JPH11333302A - 光触媒及びその製造方法 - Google Patents
光触媒及びその製造方法Info
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- JPH11333302A JPH11333302A JP10141984A JP14198498A JPH11333302A JP H11333302 A JPH11333302 A JP H11333302A JP 10141984 A JP10141984 A JP 10141984A JP 14198498 A JP14198498 A JP 14198498A JP H11333302 A JPH11333302 A JP H11333302A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】可視光線も利用可能な新たな光触媒及びその製
造方法を提供すること。 【解決手段】 炭素材料表面に酸化チタンを担持させた
光触媒。炭素材料はグラファイト、アモルファスカーボ
ン及び／又はダイヤモンドライクカーボンの薄膜、板状
体または粉体である。酸化チタンの一部が炭素材料とＣ
−Ｏ−Ｔｉ結合を形成している。炭素材料の存在下、有
機チタン化合物を加水分解して、炭素材料表面に酸化チ
タンを担持させる、酸化チタン担持炭素材料の製造方
法。
造方法を提供すること。 【解決手段】 炭素材料表面に酸化チタンを担持させた
光触媒。炭素材料はグラファイト、アモルファスカーボ
ン及び／又はダイヤモンドライクカーボンの薄膜、板状
体または粉体である。酸化チタンの一部が炭素材料とＣ
−Ｏ−Ｔｉ結合を形成している。炭素材料の存在下、有
機チタン化合物を加水分解して、炭素材料表面に酸化チ
タンを担持させる、酸化チタン担持炭素材料の製造方
法。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、可視光活性を有す
る光触媒及びその製造方法に関する。
る光触媒及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】光触媒
を用いて脱臭や殺菌を行うことは種々検討され、実用化
されているものもある。例えば、ＷＯ９４／１１０９２
号には室内照明下における光触媒による空気処理方法が
開示されている。また特開平７−１０２６７８号には、
光触媒を用いた院内感染の防止方法が開示れている。い
ずれの場合も、酸化チタン等の酸化物半導体を光触媒と
して用いるものであり、励起光として４００ｎｍ以下の
紫外線が必要である。
を用いて脱臭や殺菌を行うことは種々検討され、実用化
されているものもある。例えば、ＷＯ９４／１１０９２
号には室内照明下における光触媒による空気処理方法が
開示されている。また特開平７−１０２６７８号には、
光触媒を用いた院内感染の防止方法が開示れている。い
ずれの場合も、酸化チタン等の酸化物半導体を光触媒と
して用いるものであり、励起光として４００ｎｍ以下の
紫外線が必要である。
【０００３】ところが、励起光源となる太陽光や人工光
には、紫外線以外に可視光線も含まれている。しかし、
上記酸化チタン等の酸化物半導体からなる光触媒では、
可視光線は利用されておらず、エネルギー変換効率とい
う観点からは、非常に非効率的であった。酸化チタンに
金属イオンをイオン注入法により注入することにより可
視光領域でも光触媒活性が得られることは知られている
が、方法が大がかりであり、実用化にはほど遠い。
には、紫外線以外に可視光線も含まれている。しかし、
上記酸化チタン等の酸化物半導体からなる光触媒では、
可視光線は利用されておらず、エネルギー変換効率とい
う観点からは、非常に非効率的であった。酸化チタンに
金属イオンをイオン注入法により注入することにより可
視光領域でも光触媒活性が得られることは知られている
が、方法が大がかりであり、実用化にはほど遠い。
【０００４】ところで、酸化チタンにプラズマCVD法に
よりTiCコーティングをすることで、紫外線による触媒
活性を向上させることができることが報告されている
(特開平9-87857号公報)。しかし、TiCコーティングによ
って可視光線による光触媒活性が得られるとは記載され
ていない。
よりTiCコーティングをすることで、紫外線による触媒
活性を向上させることができることが報告されている
(特開平9-87857号公報)。しかし、TiCコーティングによ
って可視光線による光触媒活性が得られるとは記載され
ていない。
【０００５】そこで本発明の目的は、可視光線も利用可
能な新たな光触媒及びその製造方法を提供することにあ
る。
能な新たな光触媒及びその製造方法を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、炭素材料表面
に酸化チタンを担持させたことを特徴とする光触媒及び
炭素材料の存在下、有機チタン化合物を加水分解して、
炭素材料表面に酸化チタンを担持させる、酸化チタン担
持炭素材料の製造方法に関する。
に酸化チタンを担持させたことを特徴とする光触媒及び
炭素材料の存在下、有機チタン化合物を加水分解して、
炭素材料表面に酸化チタンを担持させる、酸化チタン担
持炭素材料の製造方法に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の炭素材料表面に酸化チタ
ンを担持させた光触媒において、炭素材料は、例えば、
グラファイト、アモルファスカーボン及び／又はダイヤ
モンドライクカーボンの薄膜、板状体または粉体である
ことができる。各炭素材料の形状や厚み、粉末の場合の
粒子径等は適宜選択でき、市販のものをそのまま使用で
きる。また、炭素材料薄膜は公知の方法、例えば、ＰＶ
Ｄ法やＣＶＤ法により、ガラス、セラミックス、樹脂等
の基板の上に形成したものであることができる。原料と
なる酸化チタンは、湿式法（例えば、硫酸法）で製造さ
れた酸化チタンや乾式法（例えば、塩化物法）で製造さ
れた、いずれも市販の酸化チタンを用いることができ
る。また、例えば、チタニウムアルコキシドを加水分解
して生成する酸化チタンを原料として用いることもでき
る。チタニウムアルコキシドとしては、例えば、チタニ
ウムプロポキシド等を用いることができる。さらに本発
明の光触媒において、酸化チタンは、好ましくはアナタ
ーゼ型である。
ンを担持させた光触媒において、炭素材料は、例えば、
グラファイト、アモルファスカーボン及び／又はダイヤ
モンドライクカーボンの薄膜、板状体または粉体である
ことができる。各炭素材料の形状や厚み、粉末の場合の
粒子径等は適宜選択でき、市販のものをそのまま使用で
きる。また、炭素材料薄膜は公知の方法、例えば、ＰＶ
Ｄ法やＣＶＤ法により、ガラス、セラミックス、樹脂等
の基板の上に形成したものであることができる。原料と
なる酸化チタンは、湿式法（例えば、硫酸法）で製造さ
れた酸化チタンや乾式法（例えば、塩化物法）で製造さ
れた、いずれも市販の酸化チタンを用いることができ
る。また、例えば、チタニウムアルコキシドを加水分解
して生成する酸化チタンを原料として用いることもでき
る。チタニウムアルコキシドとしては、例えば、チタニ
ウムプロポキシド等を用いることができる。さらに本発
明の光触媒において、酸化チタンは、好ましくはアナタ
ーゼ型である。
【０００８】また、酸化チタンの一部が炭素材料とＣ−
Ｏ−Ｔｉ結合を形成していることが、高い可視光活性を
発揮するとうい観点から適当である。
Ｏ−Ｔｉ結合を形成していることが、高い可視光活性を
発揮するとうい観点から適当である。
【０００９】本発明の光触媒は、炭素材料の存在下、有
機チタン化合物を加水分解して、炭素材料表面に酸化チ
タンを担持させることで製造することができる。上記有
機チタン化合物は、例えば、チタニウムアルコキシドで
あることができ、チタニウムアルコキシドとしては、例
えば、チタニウムプロポキシドであることができる。炭
素材料は、例えば、グラファイト、アモルファスカーボ
ン及び／又はダイヤモンドライクカーボンの薄膜、板状
体または粉体である。さらに、炭素材料は、酸化チタン
とのＣ−Ｏ−Ｔｉ結合の形成を促進するという観点か
ら、表面に反応性の官能基、例えば、ＯＨ基、ＣＯＯＨ
基、ＣＯ基等を有することが好ましい。炭素材料は、表
面に反応性の官能基を形成させる目的で予め、例えば、
酸素プラズマ処理等の前処理をすることができる。
機チタン化合物を加水分解して、炭素材料表面に酸化チ
タンを担持させることで製造することができる。上記有
機チタン化合物は、例えば、チタニウムアルコキシドで
あることができ、チタニウムアルコキシドとしては、例
えば、チタニウムプロポキシドであることができる。炭
素材料は、例えば、グラファイト、アモルファスカーボ
ン及び／又はダイヤモンドライクカーボンの薄膜、板状
体または粉体である。さらに、炭素材料は、酸化チタン
とのＣ−Ｏ−Ｔｉ結合の形成を促進するという観点か
ら、表面に反応性の官能基、例えば、ＯＨ基、ＣＯＯＨ
基、ＣＯ基等を有することが好ましい。炭素材料は、表
面に反応性の官能基を形成させる目的で予め、例えば、
酸素プラズマ処理等の前処理をすることができる。
【００１０】有機チタン化合物を加水分解して炭素材料
に析出した酸化チタンはアモルファスの酸化チタンであ
るり光活性は低い。そこで、これを、例えば、３００〜
７００℃に加熱処理してアナターゼ型にすることが好ま
しい。加熱温度や時間は、得られる触媒の活性を考慮し
て適宜決定できる。
に析出した酸化チタンはアモルファスの酸化チタンであ
るり光活性は低い。そこで、これを、例えば、３００〜
７００℃に加熱処理してアナターゼ型にすることが好ま
しい。加熱温度や時間は、得られる触媒の活性を考慮し
て適宜決定できる。
【００１１】
【実施例】以下本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。試料 担体のグラファイトは粉末状の純度99.9%(高純度化学研
究所製)のものを選び、処理前に60℃で24時間乾燥して
使用した。
する。試料 担体のグラファイトは粉末状の純度99.9%(高純度化学研
究所製)のものを選び、処理前に60℃で24時間乾燥して
使用した。
【００１２】TiO2のコーティング（担持）はチタニウム
イソプロポキシド(TIP)特級(関東化学製)を用いて行っ
た。また、TIP溶液の調製には溶媒として2-プロパノー
ル特級(関東化学製)、チタニウムアセチルアセトンの生
成にアセチルアセトン特級(関東化学製)、水については
イオン交換水を用いた。
イソプロポキシド(TIP)特級(関東化学製)を用いて行っ
た。また、TIP溶液の調製には溶媒として2-プロパノー
ル特級(関東化学製)、チタニウムアセチルアセトンの生
成にアセチルアセトン特級(関東化学製)、水については
イオン交換水を用いた。
【００１３】ゾル-ゲル反応 4つ口フラスコに2-プロパノールとアセチルアセトン(TI
Pに対してmol比で0.234mol/L)を加え攪拌する。ここ
で、フラスコ内を窒素雰囲気にしTIPを所定の割合加え
アセチルアセトン錯体の形成させるため60分攪拌した。
さらに滴下漏斗から，2-プロパノールに所定の割合で水
を加えたものを攪拌しながら加えた。TIPの添加量は0.4
67・0.351・0.234 mol/Lの３通りとし，水の添加量はTIP
に対してmol比で1.5から2.0の範囲で変化させた。この
溶液にグラファイト2.0 gを加え、72時間室温で攪拌
し、吸引濾過を行い、減圧乾燥により24時間乾燥させ
た。グラファイト表面へのゾル-ゲル反応の条件を表1に
示す。
Pに対してmol比で0.234mol/L)を加え攪拌する。ここ
で、フラスコ内を窒素雰囲気にしTIPを所定の割合加え
アセチルアセトン錯体の形成させるため60分攪拌した。
さらに滴下漏斗から，2-プロパノールに所定の割合で水
を加えたものを攪拌しながら加えた。TIPの添加量は0.4
67・0.351・0.234 mol/Lの３通りとし，水の添加量はTIP
に対してmol比で1.5から2.0の範囲で変化させた。この
溶液にグラファイト2.0 gを加え、72時間室温で攪拌
し、吸引濾過を行い、減圧乾燥により24時間乾燥させ
た。グラファイト表面へのゾル-ゲル反応の条件を表1に
示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】光触媒活性の評価 上記で得られた上述した方法で得られた二酸化チタン担
持グラファイト光触媒について、安息香酸の光分解活性
を評価した。測定には、可視光を照射するハロゲンラン
プ（４２０ｎｍ以下カットフィルター使用）と照射容器
の硼珪酸ガラス製容器（容量４４ｍＬ）から構成された
装置を用いた。照射容器に０．１ｍＭ安息香酸水溶液２
５ｍＬをとり、各条件で調製された試料を添加し、マグ
ネチックスターラーで攪拌しながら、室温で３時間、６
時間または１２時間光照射した。光源と照射容器との距
離は一定の１５ｃｍとした。光照射終了後、試料溶液を
メンブランフィルター（孔径０．１μｍ）で濾過して、
光触媒粒子を分離した後、分光光度計ＵＶ−１２００
（島津製作所製）を用いて安息香酸の吸光度を測定し
た。予め作成しておいた検量線から、分解量を求めた。
結果を図１に示す。図１には、ハロゲンランプ（４２０
ｎｍ以下カットフィルター使用）以外に４２０ｎｍ以下
カットフィルターを使用せずにハロゲンランプを照射し
た場合、さらに紫外線（ブラックライト）を使用した場
合の結果も合わせて示した。また比較のため図２には、
酸化チタン（市販品、商品名Ｐ２５）を同様の方法で試
験した結果を示す。
持グラファイト光触媒について、安息香酸の光分解活性
を評価した。測定には、可視光を照射するハロゲンラン
プ（４２０ｎｍ以下カットフィルター使用）と照射容器
の硼珪酸ガラス製容器（容量４４ｍＬ）から構成された
装置を用いた。照射容器に０．１ｍＭ安息香酸水溶液２
５ｍＬをとり、各条件で調製された試料を添加し、マグ
ネチックスターラーで攪拌しながら、室温で３時間、６
時間または１２時間光照射した。光源と照射容器との距
離は一定の１５ｃｍとした。光照射終了後、試料溶液を
メンブランフィルター（孔径０．１μｍ）で濾過して、
光触媒粒子を分離した後、分光光度計ＵＶ−１２００
（島津製作所製）を用いて安息香酸の吸光度を測定し
た。予め作成しておいた検量線から、分解量を求めた。
結果を図１に示す。図１には、ハロゲンランプ（４２０
ｎｍ以下カットフィルター使用）以外に４２０ｎｍ以下
カットフィルターを使用せずにハロゲンランプを照射し
た場合、さらに紫外線（ブラックライト）を使用した場
合の結果も合わせて示した。また比較のため図２には、
酸化チタン（市販品、商品名Ｐ２５）を同様の方法で試
験した結果を示す。
【図１】 二酸化チタン担持グラファイト光触媒による
安息香酸の光分解活性測定結果。
安息香酸の光分解活性測定結果。
【図２】 酸化チタン（市販品、商品名Ｐ２５）による
安息香酸の光分解活性測定結果。
安息香酸の光分解活性測定結果。
Claims (7)
- 【請求項１】 炭素材料表面に酸化チタンを担持させた
ことを特徴とする光触媒。 - 【請求項２】 炭素材料がグラファイト、アモルファス
カーボン及び／又はダイヤモンドライクカーボンの薄
膜、板状体または粉体である請求項１に記載の光触媒。 - 【請求項３】 酸化チタンの一部が炭素材料とＣ−Ｏ−
Ｔｉ結合を形成している請求項１または２に記載の光触
媒。 - 【請求項４】 炭素材料の存在下、有機チタン化合物を
加水分解して、炭素材料表面に酸化チタンを担持させ
る、酸化チタン担持炭素材料の製造方法。 - 【請求項５】 有機チタン化合物がチタニウムアルコキ
シドである請求項４に記載の製造方法。 - 【請求項６】 炭素材料がグラファイト、アモルファス
カーボン及び／又はダイヤモンドライクカーボンの薄
膜、板状体または粉体である請求項４または５に記載の
製造方法。 - 【請求項７】 有機チタン化合物を加水分解して炭素材
料に析出した酸化チタンを加熱処理してアナターゼ型に
する請求項４〜６のいずれか１項に記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10141984A JPH11333302A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 光触媒及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10141984A JPH11333302A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 光触媒及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11333302A true JPH11333302A (ja) | 1999-12-07 |
Family
ID=15304701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10141984A Pending JPH11333302A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 光触媒及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11333302A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101319661B1 (ko) * | 2011-07-29 | 2013-10-22 | 서울대학교산학협력단 | 탄소층 기판을 포함하는 광촉매 |
| JP2017192872A (ja) * | 2016-04-18 | 2017-10-26 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 可視光活性チタニア・炭素粒子複合体とその製造方法 |
| JP2019069872A (ja) * | 2017-10-06 | 2019-05-09 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 可視光活性修飾炭素粒子・チタニアコアシェル複合体、その製造方法 |
| JP2019069410A (ja) * | 2017-10-06 | 2019-05-09 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 可視光活性光触媒複合フィルター材、その製造方法 |
-
1998
- 1998-05-22 JP JP10141984A patent/JPH11333302A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101319661B1 (ko) * | 2011-07-29 | 2013-10-22 | 서울대학교산학협력단 | 탄소층 기판을 포함하는 광촉매 |
| JP2017192872A (ja) * | 2016-04-18 | 2017-10-26 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 可視光活性チタニア・炭素粒子複合体とその製造方法 |
| JP2019069872A (ja) * | 2017-10-06 | 2019-05-09 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 可視光活性修飾炭素粒子・チタニアコアシェル複合体、その製造方法 |
| JP2019069410A (ja) * | 2017-10-06 | 2019-05-09 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 可視光活性光触媒複合フィルター材、その製造方法 |
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