[發明專利]復合光觸媒及光觸媒材料

在審

• 申請號: 201380049418.5
• 申請日: 2013-09-20
• 公開（公告）號: CN104755166A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 德留弘優;奧中早百合
• 申請（專利權）人: TOTO株式會社
• 主分類號: B01J35/02
• 分類號: B01J35/02;B01J23/648;B01J37/08;C01B3/04;C01B13/02
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

技術領域

本發明涉及如下復合光觸媒，其包含可進行利用可見光的水的光分解反應的產氫用光觸媒粒子及產氧用光觸媒粒子。此外，本發明還涉及將包含可利用可見光進行水的光分解反應的產氫用光觸媒粒子及產氧用光觸媒粒子的光觸媒層固定于基材上的光觸媒材料。

背景技術

可見光應答型光觸媒是可利用太陽光中大量包含的可見光線的光觸媒。該可見光應答型光觸媒可期待應用于有機物的光分解、通過水的光分解的氫制造。其中，以氫的制造為目標的水分解用光觸媒作為用于利用了可再生能源的氫制造方法的光觸媒而受到關注。其結果，對可得到高活性的水分解用光觸媒的需求逐年提高。

作為具有可見光應答性的水分解用光觸媒，已知銠摻雜鈦酸鍶(Rh-SrTiO₃)通過水的光分解的產氫能力非常高。此外，已知將產氧用光觸媒粒子與Rh-SrTiO₃粒子組合的Z?Scheme型系統如下，通過向因PH調節而使該2種粒子形成相互凝集狀態的水懸浮液照射可見光，可在完全水分解反應下以0.1％以上的高能量轉換效率產生氫及氧(Sasaki等，J.Phys.Chem.C?17536～17542頁，2009年(非專利文獻1))。

已知以往上述Rh-SrTiO₃通過固相反應法、水熱合成法制作，在上述方法中進行在1000℃左右下燒成的高結晶化處理。已知由此得到的Rh-SrTiO₃粒子的一次粒徑為數百nm～數μm左右，在可見光照射下顯示出高產氫能力。另一方面，為了使Rh-SrTiO₃粒子具有更高活性，希望有Rh-SrTiO₃粒子的比表面積增大即微細結晶的Rh-SrTiO₃粒子。此外，使具有高產氫能力的Rh-SrTiO₃粒子與產氧用光觸媒粒子復合，使用該復合光觸媒，從而可望提高完全水分解反應的轉換效率。

此外，在日本特開2012-187520號公報(專利文獻2)中記載了如下水分解用光觸媒固定化物，其為在基材上具有光觸媒層的水分解用光觸媒固定化物，所述光觸媒層包含含有Ga、Zn、Ti、La、Ta及Ba原子的氮化物或氮氧化物的可見光應答型光學半導體、該光學半導體所承載的助催化劑和選自二氧化硅、氧化鋁及氧化鈦中的至少一個以上的親水性無機材料。根據該文獻，通過在光觸媒層中使可見光應答型光觸媒與親水性無機材料共存，水分解反應時，不僅可使水侵入到光觸媒層的表面附近，還能侵入到內部，同時由親水性表面使生成的氣體難于附著于光觸媒層，其結果可促進生成的氣體向氣相中的擴散。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2012-056947號公報

專利文獻2：日本特開2012-187520號公報

非專利文獻

非專利文獻1：Sasaki等、J.Phys.Chem.C?17536～17542頁、2009年

發明內容

本發明者此次得到了如下見解，實現了兼顧高結晶性和一次粒子微細化的可見光應答型光觸媒粒子的制造，通過將此種微細的產氫用可見光應答型光觸媒粒子與產氧用可見光應答型光觸媒粒子組合，可得到產氫能力高的復合光觸媒，優選為水分解用可見光應答型復合光觸媒。此外，還得到了如下見解，將此種微細的產氫用光觸媒粒子與產氧用光觸媒粒子固定于基材上，其結果可得到產氫能力高的光觸媒材料。本發明是基于所述見解的發明。

因此，本發明的目的在于，提供使兼顧高結晶性和一次粒子微細化的產氫用可見光應答型光觸媒粒子與產氧用可見光應答型光觸媒粒子相互接觸而形成的產氫能力高的復合光觸媒。此外，本發明的目的還在于，將兼顧高結晶性和一次粒子微細化的產氫用可見光應答型光觸媒粒子和產氧用可見光應答型光觸媒粒子固定于基材上的產氫能力高的光觸媒材料。

而且，本發明的復合光觸媒的特征在于，包含一次粒徑為100nm以下的產氫用可見光應答型光觸媒粒子和產氧用可見光應答型光觸媒粒子，產氫用可見光應答型光觸媒粒子與產氧用可見光應答型光觸媒粒子相互接觸。此外，本發明的光觸媒材料的特征還在于，包含基材和固定于該基材上而形成的光觸媒層，光觸媒層包含一次粒徑為100nm以下的產氫用可見光應答型光觸媒粒子和產氧用可見光應答型光觸媒粒子，產氫用可見光應答型光觸媒粒子與產氧用可見光應答型光觸媒粒子相互接觸。

根據本發明的復合光觸媒及光觸媒材料，可得到在可見光照射下體現高的光觸媒活性的可進行水分解的復合光觸媒及光觸媒材料。

附圖說明