JPH09271664A - Production of photocatalyst - Google Patents

Production of photocatalyst

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Publication number
JPH09271664A
JPH09271664A JP8086765A JP8676596A JPH09271664A JP H09271664 A JPH09271664 A JP H09271664A JP 8086765 A JP8086765 A JP 8086765A JP 8676596 A JP8676596 A JP 8676596A JP H09271664 A JPH09271664 A JP H09271664A
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JP
Japan
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metal
film
oxide film
glycerophosphate
titanium
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Application number
JP8086765A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Tanaka
彰 田中
Kiyoaki Shinohara
清晃 篠原
Hitoshi Ishizawa
均 石沢
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP8086765A priority Critical patent/JPH09271664A/en
Publication of JPH09271664A publication Critical patent/JPH09271664A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form at least either one of hydrogen and oxygen by photolyzing water by anodically oxidizing a member of which the surface is composed of titanium in an electrolyte soln. containing glycerophosphate and one or more kind of metal acetate respectively in specific concns. SOLUTION: Metal ions of a metal acetate are stably formed under high voltage while taken in an anodically oxidized film by using an electrolyte containing 0.06-0.2mol/l of glycerophosphate and 0.011mol/l of the metal acetate to easily form a relatively thick titanium-containing, oxide film or metal doped titania film with a thickness of several μm. Voltage is pref. within a range of 100-400V and, from a point of time when voltage is ready to exceed 100V, spark discharge is generated on the surface of an anode and the oxide film is locally heated to an extremely high temp. The heating of the film is innumerably repeated as mentioned above and, as a result, the crystallization of the, whole of an anodically oxidized film and the taking in of metal ions are performed at the same time.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】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
用される光触媒の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a photocatalyst used for photolyzing water to produce at least one of hydrogen and oxygen.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、エネルギ−源としては様々なもの
が用いられているが、最も消費されている化石燃料(例
えば石油や石炭)では、燃焼の際、二酸化炭素や窒素酸
化物、硫黄酸化物等が排出される。その結果、二酸化炭
素は地球の温暖化をもたらし、窒素酸化物や硫黄酸化物
は空気中の水分と反応し、硝酸や硫酸を形成する。これ
らの硝酸や硫酸は酸性雨の原因となり、自然破壊の要因
となっている。また、次世代のエネルギー源として原子
力発電があるが、安全性や廃棄物処理等の問題を抱えて
いる。
2. Description of the Related Art At present, various energy sources are used, but the most consumed fossil fuels (such as petroleum and coal) are burned with carbon dioxide, nitrogen oxides, and sulfur oxides. Objects are discharged. As a result, carbon dioxide causes global warming, and nitrogen oxides and sulfur oxides react with moisture in the air to form nitric acid and sulfuric acid. These nitric acid and sulfuric acid cause acid rain and cause natural destruction. In addition, nuclear power is a next-generation energy source, but it has problems such as safety and waste disposal.

【0003】一方、水素は燃焼させても水になるだけで
あり、クリーンなエネルギー源として近年注目されてい
る。しかし、水素を発生させるためのエネルギー源が化
石燃料等を用いたものでは意味がなくなってしまう。こ
の様な中で、無尽蔵にある太陽光を利用することは非常
に有用である。このような太陽光を利用して水素を得る
手段の一つとして光触媒がある。これは触媒がバンドギ
ャップ以上のエネルギーを吸収した結果、ホールとエレ
クトロンを生成し、ホールが水と反応して酸素と水素イ
オンを生じ、この水素イオンがエレクトロンと反応して
水素を発生するというものである。
On the other hand, hydrogen only turns into water when burned, and has recently attracted attention as a clean energy source. However, it becomes meaningless if the energy source for generating hydrogen uses fossil fuel or the like. In such a situation, it is very useful to use the inexhaustible sunlight. A photocatalyst is one of the means for obtaining hydrogen by utilizing such sunlight. This is because the catalyst absorbs energy above the band gap to generate holes and electrons, the holes react with water to generate oxygen and hydrogen ions, and the hydrogen ions react with the electrons to generate hydrogen. Is.

【0004】触媒活性を示す光触媒としてはチタニアが
古くから良く知られている。しかもこのチタニアに種々
の金属元素をドープさせたり、種々の金属元素との組み
合わせにより作製したチタニア含有複合酸化物が高い触
媒活性を示すことも知られている。
As a photocatalyst exhibiting catalytic activity, titania has long been well known. Moreover, it is also known that a titania-containing composite oxide produced by doping this titania with various metal elements or combining it with various metal elements exhibits high catalytic activity.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】光触媒を使用する際の
形状としては粉、板、繊維、膜等が考えられるが、装置
への組み込み易さやハンドリングの便利さを考えると膜
形状が最も良い。そのため触媒活性を示す物質を膜形状
にすることが重要である。膜形状の光触媒の製造方法に
は大別すると気相法、液相法、固相法などがあるが、液
相を用いる方法の中の陽極酸化法が以下の理由により特
に有用と考えられている。
The shape of the photocatalyst used when using the photocatalyst may be powder, plate, fiber, film or the like, but the film shape is the best considering the ease of incorporation into the device and the convenience of handling. Therefore, it is important to make the substance exhibiting catalytic activity into a film shape. The method for producing a film-shaped photocatalyst can be roughly classified into a gas phase method, a liquid phase method, a solid phase method, etc., but the anodic oxidation method among the methods using the liquid phase is considered to be particularly useful for the following reasons. There is.

【0006】陽極酸化法は他の膜形状の光触媒の製造方
法に比べて非常に簡便な方法であり、かつ大面積である
表面への成膜が容易である。しかも複雑な形状の基板に
対しても成膜ができるため、光触媒の成膜方法としては
工業的に有用な方法であるといえる。また、陽極酸化法
は基板である金属の表面を酸化させるため、基板金属元
素そのものが生成する酸化物膜の構成元素になる特徴が
ある。
The anodic oxidation method is a very simple method as compared with other methods for producing a photocatalyst having a film shape, and it is easy to form a film on a surface having a large area. Moreover, since it is possible to form a film on a substrate having a complicated shape, it can be said that this is an industrially useful method for forming a photocatalyst. Further, since the anodizing method oxidizes the surface of the metal that is the substrate, it is characterized in that the substrate metal element itself becomes the constituent element of the oxide film.

【0007】本発明の目的は、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光触媒として
有用なチタン含有複合酸化物膜あるいは金属ドープチタ
ニア膜を陽極酸化法により製造することにある。
An object of the present invention is to produce a titanium-containing composite oxide film or a metal-doped titania film, which is useful as a photocatalyst for photolyzing water to produce at least one of hydrogen and oxygen, by an anodic oxidation method. is there.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】発明者らは、膜形状の光
触媒を作製する際に有用な陽極酸化法において、使用す
る電解質中に、組み合わせるあるいはドープするアルカ
リ土類金属元素等の金属元素をイオンとして混在させる
ことを見出した。さらに、実験結果に基づき、少なくと
も表面がチタンからなる部材を0.06〜0.2mol/lのグリセ
ロリン酸塩と、少なくとも1種類の0.01〜1mol/lの金属
酢酸塩とを含む電解質溶液中で、陽極酸化すること(請
求項1)がチタン含有複合酸化物膜又は金属ドープチタ
ニア膜の作製に特に有用であることを見出した。
Means for Solving the Problems In the anodic oxidation method useful for producing a film-shaped photocatalyst, the present inventors have added a metal element such as an alkaline earth metal element to be combined or doped into an electrolyte to be used. It was found to be mixed as ions. Further, based on the experimental results, the member having at least the surface of titanium was anodized in an electrolyte solution containing 0.06 to 0.2 mol / l glycerophosphate and at least one kind of 0.01 to 1 mol / l metal acetate. It has been found that the above (claim 1) is particularly useful for producing a titanium-containing composite oxide film or a metal-doped titania film.

【0009】[0009]

【発明の実施形態】本発明は上記の様に、従来では困難
であったアルカリ土類金属元素をドープしたチタニアや
チタニアを含む複合酸化物膜の作製を陽極酸化法で実現
した。また、本発明の陽極酸化法は電解質の濃度、電圧
により複合酸化膜の組成が変化する。 陽極酸化法は適
当な大きさの金属(本発明ではチタン)を陽極とし、適
当な電解質中において電界をかけることにより、陽極の
金属表面上に数μmの酸化膜を作製することができると
いうものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As described above, according to the present invention, the production of a titania or a composite oxide film containing titania doped with an alkaline earth metal element, which has been difficult in the past, was realized by the anodic oxidation method. Further, in the anodizing method of the present invention, the composition of the composite oxide film changes depending on the concentration of the electrolyte and the voltage. In the anodizing method, a metal of appropriate size (titanium in the present invention) is used as an anode, and an electric field is applied in an appropriate electrolyte to form an oxide film of several μm on the metal surface of the anode. Is.

【0010】本発明においては、チタン母材を特殊な電
解質中で陽極酸化することにより、その表面に結晶性の
高いアルカリ土類金属元素をドープしたチタニアやチタ
ニアを含む複合酸化物膜を形成して光触媒効果を付与す
る。次いで場合によっては、高温高圧水蒸気中で水熱処
理を行って皮膜の結晶性をさらに高くし、なおかつ表面
を多孔質にして表面積を増大させ、光触媒効果を向上さ
せることもできる。なお、本発明で言及するチタン母材
の中には、表面に形成された薄いチタン層も含めること
とする。すなわち、母材は金属、セラミックス、プラス
チックなど任意の材質からなり、表面だけにスパッタリ
ング、メッキ、溶射などの方法により薄いチタン層を形
成した場合にも本方法を適用することができる。以下本
発明について詳細に述べる。陽極酸化する際の電解質と
しては、リン酸、硫酸あるいはこれらの混酸、そしてグ
リセロリン酸塩と金属酢酸塩の混合溶液またはグリセロ
リン酸塩だけの溶液が用いられる。
In the present invention, the titanium base material is anodized in a special electrolyte to form on its surface a titania or a composite oxide film containing titania doped with an alkaline earth metal element having high crystallinity. To provide a photocatalytic effect. Then, in some cases, the photocatalytic effect can be improved by performing hydrothermal treatment in high-temperature and high-pressure steam to further enhance the crystallinity of the film and make the surface porous to increase the surface area. Note that the titanium base material referred to in the present invention also includes a thin titanium layer formed on the surface. That is, the base material is made of any material such as metal, ceramics, and plastic, and the present method can be applied to the case where a thin titanium layer is formed only on the surface by a method such as sputtering, plating, or thermal spraying. The present invention will be described in detail below. As an electrolyte for anodic oxidation, phosphoric acid, sulfuric acid or a mixed acid thereof, and a mixed solution of glycerophosphate and metal acetate or a solution of glycerophosphate alone is used.

【0011】本発明においては、これら電解質に陽極酸
化膜中に取り込ませる金属イオンを導入するため、塩を
用いる必要がある。つまり塩であるグリセロリン酸塩と
金属酢酸塩の混合溶液またはグリセロリン酸塩だけの溶
液を電解質に用いる必要がある。 しかしながら、良好
な水溶性のグリセロリン酸塩は種類が少ないことから、
グリセロリン酸塩の金属イオンを金属イオンとして膜中
に取り込ませるのは困難である。そこで、電解質として
はグリセロリン酸塩だけの溶液を用いるのは適切ではな
く、グリセロリン酸塩と金属酢酸塩の混合溶液が望まし
く現実的である。
In the present invention, it is necessary to use a salt in order to introduce metal ions to be incorporated into the anodic oxide film into these electrolytes. That is, it is necessary to use a mixed solution of glycerophosphate as a salt and metal acetate or a solution of glycerophosphate alone as the electrolyte. However, since there are few types of good water-soluble glycerophosphate,
It is difficult to incorporate the metal ion of glycerophosphate into the film as a metal ion. Therefore, it is not appropriate to use a solution of glycerophosphate alone as the electrolyte, and a mixed solution of glycerophosphate and metal acetate is desirable and practical.

【0012】また、膜中に金属イオンを多く導入するた
めには、塩濃度を高くする必要があるため、目的の金属
イオンは良好な水溶性の金属酢酸塩で金属イオンとして
導入するほうがよい。さらに、理由は良くわからない
が、グリセロリン酸塩と金属酢酸塩との組み合わせの混
合溶液を電解質として用いると高濃度の塩溶液を作るこ
とができる。そして、高電圧での陽極酸化処理ができる
ため厚膜が形成できる。しかもこのグリセロリン酸塩と
金属酢酸塩の組み合わせの混合溶液を電解質として用い
るとリン酸や硫酸などの強酸の電解質に比べて安全であ
り、廃液処理等の後処理が容易である。
Further, in order to introduce a large amount of metal ions into the film, it is necessary to increase the salt concentration. Therefore, it is better to introduce the target metal ion as a metal ion with a good water-soluble metal acetate. Further, although the reason is not clear, a high-concentration salt solution can be prepared by using a mixed solution of a combination of glycerophosphate and metal acetate as an electrolyte. Further, since a high voltage anodizing treatment can be performed, a thick film can be formed. Moreover, when a mixed solution of a combination of glycerophosphate and metal acetate is used as an electrolyte, it is safer than an electrolyte of a strong acid such as phosphoric acid or sulfuric acid, and post-treatment such as waste liquid treatment is easy.

【0013】グリセロリン酸塩としてはグリセロリン酸
ナトリウム、グリセロリン酸カルシウムなどがあるが、
水に非常に溶けやすいことからグリセロリン酸ナトリウ
ムが最も好ましい。金属酢酸塩は膜中に取り込ませたい
金属イオンの金属酢酸塩を用いればよい。上記の様に、
金属酢酸塩は一般に水に溶けやすいため、様々な金属イ
オンを導入することができる。例えば、アルカリ金属酢
酸塩(リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、
セシウム塩)、アルカリ土類金属酢酸塩(マグネシウ
ム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム塩)さらに
は酢酸ランタン、酢酸アルミニウム、酢酸鉛、酢酸クロ
ム、酢酸マンガン等があげられる。中でも理由は良くわ
からないが、膜中に取り込みやすい金属としてアルカリ
土類金属がある。また、チタンを基板金属に用いた場
合、アルカリ土類金属とチタンとの複合酸化物は光触媒
として高い活性を有することが知られている。そのため
アルカリ土類金属(マグネシウム、カルシウム、ストロ
ンチウム、バリウムなど)の金属酢酸塩を用いることが
好ましい。
Examples of glycerophosphate include sodium glycerophosphate and calcium glycerophosphate.
Sodium glycerophosphate is most preferred because it is very soluble in water. As the metal acetate, a metal acetate of a metal ion to be incorporated in the film may be used. As mentioned above,
Since metal acetates are generally easily soluble in water, various metal ions can be introduced. For example, alkali metal acetates (lithium, sodium, potassium, rubidium,
Cesium salts), alkaline earth metal acetates (magnesium, calcium, strontium, barium salts), lanthanum acetate, aluminum acetate, lead acetate, chromium acetate, manganese acetate and the like. Among them, although the reason is not clear, there is an alkaline earth metal as a metal that is easily incorporated into the film. Further, when titanium is used as the substrate metal, it is known that the composite oxide of alkaline earth metal and titanium has high activity as a photocatalyst. Therefore, it is preferable to use a metal acetate of an alkaline earth metal (magnesium, calcium, strontium, barium, etc.).

【0014】グリセロリン酸塩と金属酢酸塩からなる電
解質中で、安定して陽極酸化を行うには、これらの塩の
最適な濃度を決めなければならない。その濃度は、陽極
酸化を行う電圧や金属酢酸塩の種類に関係してくる。グ
リセロリン酸塩の濃度は、0.06mol/l〜0.2mol/lとする
ことが好ましい。なぜなら、0.06mol/l以下の場合は、
いかなる濃度の金属酢酸塩を用いて陽極酸化してもアナ
ターゼ相のチタニアが形成され、チタン含有酸化物膜又
は金属ドープチタニア膜が形成されない。また、0.2mol
/l以上の場合は、金属酢酸塩とともに水に溶かすと反応
して沈澱を生じてしまうので好ましくない。
In order to perform stable anodic oxidation in an electrolyte composed of glycerophosphate and metal acetate, the optimum concentration of these salts must be determined. The concentration is related to the voltage for anodic oxidation and the type of metal acetate. The concentration of glycerophosphate is preferably 0.06 mol / l to 0.2 mol / l. Because if it is less than 0.06mol / l,
Even if anodization is performed using any concentration of metal acetate, anatase phase titania is formed, and a titanium-containing oxide film or a metal-doped titania film is not formed. Also, 0.2 mol
When it is at least 1 / l, it is not preferable because it reacts with the metal acetate to dissolve it in water and precipitates.

【0015】金属酢酸塩の濃度は0.01mol/l以上は必要
である。なぜなら、0.01mol/lより小さい場合は、充分
な量の金属が陽極酸化膜中に取り込まれないからであ
る。1mol/lより大きい場合は、やはりグリセロリン酸
塩と反応し、沈澱を生じてしまうので好ましくない。
The concentration of metal acetate should be 0.01 mol / l or more. This is because when the amount is less than 0.01 mol / l, a sufficient amount of metal is not taken into the anodic oxide film. If it is more than 1 mol / l, it is not preferable because it reacts with glycerophosphate to cause precipitation.

【0016】0.06mol/l〜0.2mol/lのグリセロリン酸塩
と0.01mol/l以上の金属酢酸塩との電解質を用いて、高
電圧で安定して金属酢酸塩の金属イオンを陽極酸化膜中
に取り込みながら形成し、数μmの比較的厚いチタン含
有酸化物膜又は金属ドープチタニア膜が容易にできる。
一方、陽極酸化膜を形成するにあたって、重要な要素と
して、電圧がある。
Using an electrolyte of 0.06 mol / l to 0.2 mol / l of glycerophosphate and 0.01 mol / l or more of metal acetate, metal ions of metal acetate are stably contained in the anodic oxide film at high voltage. It is possible to easily form a relatively thick titanium-containing oxide film or metal-doped titania film having a thickness of several μm.
On the other hand, the voltage is an important factor in forming the anodic oxide film.

【0017】電圧に比例して皮膜の厚さは増加するが、
十分な光触媒活性を得るためには数μmの厚さを必要と
するので、電圧は100Vより低くするべきではない。逆に
厚すぎると安定して陽極酸化できなくなるので、500Vよ
り高くするべきでない。従って、電圧は100〜400Vの範
囲が好ましい。電圧が100Vを越えたあたりから、陽極の
表面で火花放電が発生し、酸化皮膜が局所的に非常に高
い温度に加熱される。このように、皮膜に対する加熱が
無数に繰り返された結果、陽極酸化皮膜全体の結晶化と
金属イオンの取り込みが同時に行われる。
Although the film thickness increases in proportion to the voltage,
The voltage should not be lower than 100V as it requires a thickness of a few μm to obtain sufficient photocatalytic activity. On the other hand, if it is too thick, stable anodic oxidation will not be possible, so it should not be higher than 500V. Therefore, the voltage is preferably in the range of 100 to 400V. When the voltage exceeds 100V, spark discharge occurs on the surface of the anode, and the oxide film is locally heated to a very high temperature. In this way, as a result of innumerable heating of the film, crystallization of the entire anodized film and incorporation of metal ions are performed simultaneously.

【0018】また、電圧が400Vより大きくなると、高濃
度の電解質中では陽極酸化が不可能となり、充分な量の
金属イオンを取り込むことができない。以上により、本
発明は従来の陽極酸化法と同様に、広い面積や複雑な形
状のものであっても、均一な厚さの複合酸化膜を形成す
ることができる。また、1回の反応時間は数分程度と比
較的短時間で終了する。さらに、特殊な装置を必要とせ
ず、操作が比較的簡単で室温の水溶液中で作製できるの
で、エネルギ−消費量が非常に低くてすむ。
When the voltage is higher than 400 V, anodic oxidation cannot be performed in a high-concentration electrolyte, and a sufficient amount of metal ions cannot be taken in. As described above, the present invention can form a composite oxide film having a uniform thickness even with a large area and a complicated shape, as in the conventional anodic oxidation method. Further, the reaction time for one time is about a few minutes, which is relatively short. Furthermore, since it requires no special equipment, is relatively easy to operate, and can be prepared in an aqueous solution at room temperature, it consumes very little energy.

【0019】本発明で作製した複合酸化膜を、密閉容器
内の高圧水蒸気または水中で熱処理(水熱処理)する
と、膜の結晶化またはTiO2-金属イオン間の反応が起
こる。その結果、膜が多孔質化して表面積が増加した
り、アルカリ土類金属とチタンとの複合酸化物の生成が
さらに促進され、水の分解に対する触媒活性が増加す
る。ゆえに、本発明で作製した複合酸化膜を水熱処理す
れば触媒活性が向上する。
When the composite oxide film produced by the present invention is heat-treated (hydrothermal treatment) in high-pressure steam or water in a closed container, crystallization of the film or reaction between TiO 2 and metal ions occurs. As a result, the membrane becomes porous and the surface area increases, and the formation of a composite oxide of alkaline earth metal and titanium is further promoted, and the catalytic activity for water decomposition increases. Therefore, the catalytic activity is improved by hydrothermally treating the composite oxide film produced in the present invention.

【0020】水熱処理法は、高圧をかけるため比較的低
い温度で陽極酸化膜の結晶性を高くすることができる。
つまり、高温で熱処理したのと同様の効果が得られると
いう利点がある。また、本発明の光触媒を光による水分
解反応に用いる際、通常の粉体の光触媒に対して行われ
る貴金属の担持等の触媒の修飾を行ってもいっこうにか
まわない。
Since the hydrothermal treatment method applies high pressure, the crystallinity of the anodic oxide film can be increased at a relatively low temperature.
That is, there is an advantage that the same effect as that obtained by the heat treatment at a high temperature can be obtained. In addition, when the photocatalyst of the present invention is used in a water-splitting reaction by light, it does not matter even if the photocatalyst of a normal powder is modified with a catalyst such as carrying a noble metal.

【0021】[0021]

【実施例】 [実施例1] (陽極酸化膜の製造方法)β−グリセロリン酸ナトリウ
ムと酢酸ストロンチウムを、それぞれ0.08mol/lと0. 5m
ol/lの濃度で蒸留水に溶かし、電解質溶液とした。その
溶液中で、円筒形状に曲げた金属チタン板(直径5c
m、高さ15cm、厚さ0.5mm)を電圧350Vで陽極
酸化した(図3)。電流密度は50mA/cm2、電解質温度は
40℃とした。
[Example 1] (Method for producing anodic oxide film) Sodium β-glycerophosphate and strontium acetate were added at 0.08 mol / l and 0.5 m, respectively.
It was dissolved in distilled water at a concentration of ol / l to prepare an electrolyte solution. In the solution, a metal titanium plate bent in a cylindrical shape (diameter 5c
m, height 15 cm, thickness 0.5 mm) was anodized at a voltage of 350 V (FIG. 3). The current density was 50 mA / cm 2 , and the electrolyte temperature was 40 ° C.

【0022】作製した陽極酸化膜はTiO2をマトリッ
クス相とするが、エネルギ−分散型X線分析装置で元素
分析すると、その中には電解質から取り込まれたSrと
Pが含まれていた。さらに粉末X線回折装置で陽極酸化
膜の結晶相を同定したところ、TiO2(アナタ−ゼとル
チル)とチタン酸ストロンチウムからなる複合酸化物膜
であることがわかった(図1)。このチタン酸ストロン
チウム複合酸化物膜は陽極酸化の時に発生した火花放電
の高熱により、TiO2とSrが反応してが形成され
た。 (触媒活性の評価)以上の様な方法で作製した陽極酸化
膜(TiO2(Sr含有))を用いて触媒活性の評価を
行った。閉鎖循環系内の反応管にメタノール水溶液(メ
タノール50ml、水300ml)を入れ、マグネチッ
クスターラーで攪拌しながら光を照射し発生する水素ガ
スを定量した。光源には450W高圧水銀ランプを用
い、全光照射した。反応管はいずれもパイレックス製の
ものを用いた。また、生成した水素の検出および定量は
ガスクロマトグラフィーを用いた。
The prepared anodic oxide film had TiO 2 as a matrix phase, but when elementally analyzed by an energy dispersive X-ray analyzer, it contained Sr and P incorporated from the electrolyte. Furthermore, when the crystal phase of the anodic oxide film was identified by a powder X-ray diffractometer, it was found to be a composite oxide film composed of TiO 2 (anatase and rutile) and strontium titanate (FIG. 1). This strontium titanate composite oxide film was formed by the reaction of TiO 2 and Sr due to the high heat of the spark discharge generated during the anodic oxidation. (Evaluation of catalytic activity) The catalytic activity was evaluated using the anodic oxide film (TiO 2 (containing Sr)) produced by the above method. An aqueous solution of methanol (50 ml of methanol, 300 ml of water) was placed in a reaction tube in the closed circulation system, and light was irradiated while stirring with a magnetic stirrer to quantify the generated hydrogen gas. A 450 W high-pressure mercury lamp was used as a light source, and all light was irradiated. The reaction tubes used were all made by Pyrex. Gas chromatography was used to detect and quantify the produced hydrogen.

【0023】表1にメタノール水溶液からの水素生成反
応の定常活性についての測定結果を示す。 [実施例2] (水熱処理)実施例1で陽極酸化膜(TiO2(Sr含
有))を作製した金属チタン板を、容量が1.3リット
ルのオ−トクレ−ブの中央に吊るして入れ、水0.2リ
ットルを入れて300℃で2時間加熱することで水熱処
理を行った。
Table 1 shows the measurement results of the steady-state activity of hydrogen production reaction from aqueous methanol solution. Example 2 a (hydrothermal treatment) the anodic oxide film in Example 1 (TiO 2 (Sr content)) titanium metal plate produced a capacity of 1.3 l O - Tokure - placed hanging in the center of the probe Hydrothermal treatment was carried out by adding 0.2 liter of water and heating at 300 ° C. for 2 hours.

【0024】水熱処理後の陽極酸化膜のX線回折チャー
トを図2に示す。水熱処理したことにより、それぞれの
結晶相の結晶化が進み、水熱処理前よりピ−クが高くな
っている。 (触媒活性の評価)水熱処理を行った陽極酸化膜(Ti
2(Sr含有))の触媒活性の評価は実施例1と同様
に、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。表1に測定結果を示す。
An X-ray diffraction chart of the anodized film after hydrothermal treatment is shown in FIG. By the hydrothermal treatment, crystallization of each crystal phase proceeds, and the peak becomes higher than that before the hydrothermal treatment. (Evaluation of catalytic activity) Anodized film (Ti
The catalytic activity of O 2 (containing Sr)) was evaluated in the same manner as in Example 1 by using a closed circulation system catalytic reactor to generate hydrogen from an aqueous methanol solution to which methanol was added as a sacrificial reagent. Table 1 shows the measurement results.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】以上の様に、実施例1及び2で作製したす
べての陽極酸化膜が、水分解反応に対して触媒活性を有
することがわかった。
As described above, all the anodic oxide films prepared in Examples 1 and 2 were found to have catalytic activity for the water splitting reaction.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上の通り、高濃度の金属イオンを含む
電解質中で陽極酸化法により金属表面上に作製した金属
酸化膜は、高効率である水分解用光触媒として有用であ
る。
As described above, the metal oxide film formed on the metal surface by the anodic oxidation method in the electrolyte containing a high concentration of metal ions is useful as a highly efficient photocatalyst for water splitting.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1で作製した陽極酸化膜のX線回折パタ
ーンである。
FIG. 1 is an X-ray diffraction pattern of the anodic oxide film produced in Example 1.

【図2】実施例2で作製した陽極酸化膜のX線回折パタ
ーンである。
FIG. 2 is an X-ray diffraction pattern of the anodized film produced in Example 2.

【図3】本発明にかかる陽極酸化膜を製作する際に使用
する装置(一例)の概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram of an apparatus (one example) used when manufacturing an anodized film according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 陽極(金属チタン基板) 2 陰極 3 電解質 4 直流電源 1 Anode (metal titanium substrate) 2 Cathode 3 Electrolyte 4 DC power supply

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも、表面がチタンからなる部材を
0.06〜0.2mol/lのグリセロリン酸塩と、少なくとも1種
類の0.01〜1mol/lの金属酢酸塩とを含む電解質溶液中
で、陽極酸化してなるチタン含有複合酸化物膜又は金属
ドープチタニア膜からなる光触媒の製造方法。
1. A member having at least a surface made of titanium
From a titanium-containing composite oxide film or a metal-doped titania film obtained by anodizing in an electrolyte solution containing 0.06 to 0.2 mol / l glycerophosphate and at least one kind of 0.01 to 1 mol / l metal acetate. Method for producing a photocatalyst.
【請求項2】請求項1記載の光触媒の製造方法におい
て、さらに高温高圧中で水熱処理することを特徴とする
光触媒の製造方法。
2. The method for producing a photocatalyst according to claim 1, further comprising hydrothermal treatment at high temperature and high pressure.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11197516A (en) * 1998-01-09 1999-07-27 Takenaka Komuten Co Ltd Photocatalyst material and its production
JP2000271493A (en) * 1999-03-25 2000-10-03 Takehisa Ito Production of photocatalytic material
KR100800588B1 (en) * 2006-06-15 2008-02-04 한국산업기술대학교산학협력단 The manufacturing process of titanium dioxide catalyst for sunlight reactive type

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11197516A (en) * 1998-01-09 1999-07-27 Takenaka Komuten Co Ltd Photocatalyst material and its production
JP2000271493A (en) * 1999-03-25 2000-10-03 Takehisa Ito Production of photocatalytic material
KR100800588B1 (en) * 2006-06-15 2008-02-04 한국산업기술대학교산학협력단 The manufacturing process of titanium dioxide catalyst for sunlight reactive type

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