Crystal structure of the obtained powder X-ray diffractometer (RINT-1100, Rigaku Co.) result of the analysis, the X-ray diffraction pattern shown in FIG. 4, the Dreyerite type BiVO 4 surface, Clinobisvanite type BiVO 4 It was confirmed that this occurred.

(可視光領域での光触媒活性試験)
実施例1で得られた光触媒複合粉体0.5gをガラス皿に取り、エタノールを用いて均一に分散した後、110℃で2時間乾燥した。次に、このガラス皿をガラス天板(厚さ5mm)に吊るして反応容器内に固定した。ガラス天板とガラス皿の間には1.5cmの隙間がある。
市販のアンモニアガスと乾燥空気を通気し、反応容器内のアンモニア濃度が1%に安定したところで通気を止めた。光源は18Wのトルーライト(太陽光に近いスペクトルを有する光を発する蛍光灯)を使用し、ガラス板の5cm上に固定した。次に、18Wのトルーライトとガラス板の中間にアクリル製紫外線遮蔽板(厚さ5mm)を固定し、400nm以下の波長を有する光を遮蔽し、400nm以上の波長(可視光)を有する光を光触媒複合粉体に照射した。
図7には、光触媒活性の評価試験結果を示す。図7に示すように、光触媒複合粉体に可視光を照射することで、アンモニアの分解が顕著に起こっていることが示された。
(Photocatalytic activity test in the visible light region)
0.5 g of the photocatalyst composite powder obtained in Example 1 was placed in a glass dish, uniformly dispersed using ethanol, and then dried at 110 ° C. for 2 hours. Next, this glass dish was hung on a glass top plate (thickness 5 mm) and fixed in the reaction vessel. There is a 1.5 cm gap between the glass top and the glass pan.
Commercially available ammonia gas and dry air were aerated, and the aeration was stopped when the ammonia concentration in the reaction vessel was stabilized at 1%. The light source was 18 W true light (fluorescent lamp that emits light having a spectrum close to that of sunlight), and was fixed on 5 cm above the glass plate. Next, an acrylic ultraviolet shielding plate (thickness 5 mm) is fixed between the 18 W trulite and the glass plate, shields light having a wavelength of 400 nm or less, and emits light having a wavelength of 400 nm or more (visible light). The photocatalyst composite powder was irradiated.
FIG. 7 shows the evaluation test results of the photocatalytic activity. As shown in FIG. 7, it was shown that the decomposition of ammonia occurred remarkably by irradiating the photocatalyst composite powder with visible light.

(実施例2)
実施例1で得られた光触媒複合粉体12.0g、硝酸銀0.02g、蒸留水20.0g、25%アンモニア水9.0g、グルコース2.0gを混合し、ジルコニア製ビーズ(直径3mm)、遊星型ボールミル(フリッチュ社製)を用いて、450rpmの回転速度で、25℃、150分間、混合・粉砕した。その後、固液分離して洗浄し、100℃で2時間乾燥して、光触媒複合粉体の表面に、粒状の銀粒子(平均粒径0.2μm)が複合化されてなるやや緑色がかった黄色の粉体を得た。
得られた粉体の結晶構造は、X線回折パターンの解析から、Dreyerite型BiVO、Clinobisvanite型BiVO、及び銀が複合化されていることが確認された。図7には、光触媒活性の評価結果を示す。図7に示すように、光触媒複合粉体に可視光を照射することで、アンモニアの分解が顕著に起こっていることが示された。
(Example 2)
12.0 g of the photocatalyst composite powder obtained in Example 1, 0.02 g of silver nitrate, 20.0 g of distilled water, 9.0 g of 25% aqueous ammonia, and 2.0 g of glucose were mixed, and beads made of zirconia (diameter 3 mm), Using a planetary ball mill (manufactured by Fritsch), mixing and pulverization were performed at 25 ° C. for 150 minutes at a rotation speed of 450 rpm. Thereafter, the solid-liquid separation and washing are performed, followed by drying at 100 ° C. for 2 hours, and the surface of the photocatalyst composite powder is combined with granular silver particles (average particle diameter 0.2 μm), which is slightly greenish yellow Of powder was obtained.
From the analysis of the X-ray diffraction pattern, the crystal structure of the obtained powder was confirmed to be complexed with Dreyerite-type BiVO 4 , Clinobisvanite-type BiVO 4 , and silver. FIG. 7 shows the evaluation results of the photocatalytic activity. As shown in FIG. 7, it was shown that the decomposition of ammonia occurred remarkably when the photocatalyst composite powder was irradiated with visible light.

(比較例1)
Bi(NO)・5HOの量を4.65gとし、NaVOの量を1.76gにした(Bi/V=1.00)以外は、実施例1と同様の方法で、平均粒径2.65μmの黄色の粉体を得た。
得られた粉体を電子顕微鏡で観察した結果、図2に示すように、板状の形状を有する粒子のみが観察された。
得られた粉体の結晶構造は、図5のX線回折パターンに示されるように、Clinobisvanite型BiVOのみが生じていることが確認された。図7は、光触媒活性の評価試験結果である。
(Comparative Example 1)
The same method as in Example 1 except that the amount of Bi (NO 3 ) 3 .5H 2 O was 4.65 g and the amount of Na 3 VO 4 was 1.76 g (Bi / V = 1.00). A yellow powder having an average particle size of 2.65 μm was obtained.
As a result of observing the obtained powder with an electron microscope, only particles having a plate-like shape were observed as shown in FIG.
As shown in the X-ray diffraction pattern of FIG. 5, it was confirmed that only the Clinobisvante-type BiVO 4 was generated in the crystal structure of the obtained powder. FIG. 7 shows the evaluation test results of photocatalytic activity.

(比較例2)
Bi(NO)・5HOの量を6.32gとし、NaVOの量を2.11gにした(Bi/V=1.33)以外は、実施例1と同様に試料を作製し、平均粒径5.8μmの淡黄色の粉体を得た。
得られた粉体を電子顕微鏡で観察した結果、図3に示すように、多孔質球状の形状を有する粒子のみが観察された。
得られた粉体の結晶構造は、図6のX線回折パターンに示されるように、Dreyerite型BiVOのみが生じていた。図7は、光触媒活性の評価試験結果である。
(Comparative Example 2)
The sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of Bi (NO 3 ) 3 .5H 2 O was 6.32 g and the amount of Na 3 VO 4 was 2.11 g (Bi / V = 1.33). The light yellow powder having an average particle size of 5.8 μm was obtained.
As a result of observing the obtained powder with an electron microscope, only particles having a porous spherical shape were observed as shown in FIG.
As shown in the X-ray diffraction pattern of FIG. 6, only the Dryerite type BiVO 4 was produced in the crystal structure of the obtained powder. FIG. 7 shows the evaluation test results of photocatalytic activity.

実施例1で作製した光触媒複合粉体のSEM像である。2 is an SEM image of the photocatalyst composite powder produced in Example 1. 比較例1で作製した光触媒複合粉体のSEM像である。2 is an SEM image of the photocatalyst composite powder produced in Comparative Example 1. 比較例2で作製した光触媒複合粉体のSEM像である。4 is a SEM image of the photocatalyst composite powder produced in Comparative Example 2. 実施例1で作製した粉体のX線回折パターンである。2 is an X-ray diffraction pattern of the powder produced in Example 1. FIG. 比較例1で作製した粉体のX線回折パターンである。2 is an X-ray diffraction pattern of a powder produced in Comparative Example 1. 比較例2で作製した粉体のX線回折パターンである。3 is an X-ray diffraction pattern of a powder produced in Comparative Example 2. 可視光照射によるアンモニア分解試験結果である。It is an ammonia decomposition test result by visible light irradiation.

Claims (7)

Dreyerite型BiVOを主成分とする多孔質粒子の表面に、Clinobisvanite型BiVOを主成分とする光触媒微粒子とともに、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、ニッケル、鉄、銅、銀、金および亜鉛の群から選ばれる少なくとも1種以上の金属が複合化されていることを特徴とする光触媒複合粉体 The Dreyerite type BiVO 4 on the surface of the porous particles mainly, with the photocatalyst fine particle mainly comprising Clinobisvanite type BiVO 4, palladium, platinum, rhodium, ruthenium, nickel, iron, copper, silver, gold and zinc group A photocatalyst composite powder comprising at least one metal selected from the group consisting of 金属が、銀であることを特徴とする請求項1記載の光触媒複合粉体The photocatalyst composite powder according to claim 1, wherein the metal is silver. 請求項1または請求項2記載の光触媒複合粉体を製造する方法であって、Bi化合物とV化合物を含み、BiとVのモル比が0.1<Bi/V<1である酸性水溶液に、アルカリ溶液を加えて、熟成させて得られる光触媒複合粉体と、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、ニッケル、鉄、銅、銀、金および亜鉛の群から選ばれる少なくとも1種以上の金属の金属塩を含む溶液並びに還元剤を混合し、0℃〜100℃でメカニカルアロイングすることにより、光触媒複合粉体表面に金属を複合化させることを特徴とする光触媒複合粉体の製造方法 A method for producing the photocatalyst composite powder according to claim 1 or 2 , comprising a Bi compound and a V compound, wherein the molar ratio of Bi to V is 0.1 <Bi / V <1. , A photocatalyst composite powder obtained by aging by adding an alkaline solution , and a metal of at least one metal selected from the group consisting of palladium, platinum, rhodium, ruthenium, nickel, iron, copper, silver, gold and zinc A method for producing a photocatalyst composite powder , comprising mixing a solution containing a salt and a reducing agent, and mechanically alloying at 0 ° C. to 100 ° C. to form a metal on the surface of the photocatalyst composite powder. 金属が銀であることを特徴とする請求項3記載の光触媒複合粉体の製造方法 The method for producing a photocatalyst composite powder according to claim 3 , wherein the metal is silver. 酸性水溶液が、さらに水溶性有機化合物を含むことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の光触媒複合粉体の製造方法   The method for producing a photocatalyst composite powder according to claim 3 or 4, wherein the acidic aqueous solution further contains a water-soluble organic compound. アルカリ溶液の濃度は、混合後の溶液のpHが1を越えないように調整することを特徴とする請求項3から請求項5のいずれかに記載の光触媒複合粉体の製造方法The method for producing a photocatalyst composite powder according to any one of claims 3 to 5, wherein the concentration of the alkali solution is adjusted so that the pH of the mixed solution does not exceed 1 Dreyerite型BiVOを主成分とする多孔質粒子の表面に、Clinobisvanite型BiVOを主成分とする光触媒微粒子が複合化されている光触媒複合粉体を製造する方法であって、Bi化合物とV化合物、さらに水溶性有機化合物を含み、BiとVのモル比が0.1<Bi/V<1である酸性水溶液に、アルカリ溶液を加えて、混合後の溶液のpHが1を越えないように調整し、熟成させることを特徴とする光触媒複合粉体の製造方法

The Dreyerite type BiVO 4 on the surface of the porous particles mainly to a method of producing a photocatalyst composite powder of the photocatalyst fine particle mainly comprising Clinobisvanite type BiVO 4 is complexed, Bi compound and V compound Further, an alkaline solution is added to an acidic aqueous solution containing a water-soluble organic compound and the molar ratio of Bi to V is 0.1 <Bi / V <1, so that the pH of the mixed solution does not exceed 1. Method for producing photocatalyst composite powder characterized by adjusting and aging

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