JP4576556B2 - 可視光応答型複合酸化物系光触媒 - Google Patents
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Description
特に太陽光、室内照明などに含まれる紫外線および可視光線に高い光触媒活性を示す複合酸化物半導体光触媒材料とその製造方法に関するものである。
(2) 前記(1)記載の複合酸化物半導体からなる有害物質分解用光触媒。
(3) 前記(2)記載の有害化学物質分解用光触媒の存在下、有害物質に紫外線および可視光線を含む光を照射することを特徴とする有害物質分解除去方法。
(4) 前記(1)記載の複合酸化物半導体からなる汚れを分解し、清浄化する汚れ清浄用光触媒。
(5) 前記(4)記載の汚れ清浄用光触媒の存在下、汚れ物質に紫外線および可視光線を含む光を照射することを特徴とする汚れ分解清浄方法。
(6) Ag/M比、Bi/M比、および(Ag+Bi)/M比(M=Nb、Ta)を制御することによりバンドギャップが1.9eVから3.0eVをもつことを特徴とする前記(1)記載の光触媒。
また、金属アルコキシドや金属塩を原料とした各種ゾルゲル法、共沈法、錯体重合法、スパッタリング法、化学蒸着法、水熱合成法など様々な方法も用いられる。その中には酸化物前駆体を調製し、焼成することで合成することも含むものである。
AgxBiyMzOw(M=Nb、Ta;0<x、y≦3、0<z≦9、0<w≦24)の1種類の化合物であるAgBiNb2O7を以下に述べる要領にて固相反応法によって合成した。
先ず、Ag2Oを0.87gとBi2O3を1.75g、Nb2O5を2.38gそれぞれ秤量した。これをボールミルや乳鉢などの粉砕混合器具を利用して十分に粉砕混合したあと、アルミナるつぼに入れて、大気圧空気雰囲気下に設置された電気炉中で700℃、5時間保持し予備反応させた後、さらに粉砕混合し、900℃で12時間焼結した。これによって、約5gのAgBiNb2O7が合成、回収された。焼成終了後、この焼成物を乳鉢で10μm以下の大きさに粉砕した。
紫外−可視吸収スペクトル測定の結果、本実施例の光触媒は紫外線領域から510nm以上の可視光領域まで吸収を示し、バンドキャップは2.4eV以下と見積もることができ、可視光応答性があることがわかった。
2−プロピルアルコールは、1時間で48%以上が分解されることが確認された。さらに光を照射し続けると二酸化炭素の発生も確認でき、2−プロピルアルコールなどの有機物を完全分解できる光触媒であることも確認された。
AgxBiyMzOw(M=Nb、Ta;0<x、y≦3、0<z≦9、0<w≦24)の1種類の化合物であるAgBiTa2O7を以下に述べる要領にて固相反応法によって合成した。
すなわち、Ag2Oを0.75gとBi2O3を1.47g、Ta2O5を2.79gそれぞれ秤量した。これをボールミルや乳鉢などの粉砕混合器具を利用して十分に粉砕混合したあと、アルミナるつぼに入れて、大気圧空気雰囲気下に設置された電気炉中で700℃、5時間保持し予備反応させた後、1100℃で12時間焼結した。焼成終了後、この焼成物を乳鉢で10μm以下の大きさに粉砕した。以上の反応によって、約5gのAgBiTa2O7が合成された。
紫外−可視吸収スペクトル測定の結果、本実施例の光触媒は紫外線領域から480nm以上の可視光領域まで吸収を示し、バンドキャップは2.6eV以下と見積もることができ、可視光の応答性を有することがわかった。
2−プロピルアルコールは、1時間で86%以上が分解されることが確認された。さらに光を照射し続けると二酸化炭素の発生も確認でき、2−プロピルアルコールなどの有機物を完全分解できる光触媒であることも確認された。
AgxBiyMzOw(M=Nb、Ta;0<x、y≦3、0<z≦9、0<w≦24)の1種類の化合物であるAgBi2Nb5O16を以下に述べる要領にて固相反応法によって合成した。
すなわち、Ag2Oを0.48gとBi2O3を1.87g、Nb2O5を2.67gそれぞれ秤量した。これをボールミルや乳鉢などの粉砕混合器具を利用して十分に粉砕混合したあと、アルミナるつぼに入れて、大気圧空気雰囲気下に設置された電気炉中で700℃、5時間保持し予備反応させた後、1050℃で12時間焼結した。焼成終了後、この焼成物を乳鉢で10μm以下の大きさに粉砕した。その結果、約5gのAgBi2Nb5O16が合成、回収された。
紫外−可視吸収スペクトル測定の結果、本実施例の光触媒は紫外線領域から480nm以上の可視光領域まで吸収を示し、バンドキャップは2.6eV以下と見積もることができ、可視光の応答性を有することがわかった。
2−プロピルアルコールは、1時間で9%以上が分解されることが確認された。さらに光を照射し続けると二酸化炭素の発生も確認でき、2−プロピルアルコールなどの有機物を完全分解できる光触媒であることも確認された。
AgxBiyMzOw(M=Nb、Ta;0<x、y≦3、0<z≦9、0<w≦24)の1種類の化合物であるAg2BiNb5O15を以下に述べる要領にて固相反応法によって合成した。
先ず、Ag2Oを1.06gとBi2O3を1.03g、Nb2O5を2.94gそれぞれ秤量した。これをボールミルや乳鉢などの粉砕混合器具を利用して十分に粉砕混合したあと、アルミナるつぼに入れて、大気圧空気雰囲気下に設置された電気炉中で700℃、5時間保持し予備反応させた後、1050℃で12時間焼結した。焼成終了後、この焼成物を乳鉢で10μm以下の大きさに粉砕した。
その結果、約5gのAg2BiNb5O15が合成、回収された。紫外−可視吸収スペクトル測定の結果、本実施例の光触媒は紫外線領域から470nm以上の可視光領域まで吸収を示し、バンドキャップは2.6eV以下と見積もることができ、可視光の応答性を有することがわかった。
2−プロピルアルコールは、1時間で24%以上が分解されることが確認された。さらに光を照射し続けると二酸化炭素の発生も確認でき、2−プロピルアルコールなどの有機物を完全分解できる光触媒であることも確認された。
AgxBiyMzOw(M=Nb、Ta;0<x、y≦3、0<z≦9、0<w≦24)の1種類の化合物であるAgBi2Ta5O16を以下に述べる要領にて固相反応法によって合成した。
すなわち、Ag2Oを0.35gとBi2O3を1.38g、Ta2O5を3.28gそれぞれ秤量した。これをボールミルや乳鉢などの粉砕混合器具を利用して十分に粉砕混合したあと、アルミナるつぼに入れて、大気圧空気雰囲気下に設置された電気炉中で700℃、5時間保持し予備反応させた後、1050℃で12時間焼結した。焼成終了後、この焼成物を乳鉢で10μm以下の大きさに粉砕した。
その結果、約5gのAgBi2Ta5O16を合成、回収した。紫外−可視吸収スペクトル測定の結果、本実施例の光触媒は紫外線領域から430nm以上の可視光領域まで吸収を示し、バンドキャップは2.9eV以下と見積もることができ、可視光の応答性を有することがわかった。
2−プロピルアルコールが、1時間で2%以上が分解されることが確認された。さらに光を照射し続けると二酸化炭素の発生も確認でき、2−プロピルアルコールなどの有機物を完全分解できる光触媒であることも確認された。
代表的な光触媒であるTiO2を使用して2−プロピルアルコール分解の可視光分解活性を調べた。測定に使用した機器は実施例1と同じであった。その結果、
1時間経過してもアセトン、二酸化炭素の生成量はなく、気相中の2−プロピルアルコールの量に変化もないことから2−プロピルアルコールは、全く分解されないことが確認された(表1)。紫外光において優れた活性を示すTiO2も可視光照射においては活性を示さず、可視光領域における光触媒活性はAgxBiyMzOw(M=V、Nb、Ta;0<x、y≦3、0<z≦9、0<w≦24)よりも著しく劣っていた。これより、このTiO2光触媒は、事実上、可視光照射下においては2−プロピルアルコールをはじめとする有機物を分解する触媒としては機能しなかった。
Claims (6)
- 一般式(I):AgxBiyMzOw(式中、MはNb、Taの5A族金属元素から選ばれた1種または2種の元素であり、x、yは0<x、y≦3を、zは0<z≦9を、wは0<w≦24の任意の数値をそれぞれ示す。)で表される複合酸化物半導体からなる光触媒。
- 請求項1に記載の複合酸化物半導体からなる有害物質分解用光触媒。
- 請求項2に記載の有害物質分解用光触媒の存在下、有害化学物質に紫外線および可視光線を含む光を照射することを特徴とする有害化学物質分解除去方法。
- 請求項1に記載の複合酸化物半導体からなる汚れを分解し、清浄化する汚れ清浄用光触媒。
- 請求項4に記載の汚れ清浄用光触媒の存在下、汚れ物質に紫外線および可視光線を含む光を照射することを特徴とする汚れ分解清浄方法。
- Ag/M比、Bi/M比、および(Ag+Bi)/M比(M=Nb、Ta)を制御することによりバンドギャップが1.9eVから3.0eVをもつことを特徴とする請求項1に記載の光触媒。
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