JPH1192176A - 光触媒膜及びその作製方法 - Google Patents
光触媒膜及びその作製方法Info
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- JPH1192176A JPH1192176A JP9252884A JP25288497A JPH1192176A JP H1192176 A JPH1192176 A JP H1192176A JP 9252884 A JP9252884 A JP 9252884A JP 25288497 A JP25288497 A JP 25288497A JP H1192176 A JPH1192176 A JP H1192176A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 酸素分子を有するガスを含有する不活性
ガス中で金属ターゲットを用いてリアクティブスパッタ
リングを行うことによって得られる金属酸化物膜表面に
白金、ニッケル、クロム、コバルト、錫、ニオブ、タン
タルなどの金属イオンをドーピングしてなることを特徴
とする光触媒膜。 【効果】 本発明によれば、高い触媒活性を有する光触
媒膜を作製することができる。
ガス中で金属ターゲットを用いてリアクティブスパッタ
リングを行うことによって得られる金属酸化物膜表面に
白金、ニッケル、クロム、コバルト、錫、ニオブ、タン
タルなどの金属イオンをドーピングしてなることを特徴
とする光触媒膜。 【効果】 本発明によれば、高い触媒活性を有する光触
媒膜を作製することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水浄化、空気浄
化、消臭、油分の分解等に有効に用いられる光触媒膜及
びその作製方法に関する。
化、消臭、油分の分解等に有効に用いられる光触媒膜及
びその作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、ＴｉＯ2，ＺｎＯ，ＷＯ3，Ｆｅ2Ｏ3，ＳｒＴｉＯ3
等の金属酸化物は光触媒として水浄化、空気浄化、消
臭、油分の分解等に広く使用されている。このような光
触媒は、通常粉末状で用いられ、例えば浄化、脱臭すべ
き水などの液体中に撹拌分散させて使用されているが、
かかる粉末状の光触媒では使用後に回収することに手間
を要し、回収が困難な場合もある。粉末状の光触媒を固
定化するために、粉末にバインダーとして樹脂やゴムな
どを混ぜて練り、それを基材に塗って数百℃で焼結させ
る方法もある。しかし、このバインダー固定法の場合、
金属酸化物を基材に密着よく担持することが難しく、密
着性を上げるためにバインダー量を多くすると触媒効果
が弱まり、少ないと密着できない。また、光触媒を基材
に膜状に密着させる方法として金属アルコキシド溶液を
用いてゲルコーティング膜を形成し、それを数百℃で加
熱するゾル−ゲル法で得た金属酸化膜を光触媒に用いる
ことも知られている。しかし、これらバインダー固定法
も、ゾル−ゲル法も、金属酸化物膜の形成時には高温で
加熱する必要があるため、高温耐熱性を有する基材しか
用いることができず、使用できる基材が著しく制限され
る。
り、ＴｉＯ2，ＺｎＯ，ＷＯ3，Ｆｅ2Ｏ3，ＳｒＴｉＯ3
等の金属酸化物は光触媒として水浄化、空気浄化、消
臭、油分の分解等に広く使用されている。このような光
触媒は、通常粉末状で用いられ、例えば浄化、脱臭すべ
き水などの液体中に撹拌分散させて使用されているが、
かかる粉末状の光触媒では使用後に回収することに手間
を要し、回収が困難な場合もある。粉末状の光触媒を固
定化するために、粉末にバインダーとして樹脂やゴムな
どを混ぜて練り、それを基材に塗って数百℃で焼結させ
る方法もある。しかし、このバインダー固定法の場合、
金属酸化物を基材に密着よく担持することが難しく、密
着性を上げるためにバインダー量を多くすると触媒効果
が弱まり、少ないと密着できない。また、光触媒を基材
に膜状に密着させる方法として金属アルコキシド溶液を
用いてゲルコーティング膜を形成し、それを数百℃で加
熱するゾル−ゲル法で得た金属酸化膜を光触媒に用いる
ことも知られている。しかし、これらバインダー固定法
も、ゾル−ゲル法も、金属酸化物膜の形成時には高温で
加熱する必要があるため、高温耐熱性を有する基材しか
用いることができず、使用できる基材が著しく制限され
る。
【０００３】従って、担持する基材の種類を選ばず、取
り扱い性に優れ、触媒効率が良好な光触媒に対する要求
が高まっている。
り扱い性に優れ、触媒効率が良好な光触媒に対する要求
が高まっている。
【０００４】そこで、本出願人は、各種基材に密着性よ
く担持され、バインダーを使用しなくても光触媒効果が
得られ、膜状で取り扱い性がよく回収等を容易に行うこ
とができ、低温で成膜できる光触媒を先に提案している
（特開平８−３０９２０４号公報）。そして、この光触
媒を低温で成膜する方法として、酸素分子を有するガス
と不活性ガスとの存在下において金属ターゲットを用い
るマグネトロンスパッタリングを採用することを開示し
ている。
く担持され、バインダーを使用しなくても光触媒効果が
得られ、膜状で取り扱い性がよく回収等を容易に行うこ
とができ、低温で成膜できる光触媒を先に提案している
（特開平８−３０９２０４号公報）。そして、この光触
媒を低温で成膜する方法として、酸素分子を有するガス
と不活性ガスとの存在下において金属ターゲットを用い
るマグネトロンスパッタリングを採用することを開示し
ている。
【０００５】しかし、上記方法で得られる光触媒膜は良
好な触媒効率を有しているが、更に高活性の光触媒膜が
要望されている。
好な触媒効率を有しているが、更に高活性の光触媒膜が
要望されている。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記要望を達成し、より高活性の光触媒膜に
つき鋭意検討を行った結果、スパッタリング法により得
られた酸化チタン等の金属酸化物膜（光触媒膜）に対
し、イオン注入法により白金、ニッケル、クロム、コバ
ルト、錫、ニオブ、タンタルなどの金属イオンを注入、
ドーピングする場合、イオン加速電圧を中程度にするこ
とにより、金属イオンを酸化チタン等の金属酸化物表面
近傍に注入でき、それにより触媒活性が向上することを
知見した。
発明者は、上記要望を達成し、より高活性の光触媒膜に
つき鋭意検討を行った結果、スパッタリング法により得
られた酸化チタン等の金属酸化物膜（光触媒膜）に対
し、イオン注入法により白金、ニッケル、クロム、コバ
ルト、錫、ニオブ、タンタルなどの金属イオンを注入、
ドーピングする場合、イオン加速電圧を中程度にするこ
とにより、金属イオンを酸化チタン等の金属酸化物表面
近傍に注入でき、それにより触媒活性が向上することを
知見した。
【０００７】なお、金属イオンは高加速電圧で注入する
と、金属酸化物膜の表面より少し深いところに注入さ
れ、可視光吸収化が可能となる。ゾル−ゲル法で作製し
た光触媒膜に対して、イオン注入法で可視光吸収化を行
った例は公知であるが、触媒活性の向上化を行った例は
ない。
と、金属酸化物膜の表面より少し深いところに注入さ
れ、可視光吸収化が可能となる。ゾル−ゲル法で作製し
た光触媒膜に対して、イオン注入法で可視光吸収化を行
った例は公知であるが、触媒活性の向上化を行った例は
ない。
【０００８】また、スパッタリング法として、特に対向
ターゲット式スパッタリング法により光触媒膜、特に酸
化チタン膜を作製すること、この場合、好ましくは不活
性ガスと酸素分子を有するガスからの酸素ガスとの容量
比を２：１〜１：３としてスパッタリングを行うこと、
更に好ましくはターゲットに対する投入パワーを高くし
て成膜することが高活性化の点で有効であることを知見
した。
ターゲット式スパッタリング法により光触媒膜、特に酸
化チタン膜を作製すること、この場合、好ましくは不活
性ガスと酸素分子を有するガスからの酸素ガスとの容量
比を２：１〜１：３としてスパッタリングを行うこと、
更に好ましくはターゲットに対する投入パワーを高くし
て成膜することが高活性化の点で有効であることを知見
した。
【０００９】即ち、対向ターゲット式スパッタリング法
は、特公昭６２−５６５７５号、同６３−２０３０４
号、特公平３−１８１０号公報等で公知の手法であり、
対向ターゲット式スパッタリング法で垂直磁気記録薄膜
などを成膜している。そして、この方法によれば、結晶
性の良好な膜を形成し得ることが記載されている。
は、特公昭６２−５６５７５号、同６３−２０３０４
号、特公平３−１８１０号公報等で公知の手法であり、
対向ターゲット式スパッタリング法で垂直磁気記録薄膜
などを成膜している。そして、この方法によれば、結晶
性の良好な膜を形成し得ることが記載されている。
【００１０】ところで、触媒活性が高い酸化チタン膜を
得るためにはアナターゼ型の結晶系がリッチである必要
があるが、酸化チタンの成膜に当り、種々の方法で結晶
性の高い薄膜を形成することはできるものの、得られた
結晶系はルチル型のものが多いため、光触媒効果が低い
ものである。ところが、対向ターゲット式スパッタリン
グ法により酸化チタンを成膜した場合、低温でアナター
ゼリッチの光触媒膜を作製することができ、特にアルゴ
ンガスと酸素ガスとの比率を上記の比率とすることによ
り、アナターゼ型結晶がよりリッチな光触媒膜を形成し
得ること、また、投入パワーを高くすることで膜質を粗
くし、表面積を大きくすることができるので、触媒活性
をより高くし得ることを知見し、本発明をなすに至った
ものである。
得るためにはアナターゼ型の結晶系がリッチである必要
があるが、酸化チタンの成膜に当り、種々の方法で結晶
性の高い薄膜を形成することはできるものの、得られた
結晶系はルチル型のものが多いため、光触媒効果が低い
ものである。ところが、対向ターゲット式スパッタリン
グ法により酸化チタンを成膜した場合、低温でアナター
ゼリッチの光触媒膜を作製することができ、特にアルゴ
ンガスと酸素ガスとの比率を上記の比率とすることによ
り、アナターゼ型結晶がよりリッチな光触媒膜を形成し
得ること、また、投入パワーを高くすることで膜質を粗
くし、表面積を大きくすることができるので、触媒活性
をより高くし得ることを知見し、本発明をなすに至った
ものである。
【００１１】従って、本発明は下記光触媒膜及びその作
製方法を提供する。 請求項１：酸素分子を有するガスを含有する不活性ガス
中で金属ターゲットを用いてリアクティブスパッタリン
グを行うことによって得られる金属酸化物膜表面に金属
イオンをドーピングしてなることを特徴とする光触媒
膜。 請求項２：金属イオンが、白金、ニッケル、クロム、コ
バルト、錫、ニオブ、タンタル、銅、セリウム、鉛、
鉄、バナジウム、金、銀、ジルコニウム、ナトリウム、
アルミニウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、
マンガン、亜鉛、ガリウム、セレン、モリブデン、イン
ジウム、ストロンチウム、テルル、バリウム、タングス
テン、ビスマス、及びイットリウムから選ばれる１種又
は２種以上である請求項１記載の光触媒膜。 請求項３：上記金属酸化物膜を、互いに対向するターゲ
ット間のスパッタ空間の側方に基板を配置し、該基板上
にスパッタ膜を形成する対向ターゲット式スパッタリン
グ法にて形成した請求項１又は２記載の光触媒膜。 請求項４：金属酸化物膜が酸化チタンである請求項１、
２又は３記載の光触媒膜。 請求項５：酸素分子を有するガスを含有する不活性ガス
中で金属ターゲットを用いてリアクティブスパッタリン
グを行って基板上に金属酸化物を形成した後、この金属
酸化物膜表面にイオン注入法により金属イオンをドーピ
ングすることを特徴とする光触媒膜の作製方法。 請求項６：金属イオンが、白金、ニッケル、クロム、コ
バルト、錫、ニオブ、タンタル、銅、セリウム、鉛、
鉄、バナジウム、金、銀、ジルコニウム、ナトリウム、
アルミニウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、
マンガン、亜鉛、ガリウム、セレン、モリブデン、イン
ジウム、ストロンチウム、テルル、バリウム、タングス
テン、ビスマス、及びイットリウムから選ばれる１種又
は２種以上である請求項５記載の方法。 請求項７：上記スパッタリングを、互いに対向するター
ゲット間のスパッタ空間の側方に基板を配置し、該基板
上にスパッタ膜を形成する対向ターゲット式スパッタリ
ング法にて行うようにした請求項５又は６記載の方法。 請求項８：不活性ガスと酸素分子を有するガスからの酸
素ガスとの比率を容量比で２：１〜１：３とした請求項
７記載の方法。 請求項９：ターゲットに対する投入パワーを１．３Ｗ／
ｃｍ2以上とした請求項７又は８記載の方法。 請求項１０：ターゲットがチタンであり、金属酸化物膜
が酸化チタンである請求項７、８又は９記載の方法。
製方法を提供する。 請求項１：酸素分子を有するガスを含有する不活性ガス
中で金属ターゲットを用いてリアクティブスパッタリン
グを行うことによって得られる金属酸化物膜表面に金属
イオンをドーピングしてなることを特徴とする光触媒
膜。 請求項２：金属イオンが、白金、ニッケル、クロム、コ
バルト、錫、ニオブ、タンタル、銅、セリウム、鉛、
鉄、バナジウム、金、銀、ジルコニウム、ナトリウム、
アルミニウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、
マンガン、亜鉛、ガリウム、セレン、モリブデン、イン
ジウム、ストロンチウム、テルル、バリウム、タングス
テン、ビスマス、及びイットリウムから選ばれる１種又
は２種以上である請求項１記載の光触媒膜。 請求項３：上記金属酸化物膜を、互いに対向するターゲ
ット間のスパッタ空間の側方に基板を配置し、該基板上
にスパッタ膜を形成する対向ターゲット式スパッタリン
グ法にて形成した請求項１又は２記載の光触媒膜。 請求項４：金属酸化物膜が酸化チタンである請求項１、
２又は３記載の光触媒膜。 請求項５：酸素分子を有するガスを含有する不活性ガス
中で金属ターゲットを用いてリアクティブスパッタリン
グを行って基板上に金属酸化物を形成した後、この金属
酸化物膜表面にイオン注入法により金属イオンをドーピ
ングすることを特徴とする光触媒膜の作製方法。 請求項６：金属イオンが、白金、ニッケル、クロム、コ
バルト、錫、ニオブ、タンタル、銅、セリウム、鉛、
鉄、バナジウム、金、銀、ジルコニウム、ナトリウム、
アルミニウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、
マンガン、亜鉛、ガリウム、セレン、モリブデン、イン
ジウム、ストロンチウム、テルル、バリウム、タングス
テン、ビスマス、及びイットリウムから選ばれる１種又
は２種以上である請求項５記載の方法。 請求項７：上記スパッタリングを、互いに対向するター
ゲット間のスパッタ空間の側方に基板を配置し、該基板
上にスパッタ膜を形成する対向ターゲット式スパッタリ
ング法にて行うようにした請求項５又は６記載の方法。 請求項８：不活性ガスと酸素分子を有するガスからの酸
素ガスとの比率を容量比で２：１〜１：３とした請求項
７記載の方法。 請求項９：ターゲットに対する投入パワーを１．３Ｗ／
ｃｍ2以上とした請求項７又は８記載の方法。 請求項１０：ターゲットがチタンであり、金属酸化物膜
が酸化チタンである請求項７、８又は９記載の方法。
【００１２】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の光触媒膜は、上述したように、酸素分子を有す
るガスを含有する不活性ガス中で金属ターゲットを用い
てリアクティブスパッタリングを行うことにより形成さ
れた金属酸化物膜表面（光触媒膜表面）にイオン注入法
にて金属イオンを注入したものである。
本発明の光触媒膜は、上述したように、酸素分子を有す
るガスを含有する不活性ガス中で金属ターゲットを用い
てリアクティブスパッタリングを行うことにより形成さ
れた金属酸化物膜表面（光触媒膜表面）にイオン注入法
にて金属イオンを注入したものである。
【００１３】ここで、スパッタリングは公知の方法にて
行うことができ、通常のマグネトロンスパッタリング法
等にて形成することができるが、特には対向ターゲット
式スパッタリング法を採用することが好ましい。
行うことができ、通常のマグネトロンスパッタリング法
等にて形成することができるが、特には対向ターゲット
式スパッタリング法を採用することが好ましい。
【００１４】この対向ターゲット式スパッタリング装置
としては、公知の装置を用いることができ、例えば図１
に示す装置を使用し得る。即ち、図１において、１は内
部を脱気真空可能な装置本体で、この装置本体１内に一
対の金属ターゲット２，２が互いに所定間隔離間対向し
て配置されたものである。これらターゲット２，２は、
それぞれ支持部３ａ，３ａを有するホールド３，３に保
持され、これらホールド３，３を介して直流電源（スパ
ッタ電源）４の陰極に接続されていると共に、上記ター
ゲット２，２の背後に磁石５，５が互いに異なる磁極が
対向するように配置され、上記ターゲット２，２間のス
パッタ空間６にターゲット２，２に対して垂直方向の磁
界が発生するようになっている。そして、上記スパッタ
空間の側方には、スパッタ膜を形成すべき基板７が配置
されたものである。なお、８は基板７を所定方向に移動
可能に支持する支持部材である。
としては、公知の装置を用いることができ、例えば図１
に示す装置を使用し得る。即ち、図１において、１は内
部を脱気真空可能な装置本体で、この装置本体１内に一
対の金属ターゲット２，２が互いに所定間隔離間対向し
て配置されたものである。これらターゲット２，２は、
それぞれ支持部３ａ，３ａを有するホールド３，３に保
持され、これらホールド３，３を介して直流電源（スパ
ッタ電源）４の陰極に接続されていると共に、上記ター
ゲット２，２の背後に磁石５，５が互いに異なる磁極が
対向するように配置され、上記ターゲット２，２間のス
パッタ空間６にターゲット２，２に対して垂直方向の磁
界が発生するようになっている。そして、上記スパッタ
空間の側方には、スパッタ膜を形成すべき基板７が配置
されたものである。なお、８は基板７を所定方向に移動
可能に支持する支持部材である。
【００１５】上記のような装置を用いてスパッタリング
を行い、基板上に光触媒膜を形成するに際し、使用する
金属ターゲットとしては、光触媒作用を有する金属酸化
物ＭｅＯx（ＭｅはＡｌ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｉｎ，Ｍ
ｇ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｚｎ等の金属を示し、ｘは金属の種類
によって異なるが、０〜１０、好ましくは０〜５の範囲
の正数であり、ｘは必ずしも金属の価数に相当していな
くてもよい）を得るための金属酸化物に対応した金属が
選定されるが、特には酸化チタン膜を形成するチタンが
好ましい。
を行い、基板上に光触媒膜を形成するに際し、使用する
金属ターゲットとしては、光触媒作用を有する金属酸化
物ＭｅＯx（ＭｅはＡｌ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｉｎ，Ｍ
ｇ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｚｎ等の金属を示し、ｘは金属の種類
によって異なるが、０〜１０、好ましくは０〜５の範囲
の正数であり、ｘは必ずしも金属の価数に相当していな
くてもよい）を得るための金属酸化物に対応した金属が
選定されるが、特には酸化チタン膜を形成するチタンが
好ましい。
【００１６】また、上記スパッタリングを行う上で真空
度は０．１〜１００ｍＴｏｒｒ、特に１〜３０ｍＴｏｒ
ｒとした後、不活性ガスと酸素分子を有するガスが導入
される。ここで、上記スパッタ空間に供給される酸素分
子を有するガス（酸化性ガス）としては、公知のガスを
使用することができ、具体的には、酸素、オゾン、空
気、水等が挙げられ、通常は酸素が用いられる。また、
不活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴンなどを用いる
ことができ、特に工業的に安価なアルゴンが好適に使用
し得る。
度は０．１〜１００ｍＴｏｒｒ、特に１〜３０ｍＴｏｒ
ｒとした後、不活性ガスと酸素分子を有するガスが導入
される。ここで、上記スパッタ空間に供給される酸素分
子を有するガス（酸化性ガス）としては、公知のガスを
使用することができ、具体的には、酸素、オゾン、空
気、水等が挙げられ、通常は酸素が用いられる。また、
不活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴンなどを用いる
ことができ、特に工業的に安価なアルゴンが好適に使用
し得る。
【００１７】この場合、不活性ガスと酸素分子を有する
ガスとは、不活性ガスと酸素ガスとの比率が２：１〜
１：３、特に１．５：１〜１：２（容量比）となるよう
に導入することが好ましい。これにより酸化チタンを成
膜する場合は高活性のアナターゼ型リッチの酸化チタン
結晶を形成し得る。上記比率を逸脱すると、ルチル型結
晶が多くなるおそれがある。なお、上記ガスの流量は、
チャンバーの大きさ、カソードの数などにより適宜選定
されるが、不活性ガスと酸素分子を有するガスとの合計
量で、通常２〜１０００ｃｃ／ｍｉｎ程度である。
ガスとは、不活性ガスと酸素ガスとの比率が２：１〜
１：３、特に１．５：１〜１：２（容量比）となるよう
に導入することが好ましい。これにより酸化チタンを成
膜する場合は高活性のアナターゼ型リッチの酸化チタン
結晶を形成し得る。上記比率を逸脱すると、ルチル型結
晶が多くなるおそれがある。なお、上記ガスの流量は、
チャンバーの大きさ、カソードの数などにより適宜選定
されるが、不活性ガスと酸素分子を有するガスとの合計
量で、通常２〜１０００ｃｃ／ｍｉｎ程度である。
【００１８】投入電力も適宜選定されるが、高い投入電
力とすることが好ましく、例えば２枚の直径１００ｍｍ
のターゲットを用いた場合、４００ワット以上、特に８
００ワット以上とすることが推奨され、この場合、ター
ゲット面積当りのエネルギー量を１．３Ｗ／ｃｍ2以
上、好ましくは２．６Ｗ／ｃｍ2以上、特に５．１Ｗ／
ｃｍ2以上とすることが推奨され、これにより得られる
光触媒膜の膜質を粗くすると共に、表面積を大きくでき
るので、光触媒膜の性能を更に向上させることができ
る。この場合、供給電力が４００ワット未満、ターゲッ
ト面積当りのエネルギー量が１．３Ｗ／ｃｍ2未満であ
ると、活性の高い光触媒膜を得ることができなくなる場
合がある。
力とすることが好ましく、例えば２枚の直径１００ｍｍ
のターゲットを用いた場合、４００ワット以上、特に８
００ワット以上とすることが推奨され、この場合、ター
ゲット面積当りのエネルギー量を１．３Ｗ／ｃｍ2以
上、好ましくは２．６Ｗ／ｃｍ2以上、特に５．１Ｗ／
ｃｍ2以上とすることが推奨され、これにより得られる
光触媒膜の膜質を粗くすると共に、表面積を大きくでき
るので、光触媒膜の性能を更に向上させることができ
る。この場合、供給電力が４００ワット未満、ターゲッ
ト面積当りのエネルギー量が１．３Ｗ／ｃｍ2未満であ
ると、活性の高い光触媒膜を得ることができなくなる場
合がある。
【００１９】なお、電源は、図示の例では直流電流であ
るが、これに限られず、例えば高周波電源等を使用する
ことができ、また装置の構成も図示の例に限定されるも
のではない。
るが、これに限られず、例えば高周波電源等を使用する
ことができ、また装置の構成も図示の例に限定されるも
のではない。
【００２０】更に、スパッタリングのその他の条件は公
知の条件でよく、例えばスパッタリング時の圧力は１ｍ
Ｔｏｒｒ〜１Ｔｏｒｒとし得、金属酸化物膜（光触媒
膜）が形成される基板の種類、金属酸化物膜の膜厚など
も適宜選定される。
知の条件でよく、例えばスパッタリング時の圧力は１ｍ
Ｔｏｒｒ〜１Ｔｏｒｒとし得、金属酸化物膜（光触媒
膜）が形成される基板の種類、金属酸化物膜の膜厚など
も適宜選定される。
【００２１】上記金属酸化物膜表面に金属イオンを注入
させる場合のイオン注入方法、イオン注入装置として
は、公知の方法、装置を用いることができ、注入条件も
公知の条件とし得るが、イオン加速電圧は１０〜１００
ｋｅＶ程度とし、イオン注入量を１×１０15〜１×１０
18個／ｃｍ2程度とすることが好ましい。
させる場合のイオン注入方法、イオン注入装置として
は、公知の方法、装置を用いることができ、注入条件も
公知の条件とし得るが、イオン加速電圧は１０〜１００
ｋｅＶ程度とし、イオン注入量を１×１０15〜１×１０
18個／ｃｍ2程度とすることが好ましい。
【００２２】この場合、注入金属イオンとしては、白
金、ニッケル、クロム、コバルト、錫、ニオブ、タンタ
ル、銅、セリウム、鉛、鉄、バナジウム、金、銀、ジル
コニウム、ナトリウム、アルミニウム、マグネシウム、
カリウム、カルシウム、マンガン、亜鉛、ガリウム、セ
レン、モリブデン、インジウム、ストロンチウム、テル
ル、バリウム、タングステン、ビスマス、及びイットリ
ウムから選ばれる１種又は２種以上とすることができ、
中でも白金、ニッケル、クロム、コバルト、錫、ニオ
ブ、タンタルが好ましい。
金、ニッケル、クロム、コバルト、錫、ニオブ、タンタ
ル、銅、セリウム、鉛、鉄、バナジウム、金、銀、ジル
コニウム、ナトリウム、アルミニウム、マグネシウム、
カリウム、カルシウム、マンガン、亜鉛、ガリウム、セ
レン、モリブデン、インジウム、ストロンチウム、テル
ル、バリウム、タングステン、ビスマス、及びイットリ
ウムから選ばれる１種又は２種以上とすることができ、
中でも白金、ニッケル、クロム、コバルト、錫、ニオ
ブ、タンタルが好ましい。
【００２３】以上のようにして得られる金属酸化物膜か
らなる光触媒膜は、公知の光触媒膜と同様にして使用す
ることができ、例えばこの光触媒膜に光を照射すること
によって光触媒が励起し、殺菌、脱臭等の作用を発揮す
るもので、水浄化、空気浄化、消臭、油分の分解などに
用いることができる。
らなる光触媒膜は、公知の光触媒膜と同様にして使用す
ることができ、例えばこの光触媒膜に光を照射すること
によって光触媒が励起し、殺菌、脱臭等の作用を発揮す
るもので、水浄化、空気浄化、消臭、油分の分解などに
用いることができる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、高い触媒活性を有する
光触媒膜を作製することができる。
光触媒膜を作製することができる。
【００２５】
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
【００２６】〔実施例１、比較例１〕図１に示すような
対向ターゲット式スパッタリング装置を使用し、基材と
して５×５ｃｍ2のガラス板を用い、金属ターゲットと
して直径１００ｍｍのチタンターゲットをそれぞれ配置
し、酸素ガス５ｃｃ／ｍｉｎ、アルゴンガス５ｃｃ／ｍ
ｉｎを供給した後、装置本体内圧力を５ｍＴｏｒｒと
し、供給電力３ｋＷ、６０分間の条件下で成膜を行い、
厚さ３０００Åの酸化チタン膜を得た。
対向ターゲット式スパッタリング装置を使用し、基材と
して５×５ｃｍ2のガラス板を用い、金属ターゲットと
して直径１００ｍｍのチタンターゲットをそれぞれ配置
し、酸素ガス５ｃｃ／ｍｉｎ、アルゴンガス５ｃｃ／ｍ
ｉｎを供給した後、装置本体内圧力を５ｍＴｏｒｒと
し、供給電力３ｋＷ、６０分間の条件下で成膜を行い、
厚さ３０００Åの酸化チタン膜を得た。
【００２７】この酸化チタン膜の表面近傍にＰｔイオン
をイオン注入装置によりイオン加速電圧７０ｋｅＶでイ
オン注入量１×１０17個／ｃｍ2注入した。
をイオン注入装置によりイオン加速電圧７０ｋｅＶでイ
オン注入量１×１０17個／ｃｍ2注入した。
【００２８】比較例としては、上記イオン注入を行わな
い以外は上記と同様にしてガラス板上に酸化チタン膜を
形成した。
い以外は上記と同様にしてガラス板上に酸化チタン膜を
形成した。
【００２９】これらの光触媒体を２２ｍｌアマランス
（赤色顔料）溶液（３ｍｇ／ｌ）中に浸し、２５０Ｗ超
高圧水銀灯（３００ｍｎ以下カット）を照射して、その
濃度変化をＵＶ−可視光度計で測定し、アマランスの分
解率を求めた。結果を表１に示す。
（赤色顔料）溶液（３ｍｇ／ｌ）中に浸し、２５０Ｗ超
高圧水銀灯（３００ｍｎ以下カット）を照射して、その
濃度変化をＵＶ−可視光度計で測定し、アマランスの分
解率を求めた。結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】〔実施例２、比較例２〕５×５ｃｍ2のス
テンレス板を用いる以外は実施例１と同様にして酸化チ
タン膜を形成し、次いでその表面近傍にＮｉイオンをイ
オン注入装置によりイオン加速電圧６０ｋｅＶでイオン
注入量２×１０17個／ｃｍ2注入した。
テンレス板を用いる以外は実施例１と同様にして酸化チ
タン膜を形成し、次いでその表面近傍にＮｉイオンをイ
オン注入装置によりイオン加速電圧６０ｋｅＶでイオン
注入量２×１０17個／ｃｍ2注入した。
【００３２】比較例は、イオン注入を行わない以外は上
記実施例と同様にしてステンレス板上に酸化チタン膜を
形成した。
記実施例と同様にしてステンレス板上に酸化チタン膜を
形成した。
【００３３】次に、実施例１と同様にしてアマランスの
分解率を求めた。結果を表２に示す。
分解率を求めた。結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
【００３５】以上の結果より、本発明法によれば、光触
媒活性の非常に高い薄膜を形成し得ることが認められ
た。
媒活性の非常に高い薄膜を形成し得ることが認められ
た。
【図１】本発明の実施に用いる対向ターゲット式スパッ
タリング装置の一例を示す概略図である。
タリング装置の一例を示す概略図である。
１ 装置本体 ２ 金属ターゲット ３ ホールド ３ａ 支持部 ４ 直流電源 ５ 磁石 ６ スパッタ空間 ７ 基板 ８ 支持部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｃ 14/48 Ｃ２３Ｃ 14/48 Ｚ
Claims (10)
- 【請求項１】 酸素分子を有するガスを含有する不活性
ガス中で金属ターゲットを用いてリアクティブスパッタ
リングを行うことによって得られる金属酸化物膜表面に
金属イオンをドーピングしてなることを特徴とする光触
媒膜。 - 【請求項２】 金属イオンが、白金、ニッケル、クロ
ム、コバルト、錫、ニオブ、タンタル、銅、セリウム、
鉛、鉄、バナジウム、金、銀、ジルコニウム、ナトリウ
ム、アルミニウム、マグネシウム、カリウム、カルシウ
ム、マンガン、亜鉛、ガリウム、セレン、モリブデン、
インジウム、ストロンチウム、テルル、バリウム、タン
グステン、ビスマス、及びイットリウムから選ばれる１
種又は２種以上である請求項１記載の光触媒膜。 - 【請求項３】 上記金属酸化物膜を、互いに対向するタ
ーゲット間のスパッタ空間の側方に基板を配置し、該基
板上にスパッタ膜を形成する対向ターゲット式スパッタ
リング法にて形成した請求項１又は２記載の光触媒膜。 - 【請求項４】 金属酸化物膜が酸化チタンである請求項
１、２又は３記載の光触媒膜。 - 【請求項５】 酸素分子を有するガスを含有する不活性
ガス中で金属ターゲットを用いてリアクティブスパッタ
リングを行って基板上に金属酸化物を形成した後、この
金属酸化物膜表面にイオン注入法により金属イオンをド
ーピングすることを特徴とする光触媒膜の作製方法。 - 【請求項６】 金属イオンが、白金、ニッケル、クロ
ム、コバルト、錫、ニオブ、タンタル、銅、セリウム、
鉛、鉄、バナジウム、金、銀、ジルコニウム、ナトリウ
ム、アルミニウム、マグネシウム、カリウム、カルシウ
ム、マンガン、亜鉛、ガリウム、セレン、モリブデン、
インジウム、ストロンチウム、テルル、バリウム、タン
グステン、ビスマス、及びイットリウムから選ばれる１
種又は２種以上である請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 上記スパッタリングを、互いに対向する
ターゲット間のスパッタ空間の側方に基板を配置し、該
基板上にスパッタ膜を形成する対向ターゲット式スパッ
タリング法にて行うようにした請求項５又は６記載の方
法。 - 【請求項８】 不活性ガスと酸素分子を有するガスから
の酸素ガスとの比率を容量比で２：１〜１：３とした請
求項７記載の方法。 - 【請求項９】 ターゲットに対する投入パワーを１．３
Ｗ／ｃｍ2以上とした請求項７又は８記載の方法。 - 【請求項１０】 ターゲットがチタンであり、金属酸化
物膜が酸化チタンである請求項７、８又は９記載の方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9252884A JPH1192176A (ja) | 1997-07-22 | 1997-09-02 | 光触媒膜及びその作製方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21126997 | 1997-07-22 | ||
| JP9-211269 | 1997-07-22 | ||
| JP9252884A JPH1192176A (ja) | 1997-07-22 | 1997-09-02 | 光触媒膜及びその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1192176A true JPH1192176A (ja) | 1999-04-06 |
Family
ID=26518533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9252884A Pending JPH1192176A (ja) | 1997-07-22 | 1997-09-02 | 光触媒膜及びその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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