JPH0889799A - 光触媒 - Google Patents
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- JPH0889799A JPH0889799A JP6223154A JP22315494A JPH0889799A JP H0889799 A JPH0889799 A JP H0889799A JP 6223154 A JP6223154 A JP 6223154A JP 22315494 A JP22315494 A JP 22315494A JP H0889799 A JPH0889799 A JP H0889799A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】層状構造を持つ酸化物でありながら層間の電荷
密度が粘土鉱物なみに小さく、しかも光で水を分解し水
素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する新規な不
均一系の光触媒を提供する。 【構成】一般式（Ｉ）： Ａ1-xＢxＣ2-xＤ3Ｏ10 （式
中、Ａはアルカリ金属元素または水素から選ばれた１種
または２種以上の元素であり、Ｂは希土類元素から選ば
れた１種または２種以上の元素であり、Ｃはアルカリ土
類金属元素から選ばれた１種または２種以上の元素であ
り、ＤはＴｉ、ＮｂまたはＴａから選ばれた１種または
２種以上の元素であり、ｘは０＜ｘ＜１の任意の整数で
ある。）で表される酸化物を用いることにより、層状構
造を持ち、層間の電荷密度が小さく、しかも光で水を分
解し水素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する光
触媒が得られる。
密度が粘土鉱物なみに小さく、しかも光で水を分解し水
素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する新規な不
均一系の光触媒を提供する。 【構成】一般式（Ｉ）： Ａ1-xＢxＣ2-xＤ3Ｏ10 （式
中、Ａはアルカリ金属元素または水素から選ばれた１種
または２種以上の元素であり、Ｂは希土類元素から選ば
れた１種または２種以上の元素であり、Ｃはアルカリ土
類金属元素から選ばれた１種または２種以上の元素であ
り、ＤはＴｉ、ＮｂまたはＴａから選ばれた１種または
２種以上の元素であり、ｘは０＜ｘ＜１の任意の整数で
ある。）で表される酸化物を用いることにより、層状構
造を持ち、層間の電荷密度が小さく、しかも光で水を分
解し水素と酸素の少なくともどちらか一方を生成する光
触媒が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水を光分解して水素と
酸素の少なくともどちらか一方を生成させる際に使用さ
れる光触媒に関するものである。
酸素の少なくともどちらか一方を生成させる際に使用さ
れる光触媒に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現代において、我々人類がこのような高
度な文明社会を築き上げてきた背景には、化石資源があ
る石炭や石油をエネルギー源として用い、それらを有効
に活用したことが挙げられる。そして、現在、エネルギ
ー源としては、化石資源である石油と、原子核を構成す
る陽子・中性子の変化に伴って放出されるエネルギーを
利用する原子力（原子エネルギー）が用いられている。
度な文明社会を築き上げてきた背景には、化石資源があ
る石炭や石油をエネルギー源として用い、それらを有効
に活用したことが挙げられる。そして、現在、エネルギ
ー源としては、化石資源である石油と、原子核を構成す
る陽子・中性子の変化に伴って放出されるエネルギーを
利用する原子力（原子エネルギー）が用いられている。
【０００３】ところが、石油資源に対しては８０年代よ
りオイルショックを契機として石油枯渇問題がクローズ
アップされ、真剣に討議され始めた。また、９０年代に
なってからは、地球規模の環境問題の一つとして地球温
暖化問題が提起された。この地球温暖化の原因の一つと
して、化石燃料を燃焼する際に排出するＣＯ2が挙げら
れている。このように石油資源に対しては枯渇問題及び
環境問題の双方から問題を抱えている。
りオイルショックを契機として石油枯渇問題がクローズ
アップされ、真剣に討議され始めた。また、９０年代に
なってからは、地球規模の環境問題の一つとして地球温
暖化問題が提起された。この地球温暖化の原因の一つと
して、化石燃料を燃焼する際に排出するＣＯ2が挙げら
れている。このように石油資源に対しては枯渇問題及び
環境問題の双方から問題を抱えている。
【０００４】一方、原子力に対しては夢のエネルギーと
騒がれ登場したにも係わらず、安全性において社会的コ
ンセンサスが未だに得られていない状況にある。そのた
め、最近では各国において新規の原子力発電所の建設が
困難な状況にある。また、使用済核燃料の再処理につい
ても新聞を賑わしている。このように原子力について
は、放射能に対する恐怖感から、未だに社会的に問題の
多いエネルギー源であると言える。
騒がれ登場したにも係わらず、安全性において社会的コ
ンセンサスが未だに得られていない状況にある。そのた
め、最近では各国において新規の原子力発電所の建設が
困難な状況にある。また、使用済核燃料の再処理につい
ても新聞を賑わしている。このように原子力について
は、放射能に対する恐怖感から、未だに社会的に問題の
多いエネルギー源であると言える。
【０００５】上記のことを踏まえ、エネルギー問題を環
境問題と共に考えるときＣＯ2の排出や放射能の放出の
ない、クリーンなエネルギー源である水素が有用である
と考えられている。そしてこの水素源を水に求めること
は、この青い地球上においてはごく自然の成り行きであ
ろう。水から水素を生成させる化学反応、つまり水の分
解反応はアップヒルの反応であり、なんらかのエネルギ
ーを必要とする。この水の分解反応のためのエネルギー
源として石油を原料にした火力発電や原子力発電を用い
ては本末転倒である。つまり、水の分解反応に用いるエ
ネルギー源としては、もちろんＣＯ2の排出や放射能の
放出のないクリーンなエネルギーである必要があり、光
（例えば太陽光）を用いることが最善である。
境問題と共に考えるときＣＯ2の排出や放射能の放出の
ない、クリーンなエネルギー源である水素が有用である
と考えられている。そしてこの水素源を水に求めること
は、この青い地球上においてはごく自然の成り行きであ
ろう。水から水素を生成させる化学反応、つまり水の分
解反応はアップヒルの反応であり、なんらかのエネルギ
ーを必要とする。この水の分解反応のためのエネルギー
源として石油を原料にした火力発電や原子力発電を用い
ては本末転倒である。つまり、水の分解反応に用いるエ
ネルギー源としては、もちろんＣＯ2の排出や放射能の
放出のないクリーンなエネルギーである必要があり、光
（例えば太陽光）を用いることが最善である。
【０００６】水の直接光分解を進行させるためには、水
分子が光を吸収し、結合開裂する電子状態に励起しなけ
ればならないが、そのためには１６５ｎｍ以下という真
空紫外領域の光エネルギーが必要である。したがって、
水は室温で放置するだけではいつまでも安定でいる。し
かし、そこに光分解反応を起こす駆動力となる光触媒を
存在させると水の分解反応が進行し、生成物である水素
あるいは酸素が生成される。
分子が光を吸収し、結合開裂する電子状態に励起しなけ
ればならないが、そのためには１６５ｎｍ以下という真
空紫外領域の光エネルギーが必要である。したがって、
水は室温で放置するだけではいつまでも安定でいる。し
かし、そこに光分解反応を起こす駆動力となる光触媒を
存在させると水の分解反応が進行し、生成物である水素
あるいは酸素が生成される。
【０００７】光触媒は使用する半導体のバンドギャップ
以上の光エネルギーを吸収させると、価電子帯にホール
を伝導帯にエレクトロンをそれぞれ形成する。ホールは
水を酸化し、酸素を生成させ、エレクトロンは水を還元
して水素を生成させることができる。この様に光エネル
ギーを化学エネルギーに変換することができる光触媒に
おいて、層状構造を持つ酸化物が特に高い触媒活性を示
すとして注目されている。例えば、Ｋ4Ｎｂ6Ｏ17及びそ
のイオン交換体に代表される一連の酸化物（特開昭６１
−１９７０３３，特開昭６２−７４４５２）や、ＫＣａ
2Ｎｂ3Ｏ10に代表される一連の酸化物（特願昭６３−３
２８５１６）が知られている。
以上の光エネルギーを吸収させると、価電子帯にホール
を伝導帯にエレクトロンをそれぞれ形成する。ホールは
水を酸化し、酸素を生成させ、エレクトロンは水を還元
して水素を生成させることができる。この様に光エネル
ギーを化学エネルギーに変換することができる光触媒に
おいて、層状構造を持つ酸化物が特に高い触媒活性を示
すとして注目されている。例えば、Ｋ4Ｎｂ6Ｏ17及びそ
のイオン交換体に代表される一連の酸化物（特開昭６１
−１９７０３３，特開昭６２−７４４５２）や、ＫＣａ
2Ｎｂ3Ｏ10に代表される一連の酸化物（特願昭６３−３
２８５１６）が知られている。
【０００８】これら層状構造の酸化物は、層状構造を持
たないバルク状の光触媒と比べて、その層間を触媒反応
の反応の場として利用することができるため、反応に関
与できる表面積が大きく、高い触媒活性を示す。さら
に、層状構造を持つ酸化物においては、光励起で生じた
ホール及びエレクトロンに対する還元物質及び酸化物質
が近くに存在するため、ホール及びエレクトロンの移動
距離が短くなり、ホールとエレクトロンの再結合の確率
が減少する。そのため、反応に関与できるホールとエレ
クトロンが増え、高い触媒活性が得られる。
たないバルク状の光触媒と比べて、その層間を触媒反応
の反応の場として利用することができるため、反応に関
与できる表面積が大きく、高い触媒活性を示す。さら
に、層状構造を持つ酸化物においては、光励起で生じた
ホール及びエレクトロンに対する還元物質及び酸化物質
が近くに存在するため、ホール及びエレクトロンの移動
距離が短くなり、ホールとエレクトロンの再結合の確率
が減少する。そのため、反応に関与できるホールとエレ
クトロンが増え、高い触媒活性が得られる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光触媒として用いられる層状構造を持つ酸化物はその層
間に挿入（インターカレート）できるイオン交換可能な
カチオンが限られていた。 そこで、層状構造を持つ代
表的な物質であり、層間にイオン交換可能なカチオンを
インターカレートできる粘土鉱物との比較により、イオ
ン交換可能なカチオンが限定されてしまう原因につい
て、研究した。そして、光触媒と、粘土鉱物との層間の
電荷密度を比較したところ、光触媒の層間の電荷密度は
粘土鉱物のそれに比べて高いことがわかった。
光触媒として用いられる層状構造を持つ酸化物はその層
間に挿入（インターカレート）できるイオン交換可能な
カチオンが限られていた。 そこで、層状構造を持つ代
表的な物質であり、層間にイオン交換可能なカチオンを
インターカレートできる粘土鉱物との比較により、イオ
ン交換可能なカチオンが限定されてしまう原因につい
て、研究した。そして、光触媒と、粘土鉱物との層間の
電荷密度を比較したところ、光触媒の層間の電荷密度は
粘土鉱物のそれに比べて高いことがわかった。
【００１０】層間の電荷密度が高いということは、言い
換えれば、層間がかなりイオン性を帯びている状態であ
り、その結果、親水性を持つ反応物質や層と逆の符号に
帯電しているような反応物質は層間に入り易いが、逆に
疎水性を持つ反応物質や層間と同符号に帯電している反
応物質は層間に入り難くなってしまう。このため、犠牲
試薬の種類によって触媒活性が影響を受けたり、層間を
助触媒等で修飾する際の修飾物質や修飾方法が限られて
いた。
換えれば、層間がかなりイオン性を帯びている状態であ
り、その結果、親水性を持つ反応物質や層と逆の符号に
帯電しているような反応物質は層間に入り易いが、逆に
疎水性を持つ反応物質や層間と同符号に帯電している反
応物質は層間に入り難くなってしまう。このため、犠牲
試薬の種類によって触媒活性が影響を受けたり、層間を
助触媒等で修飾する際の修飾物質や修飾方法が限られて
いた。
【００１１】そこで、本発明の目的は層状構造を持つ酸
化物でありながら層間の電荷密度が粘土鉱物なみに小さ
く、しかも光で水を分解し水素と酸素の少なくともどち
らか一方を生成する新規な不均一系の光触媒を提供する
ことにある。
化物でありながら層間の電荷密度が粘土鉱物なみに小さ
く、しかも光で水を分解し水素と酸素の少なくともどち
らか一方を生成する新規な不均一系の光触媒を提供する
ことにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究の
結果、 一般式（Ｉ）： Ａ1-xＢxＣ2-xＤ3Ｏ10 （式中、Ａはアルカリ金属元素または水素から選ばれた
１種または２種以上の元素であり、Ｂは希土類元素から
選ばれた１種または２種以上の元素であり、Ｃはアルカ
リ土類金属元素から選ばれた１種または２種以上の元素
であり、ＤはＴｉ、ＮｂまたはＴａから選ばれた１種ま
たは２種以上の元素であり、ｘは０＜ｘ＜１の任意の整
数である。）で表される酸化物が層状構造を持ち、層間
の電荷密度が小さく、しかも光で水を分解し水素と酸素
の少なくともどちらか一方を生成する光触媒であること
を見い出し、本発明を成すに至った。
結果、 一般式（Ｉ）： Ａ1-xＢxＣ2-xＤ3Ｏ10 （式中、Ａはアルカリ金属元素または水素から選ばれた
１種または２種以上の元素であり、Ｂは希土類元素から
選ばれた１種または２種以上の元素であり、Ｃはアルカ
リ土類金属元素から選ばれた１種または２種以上の元素
であり、ＤはＴｉ、ＮｂまたはＴａから選ばれた１種ま
たは２種以上の元素であり、ｘは０＜ｘ＜１の任意の整
数である。）で表される酸化物が層状構造を持ち、層間
の電荷密度が小さく、しかも光で水を分解し水素と酸素
の少なくともどちらか一方を生成する光触媒であること
を見い出し、本発明を成すに至った。
【００１３】
【作用】本発明者らは一般式（Ｉ）で表される酸化物の
光に対する触媒活性について検討を行い、少なからぬ触
媒活性があることを見い出した。一般式（Ｉ）で表され
る酸化物は層間のカチオンを容易にイオン交換できると
して、Journal of Solid State Chemistry,102,332-33
9,(1993)にすでに示されているが、これらの酸化物の光
に対する触媒活性については未だ知られていなかった。
光に対する触媒活性について検討を行い、少なからぬ触
媒活性があることを見い出した。一般式（Ｉ）で表され
る酸化物は層間のカチオンを容易にイオン交換できると
して、Journal of Solid State Chemistry,102,332-33
9,(1993)にすでに示されているが、これらの酸化物の光
に対する触媒活性については未だ知られていなかった。
【００１４】本発明の一般式（Ｉ）で表される酸化物は
Ａ+［Ｃ2Ｄ3Ｏ10］-で表される層状ペロブスカイト化合
物の２価を取りうる元素Ｃの一部をそれより大きい価
数、３価を取りうる元素Ｂで置換した酸化物であると考
えられる。すると、必然的に、酸化物の電荷バランスを
保つために、層間に存在する１価の元素Ａが減り、その
結果、層間の電荷密度が下がる。このように考えるとこ
の酸化物が対応する層状ペロブスカイト化合物よりも層
間の電荷密度が小さくなることが理解できる。
Ａ+［Ｃ2Ｄ3Ｏ10］-で表される層状ペロブスカイト化合
物の２価を取りうる元素Ｃの一部をそれより大きい価
数、３価を取りうる元素Ｂで置換した酸化物であると考
えられる。すると、必然的に、酸化物の電荷バランスを
保つために、層間に存在する１価の元素Ａが減り、その
結果、層間の電荷密度が下がる。このように考えるとこ
の酸化物が対応する層状ペロブスカイト化合物よりも層
間の電荷密度が小さくなることが理解できる。
【００１５】例えば、Ａ+［Ｃ2Ｄ3Ｏ10］-の構造を持つ
酸化物であるＫ+［Ｃａ2Ｎｂ3Ｏ10］-の場合、Ｃａ2Ｎ
ｂ3Ｏ10層はマイナス１価の電荷を持っている。この層
のＣａ2+の一部を、価数の大きいＬａ3+で置換していく
とＬａxＣａ2-xＮｂ3Ｏ10で表される層となる。この層
は置換量ｘの値に対応して、マイナス１価から０価の電
荷を持つことができる。つまり、ｘが０の時にＬａxＣ
ａ2-xＮｂ3Ｏ10層はマイナス１価の電荷を持ち、ｘが１
の時にＬａxＣａ2-xＮｂ3Ｏ10層は０価の電荷を持つ。
酸化物であるＫ+［Ｃａ2Ｎｂ3Ｏ10］-の場合、Ｃａ2Ｎ
ｂ3Ｏ10層はマイナス１価の電荷を持っている。この層
のＣａ2+の一部を、価数の大きいＬａ3+で置換していく
とＬａxＣａ2-xＮｂ3Ｏ10で表される層となる。この層
は置換量ｘの値に対応して、マイナス１価から０価の電
荷を持つことができる。つまり、ｘが０の時にＬａxＣ
ａ2-xＮｂ3Ｏ10層はマイナス１価の電荷を持ち、ｘが１
の時にＬａxＣａ2-xＮｂ3Ｏ10層は０価の電荷を持つ。
【００１６】以上のように本発明の一般式（Ｉ）：Ａ
1-xＢxＣ2-xＤ3Ｏ10で表される層状構造の酸化物は、層
間の電荷密度を小さくすることができるため、従来の光
触媒として用いられる層状構造を持つ酸化物の層間に入
り難かった、層と同じ符号に帯電している反応物質や疎
水性を持つ反応物質を、層間に容易に取り込むことがで
きる。その結果、Ａ+［Ｃ2Ｄ3Ｏ10］-で表される層状構
造の酸化物よりも、高い光触媒活性を示すようになっ
た。
1-xＢxＣ2-xＤ3Ｏ10で表される層状構造の酸化物は、層
間の電荷密度を小さくすることができるため、従来の光
触媒として用いられる層状構造を持つ酸化物の層間に入
り難かった、層と同じ符号に帯電している反応物質や疎
水性を持つ反応物質を、層間に容易に取り込むことがで
きる。その結果、Ａ+［Ｃ2Ｄ3Ｏ10］-で表される層状構
造の酸化物よりも、高い光触媒活性を示すようになっ
た。
【００１７】中でもＡ1-xＬａxＣａ2-xＮｂ3Ｏ10は物質
が安定であり、合成もし易く、高い触媒活性を示すため
に特に有用な光触媒である。本発明の光触媒は通常の固
相法、すなわち、原料となる各金属成分の酸化物または
炭酸塩や硝酸塩等の塩類を目的の組成比で混合し、焼成
することで合成するが、それ以外の湿式法あるいは気相
法で合成してもかまわない。また、Ａが水素の場合は、
まずＡがアルカリ金属である一般式（Ｉ）の酸化物を合
成しておき、その後この酸化物を、例えば硝酸等の酸水
溶液中でイオン交換することによりＡのアルカリ金属を
水素にイオン交換して合成する。もちろん、Ａが水素以
外のアルカリ金属の場合でも、同様に目的の酸化物をイ
オン交換反応で合成することができる。
が安定であり、合成もし易く、高い触媒活性を示すため
に特に有用な光触媒である。本発明の光触媒は通常の固
相法、すなわち、原料となる各金属成分の酸化物または
炭酸塩や硝酸塩等の塩類を目的の組成比で混合し、焼成
することで合成するが、それ以外の湿式法あるいは気相
法で合成してもかまわない。また、Ａが水素の場合は、
まずＡがアルカリ金属である一般式（Ｉ）の酸化物を合
成しておき、その後この酸化物を、例えば硝酸等の酸水
溶液中でイオン交換することによりＡのアルカリ金属を
水素にイオン交換して合成する。もちろん、Ａが水素以
外のアルカリ金属の場合でも、同様に目的の酸化物をイ
オン交換反応で合成することができる。
【００１８】さらに、製造コストの上昇が差し支えなけ
れば、本発明の光触媒に助触媒であるＰｔやＮｉＯの担
持等の光触媒に対して行われる通常の修飾を行うことが
できる。また、粘土鉱物ではよく行われているような、
光分解反応の反応場となる層間を有効に利用するための
修飾も行うことができる。つまり粘土鉱物と同じように
層間を無機多核水酸イオン等で柱をたてたり、アルキル
アンモニウムのイオン交換で層間距離を広げることによ
り、触媒活性を高めることができる。
れば、本発明の光触媒に助触媒であるＰｔやＮｉＯの担
持等の光触媒に対して行われる通常の修飾を行うことが
できる。また、粘土鉱物ではよく行われているような、
光分解反応の反応場となる層間を有効に利用するための
修飾も行うことができる。つまり粘土鉱物と同じように
層間を無機多核水酸イオン等で柱をたてたり、アルキル
アンモニウムのイオン交換で層間距離を広げることによ
り、触媒活性を高めることができる。
【００１９】本発明の光触媒で水の光分解反応を行う際
に、水は純水に限る必要はなく、一般の水の光分解反応
によく用いられるように、アルコールや銀イオン等の犠
牲試薬を用いてもいっこうに差し支えないし、炭酸塩や
炭酸水素塩等の塩類を混ぜた水の光分解反応を行っても
良い。以下に実施例により本発明を具体的に説明する
が、本発明はこれに限られたものではない。
に、水は純水に限る必要はなく、一般の水の光分解反応
によく用いられるように、アルコールや銀イオン等の犠
牲試薬を用いてもいっこうに差し支えないし、炭酸塩や
炭酸水素塩等の塩類を混ぜた水の光分解反応を行っても
良い。以下に実施例により本発明を具体的に説明する
が、本発明はこれに限られたものではない。
【００２０】
【実施例】本発明のＫＣａ2Ｎｂ3Ｏ10のカルシウムの一
部をランタンで置換した、一般式Ｋ1-xＬａxＣａ2-xＮ
ｂ3Ｏ10で表される酸化物の中で、ｘ＝０．２５，０．
５，０．７５の場合、及び比較例としてｘ＝０の場合の
４種類の酸化物を合成し、各酸化物について触媒活性の
評価を行った。
部をランタンで置換した、一般式Ｋ1-xＬａxＣａ2-xＮ
ｂ3Ｏ10で表される酸化物の中で、ｘ＝０．２５，０．
５，０．７５の場合、及び比較例としてｘ＝０の場合の
４種類の酸化物を合成し、各酸化物について触媒活性の
評価を行った。
【００２１】
【実施例１】 〈光触媒の合成〉ｘ＝０．２５の場合、すなわち、Ｋ
0.75Ｌａ0.25Ｃａ1.75Ｎｂ3Ｏ10については、Ｋ2ＣＯ3
を０．９５ｇ、Ｌａ2Ｏ3を０．６０ｇ、ＣａＣＯ3を
２．５８ｇ、Ｎｂ2Ｏ5を５．８７ｇそれぞれ秤量し、粉
砕混合後、白金ルツボに入れて、空気中で１２００℃で
２日間焼成した。なお、合成は目的とする酸化物の各成
分を化学量論比から求めた理論量で調合して行うが、カ
リウムについては焼成による揮発を考慮して、理論量に
対して２５％増しとした。
0.75Ｌａ0.25Ｃａ1.75Ｎｂ3Ｏ10については、Ｋ2ＣＯ3
を０．９５ｇ、Ｌａ2Ｏ3を０．６０ｇ、ＣａＣＯ3を
２．５８ｇ、Ｎｂ2Ｏ5を５．８７ｇそれぞれ秤量し、粉
砕混合後、白金ルツボに入れて、空気中で１２００℃で
２日間焼成した。なお、合成は目的とする酸化物の各成
分を化学量論比から求めた理論量で調合して行うが、カ
リウムについては焼成による揮発を考慮して、理論量に
対して２５％増しとした。
【００２２】この焼成物を乳鉢で粒径１０μｍ以下に粉
砕し、得られた粒子が目的の酸化物であることを粉末Ｘ
線回析により確認した。 〈触媒活性の評価〉上記酸化物の触媒活性の評価は、閉
鎖循環系触媒反応装置を用い、犠牲試薬としてメタノー
ルを添加したメタノール水溶液から水素を生成させるこ
とで行った。
砕し、得られた粒子が目的の酸化物であることを粉末Ｘ
線回析により確認した。 〈触媒活性の評価〉上記酸化物の触媒活性の評価は、閉
鎖循環系触媒反応装置を用い、犠牲試薬としてメタノー
ルを添加したメタノール水溶液から水素を生成させるこ
とで行った。
【００２３】合成した酸化物１ｇを採取し、これをメタ
ノール水溶液（水：３００ｍｌ、メタノール：３０ｍ
ｌ）中に入れ、さらに酸化物に対して０．１ｗｔ％相当
の白金を塩化白金酸水溶液で添加し、光電着により酸化
物に担持させた。得られた溶液をマグネチックスターラ
ーで攪拌しながら、４５０Ｗの高圧水銀灯の光を照射し
た。
ノール水溶液（水：３００ｍｌ、メタノール：３０ｍ
ｌ）中に入れ、さらに酸化物に対して０．１ｗｔ％相当
の白金を塩化白金酸水溶液で添加し、光電着により酸化
物に担持させた。得られた溶液をマグネチックスターラ
ーで攪拌しながら、４５０Ｗの高圧水銀灯の光を照射し
た。
【００２４】照射後、１時間毎に水素の生成量をガスク
ロマトグラフィーで測定し、定常活性を求めた。測定結
果を表１に示す。
ロマトグラフィーで測定し、定常活性を求めた。測定結
果を表１に示す。
【００２５】
【実施例２】 〈光触媒の合成〉ｘ＝０．５のＫ0.5Ｌａ0.5Ｃａ1.5Ｎ
ｂ3Ｏ10については、Ｋ2ＣＯ3を０．６４ｇ、Ｌａ2Ｏ3
を１．２１ｇ、ＣａＣＯ3を２．２３ｇ、Ｎｂ2Ｏ5を
５．９２ｇそれぞれ秤量し、このほか実施例１と同様に
して焼成物を得た。
ｂ3Ｏ10については、Ｋ2ＣＯ3を０．６４ｇ、Ｌａ2Ｏ3
を１．２１ｇ、ＣａＣＯ3を２．２３ｇ、Ｎｂ2Ｏ5を
５．９２ｇそれぞれ秤量し、このほか実施例１と同様に
して焼成物を得た。
【００２６】この焼成物を乳鉢で粒径１０μｍ以下に粉
砕し、得られた粒子が目的の酸化物であることを粉末Ｘ
線回析により確認した。 〈触媒活性の評価〉実施例１と同様の評価を行った。測
定結果を表１に示す。
砕し、得られた粒子が目的の酸化物であることを粉末Ｘ
線回析により確認した。 〈触媒活性の評価〉実施例１と同様の評価を行った。測
定結果を表１に示す。
【００２７】
【実施例３】 〈光触媒の合成〉ｘ＝０．７５のＫ0.25Ｌａ0.75Ｃａ
1.25Ｎｂ3Ｏ10についてはＫ2ＣＯ3を０．３２ｇ、Ｌａ2
Ｏ3を１．８３ｇ、ＣａＣＯ3を１．８７ｇ、Ｎｂ2Ｏ5を
５．９７ｇそれぞれ秤量し、このほか実施例１と同様に
して焼成物を得た。
1.25Ｎｂ3Ｏ10についてはＫ2ＣＯ3を０．３２ｇ、Ｌａ2
Ｏ3を１．８３ｇ、ＣａＣＯ3を１．８７ｇ、Ｎｂ2Ｏ5を
５．９７ｇそれぞれ秤量し、このほか実施例１と同様に
して焼成物を得た。
【００２８】この焼成物を乳鉢で粒径１０μｍ以下に粉
砕し、得られた粒子が目的の酸化物であることを粉末Ｘ
線回析により確認した。 〈触媒活性の評価〉実施例１と同様の評価を行った。測
定結果を表１に示す。
砕し、得られた粒子が目的の酸化物であることを粉末Ｘ
線回析により確認した。 〈触媒活性の評価〉実施例１と同様の評価を行った。測
定結果を表１に示す。
【００２９】
【比較例１】 〈光触媒の合成〉ｘ＝０のＫＣａ2Ｎｂ3Ｏ10について
は、Ｋ2ＣＯ3を１．０３ｇ、ＣａＣＯ3を３．００ｇ、
Ｎｂ2Ｏ5を５．９７ｇそれぞれ秤量し、このほか実施例
１と同様にして焼成物を得た。
は、Ｋ2ＣＯ3を１．０３ｇ、ＣａＣＯ3を３．００ｇ、
Ｎｂ2Ｏ5を５．９７ｇそれぞれ秤量し、このほか実施例
１と同様にして焼成物を得た。
【００３０】この焼成物を乳鉢で粒径１０μｍ以下に粉
砕し、得られた粒子が目的の酸化物であることを粉末Ｘ
線回析により確認した。 〈触媒活性の評価〉実施例１と同様の評価を行った。測
定結果を表１に示す。
砕し、得られた粒子が目的の酸化物であることを粉末Ｘ
線回析により確認した。 〈触媒活性の評価〉実施例１と同様の評価を行った。測
定結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】測定結果より、カルシウムの一部をランタ
ンで置換することにより、層の電荷密度が減少し、その
結果、層間に反応物質が入り易くなり、いずれの触媒も
この実施例における基準の物質であるＫ+［Ｃａ2Ｎｂ3
Ｏ10］-（ｘ＝０）よりも触媒活性が向上していること
が確認された。
ンで置換することにより、層の電荷密度が減少し、その
結果、層間に反応物質が入り易くなり、いずれの触媒も
この実施例における基準の物質であるＫ+［Ｃａ2Ｎｂ3
Ｏ10］-（ｘ＝０）よりも触媒活性が向上していること
が確認された。
【００３３】
【発明の効果】以上の通り、一般式（Ｉ）で表される本
発明の層状構造の酸化物は層間の電荷密度を小さくする
ことができ、光に対して高い触媒活性を示す。また、層
間の電荷密度が小さくなったため、粘土鉱物と同じよう
な層間の修飾方法が可能となり、２段階プロセスでしか
できなかった層間架橋が、１段階プロセスで簡単にでき
るようになる。
発明の層状構造の酸化物は層間の電荷密度を小さくする
ことができ、光に対して高い触媒活性を示す。また、層
間の電荷密度が小さくなったため、粘土鉱物と同じよう
な層間の修飾方法が可能となり、２段階プロセスでしか
できなかった層間架橋が、１段階プロセスで簡単にでき
るようになる。
【００３４】また、これらの光触媒を水の分解反応でな
く他の化学反応に使用しても一向にかまわない。例えば
有機物の分解反応や金属イオンの還元反応に応用するこ
とができる。
く他の化学反応に使用しても一向にかまわない。例えば
有機物の分解反応や金属イオンの還元反応に応用するこ
とができる。
Claims (2)
- 【請求項１】一般式（Ｉ）： Ａ1-xＢxＣ2-xＤ3Ｏ10 （式中、Ａはアルカリ金属元素または水素から選ばれた
１種または２種以上の元素であり、Ｂは希土類元素から
選ばれた１種または２種以上の元素であり、Ｃはアルカ
リ土類金属元素から選ばれた１種または２種以上の元素
であり、ＤはＴｉ、ＮｂまたはＴａから選ばれた１種ま
たは２種以上の元素であり、ｘは０＜ｘ＜１の任意の整
数である。）で表される層状酸化物からなることを特徴
とする、光で水を分解して水素と酸素の少なくともどち
らか一方を生成させる光触媒。 - 【請求項２】請求項１に記載の光触媒において、前記一
般式（Ｉ）の中のＢがランタンであり、Ｃがカルシウム
であり、Ｄがニオブであることを特徴とする、光で水を
分解し水素と酸素の少なくともどちらか一方を生成させ
る光触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6223154A JPH0889799A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 光触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6223154A JPH0889799A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 光触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0889799A true JPH0889799A (ja) | 1996-04-09 |
Family
ID=16793644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6223154A Pending JPH0889799A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 光触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0889799A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08155309A (ja) * | 1994-11-30 | 1996-06-18 | Riken Corp | 光分解用触媒及びその製造方法 |
| US7056454B2 (en) | 2001-11-26 | 2006-06-06 | Tomozo Fujino | Ion generator and its manufacturing method |
| EP1752218A2 (en) | 1998-11-20 | 2007-02-14 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Sol of a modified photocatalyst |
| WO2010104146A1 (ja) | 2009-03-11 | 2010-09-16 | 旭化成イーマテリアルズ株式会社 | コーティング組成物、塗膜、積層体、及び積層体の製造方法 |
| WO2011093495A1 (ja) | 2010-02-01 | 2011-08-04 | 旭化成イーマテリアルズ株式会社 | 塗料及び積層体 |
| EP2816087A1 (en) | 2005-12-13 | 2014-12-24 | Asahi Kasei Chemicals Corporation | Aqueous organic-inorganic hybrid composition |
| WO2017159564A1 (ja) | 2016-03-14 | 2017-09-21 | 旭化成株式会社 | 高耐久防曇塗膜およびコーティング組成物 |
| WO2019163918A1 (ja) | 2018-02-23 | 2019-08-29 | 旭化成株式会社 | 高耐久防曇塗膜およびコーティング組成物 |
-
1994
- 1994-09-19 JP JP6223154A patent/JPH0889799A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08155309A (ja) * | 1994-11-30 | 1996-06-18 | Riken Corp | 光分解用触媒及びその製造方法 |
| EP1752218A2 (en) | 1998-11-20 | 2007-02-14 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Sol of a modified photocatalyst |
| EP1752217A2 (en) | 1998-11-20 | 2007-02-14 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Sol of a modified photocatalyst |
| US7056454B2 (en) | 2001-11-26 | 2006-06-06 | Tomozo Fujino | Ion generator and its manufacturing method |
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| WO2010104146A1 (ja) | 2009-03-11 | 2010-09-16 | 旭化成イーマテリアルズ株式会社 | コーティング組成物、塗膜、積層体、及び積層体の製造方法 |
| US8916266B2 (en) | 2009-03-11 | 2014-12-23 | Asahi Kasei E-Materials Corporation | Coating composition, coating film, laminate, and process for production of laminate |
| US9630208B2 (en) | 2009-03-11 | 2017-04-25 | Asahi Kasei E-Materials Corporation | Coating composition, coating film, laminate, and process for manufacturing the laminate |
| US9833811B2 (en) | 2009-03-11 | 2017-12-05 | Asahi Kasei E-Materials Corporation | Coating composition, coating film, laminate and process for manufacturing the laminate |
| WO2011093495A1 (ja) | 2010-02-01 | 2011-08-04 | 旭化成イーマテリアルズ株式会社 | 塗料及び積層体 |
| WO2017159564A1 (ja) | 2016-03-14 | 2017-09-21 | 旭化成株式会社 | 高耐久防曇塗膜およびコーティング組成物 |
| WO2019163918A1 (ja) | 2018-02-23 | 2019-08-29 | 旭化成株式会社 | 高耐久防曇塗膜およびコーティング組成物 |
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