JPH0610923B2 - 酸化チタン結晶の導電性材料及びその製法 - Google Patents

酸化チタン結晶の導電性材料及びその製法

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JPH0610923B2 JP61193067A JP19306786A JPH0610923B2 JP H0610923 B2 JPH0610923 B2 JP H0610923B2 JP 61193067 A JP61193067 A JP 61193067A JP 19306786 A JP19306786 A JP 19306786A JP H0610923 B2 JPH0610923 B2 JP H0610923B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，光学素子，電気素子，ガス検出素子および電
気化学電極などに適用し得る酸化チタン結晶の導電性材
料及びその製法に関するものである。
〔従来技術〕
淡黄色で透明な電気的に絶縁特性を有する酸化チタン
（ＴｉＯ２）結晶を，真空中またはＨ２ガスやＣＯガス
などの還元性ガス中で加熱すると，ＴｉＯ２結晶が還元
されて，青色または黒かっ色で導電特性を有するＴｉＯ
２結晶の導電性材料になる。このようなＴｉＯ２結晶の
導電特性材料は電子工業や化学工業の分野で，機能材料
として，従来から広く実用されている。
しかしながら、このような従来のＴｉＯ２結晶の導電性
材料は，ＴｉＯ２結晶全体を還元性の雰囲気中で加熱し
て製造されるので，ＴｉＯ２結晶全体が還元されて，結
晶全体が導電特性を有するようになるために，使用目的
に応じて，所定の領域だけが導電性になっているＴｉＯ
２結晶が必要な場合には，全体が導電性のＴｉＯ２結晶
から，切断や研摩などの加工によって製造しなければな
らず、所望の導電特性のＴｉＯ２結晶を得ることが難し
いばかりでなく，加工時の煩雑さや破損および不要な物
質の付着など，実用上の不都合が生じていた。
〔目的〕
本発明は、このような従来のＴｉＯ２結晶の導電性材料
における問題点を解決し，所定の領域に所定の導電特性
を有するようなＴｉＯ２結晶の導電性材料及びその製法
を提供することを目的とするものである。
ところで本発明は、不活性なキャリアガスに酸化性のガ
スと還元性のガスを加えた混合雰囲気ガス中で，ＴｉＯ
２結晶を所定の温度範囲に加熱保持したとき，ＴｉＯ２
結晶に触媒金属が担持されている場合と，担持されてい
ない場合とでは，ＴｉＯ２結晶の導電特性が著しく変化
するという現象を応用したものである。
すなわち，ＴｉＯ２結晶の〔００１〕結晶軸（以下，
“Ｃ軸”とする）方向と交差する表面の所定位置に，Ｐ
ｔ，ＰｄまたはＲｈなどの触媒金属を担持したＴｉＯ２
結晶と，担持しないＴｉＯ２結晶とを，Ｎ２ガス，Ａｒ
ガスまたはＨｅガスなどの不活性なキャリアガスに，酸
化性のガスとしてＯ２ガスおよび還元性のガスとしてＨ
２ガスとＣＯガスの片方または両方を加えた混合雰囲気
ガス中で，加熱保持すると，ＴｉＯ２結晶の導電特性が
次のようになることが確かめられた。
従来は、後述するような通常の現象が認められている。
すなわち、前記混合雰囲気ガス中でＴｉＯ２結晶を温度
６５０℃以上に加熱保持したとき，または前記混合雰囲
気ガスを予め酸化触媒などで反応させて平衡ガス組成に
した平衡雰囲気ガス中でＴｉＯ２結晶を温度３００℃以
上に加熱保持したときには，ＴｉＯ２結晶に触媒金属が
担持されているか否かによらず、前記混合雰囲気ガス中
のＯ２ガス濃度が，Ｏ２ガスとＨ２ガスおよびＣＯガス
とが反応するときの化学量論比（Ｏ２ガス濃度／（Ｈ２
ガス濃度＋ＣＯガス濃度）＝1/2）組成濃度よりも小さ
いときは（一般には還元性雰囲気として区分される），
ＴｉＯ２結晶は表面から還元されて，青色または黒かっ
色で導電特性を有する領域が形成され，一方前記混合雰
囲気ガス中のＯ２ガス濃度が前記化学量論比組成濃度よ
りも大きいときは（一般には酸化性雰囲気として区分さ
れる），ＴｉＯ２結晶は表面から酸化されて導電性が減
少し，より導電性の低い領域または淡黄色で絶縁特性を
有する領域が形成される。これは，還元性雰囲気で還元
反応が進み，酸化性雰囲気で酸化反応が進むという，一
般的な現象と対応する。
しかし、本発明にあっては、前記混合雰囲気ガス中のＯ
２ガス濃度Ｍo2およびＨ２ガス濃度ＭH2およびＣＯガス
濃度Ｍcoが、不活性なキャリアガス（例えば、Ｎ２ガ
ス，Ａｒガス等）の約１０％以下の場合（低濃度で低温
であるため気相状態では反応しない。）で、かつ条件 度が前記化学量論比組成濃度よりも小さく，一般には還
元性雰囲気として区分される），または，前記混合雰囲
気ガス中の各成分ガス濃度が条件 満足するとき（このとき， となり，Ｏ２ガス濃度が前記化学量論比組成濃度よりも
大きく，一般には酸化性雰囲気として区分される），Ｔ
ｉＯ２結晶を温度範囲が３００℃以上で５５０℃以下の
温度に加熱して保持すると，触媒金属が担持されている
ＴｉＯ２結晶の場合には，触媒金属が担持されている表
面部からＴｉＯ２結晶内部のＣ軸方向の領域に青色で導
電特性を有する領域が形成される。
一方、触媒金属が担持されていないＴｉＯ２結晶の場合
には，触媒金属が担持されていない表面部からＴｉＯ２
結晶内部のＣ軸方向の領域により導電性の低い領域また
は絶縁特性を有する領域が形成されるという一般に予想
される現象とは異なる現象になることが確認された。本
発明における上記特異な現象は、希薄な酸化性のガスお
よび還元性のガスを含むガス雰囲気中であって触媒金属
の不存在下、低濃度で低温の気相状態では反応しない。
しかし、触媒金属の存在下ではその存在部位に酸化性の
ガスまたは還元性のガスが吸着する状態で反応するとい
う触媒反応機能を奏するのである。このため、前記酸化
性のガスと還元性のガスを含むガス雰囲気中では互いが
気相状態にあって反応することはないのである。
本発明のＴｉＯ２結晶の導電性材料の製法は，ＴｉＯ２
結晶を所定の混合雰囲気ガス中で，所定の温度範囲に加
熱保持したとき，触媒金属が担持された表面部からＣ軸
方向の結晶内部の領域に導電特性を有する領域が形成さ
れ，触媒金属を担持しない表面部からＣ軸方向の結晶内
部の領域により導電性の低い領域または絶縁特性を有す
る領域が形成されるという前記のような現象を応用した
もので，ＴｉＯ２結晶の表面の所定位置に触媒金属を担
持して，所望の導電性を有する領域を形成して成るもの
である。
〔発明の構成〕
本発明における酸化チタン結晶の導電性材料は，酸化チ
タン結晶の表面の所定領域を白金、パラジウム、ロジウ
ム及びイリジウムの少なくとも１種を含む触媒を担持す
る部位と担持しない部位とに配分し、各部位を３００〜
６００℃の温度範囲で該触媒により反応が促進される酸
化性のガスと還元性のガスを含むガス雰囲気中に保持し
前記触媒を担持する部位を反応させることにより前記酸
化チタン結晶の内部の所定領域に該酸化チタン結晶の
〔００１〕結晶軸方向に平行な面を境界として導電特性
を有する領域を形成すると共に、前記触媒を担持しない
部位を反応させないことにより比抵抗が該導電特性を有
する領域の比抵抗の１．５倍以上である導電性の低いま
たは絶縁特性を有する領域をそれぞれ形成しこれら１組
以上有するのである。
また、本発明における酸化チタン結晶の導電性材料の製
法は、酸化チタン結晶の表面の所定領域を白金、パラジ
ウム、ロジウム及びイリジウムの少なくとも１種を含む
触媒を担持する部位と担持しない部位とに配分する工程
と、各部位を３００〜６００℃の温度範囲で該触媒によ
り反応が促進される酸化性のガスと還元性のガスを含む
ガス雰囲気中に保持し前記触媒を担持する部位を反応さ
せることにより前記酸化チタン結晶の内部の所定領域を
該酸化チタン結晶の〔００１〕結晶軸方向に平行な面を
境界として導電特性を有する領域を形成すると共に、前
記触媒を担持しない部位を反応させないことにより導電
性の低いまたは絶縁特性を有する領域を形成する工程と
からなる。
さらに、本発明の酸化チタン結晶の導電性材料及びその
製法は酸化性ガスとして濃度ＭO2の酸素ガスを、還元性
ガスとして濃度ＭH2の水素ガスまたは濃度ＭH2の水素ガ
スと濃度ＭCOの一酸化炭素ガスとの混合ガスを、それぞ
れ の条件を満足するように含むガス雰囲気とすることもで
きる。
〔発明の作用効果〕
前記本発明の酸化チタン結晶の導電性材料の製法にあっ
ては，Ｎ２ガス１０００cc／分（毎分当たり１０００cc
の流量）のキャリアガスに，Ｏ２ガス１０cc／分とＨ２
ガス４０cc／分を加えた混合雰囲気ガスＧ中で，ＴｉＯ
２結晶を温度５００℃に加熱保持すると，白金触媒が担
持されているＴｉＯ２結晶の表面から結晶内部のＣ軸方
向の領域に，比抵抗１０００Ωcm以下の青色で導電性を
有する導電性領域を形成することができる。
また，白金触媒が担持されていないＴｉＯ２結晶の表面
から，結晶内部のＣ軸方向の領域に，比抵抗１０５Ωcm
以上の（導電性が小さい）絶縁性領域を形成することが
できる。
さらに，ＴｉＯ２結晶の所定位置に白金触媒を担持して
前記加熱処理するか，またはそのような処理を組み合わ
せることにより，結晶内部の所定領域に所定の導電特性
を有するＴｉＯ２結晶の導電性材料を製造することがで
きる。
前記のようにＴｉＯ２結晶の導電特性が変化する機構に
ついては次のように考えられる。
キャリアガスで希釈されたＯ２ガスとＨ２ガスは，温度
５００℃程度に加熱されても，そのままでは反応速度が
遅く，十分に反応しないが，触媒が関与すると反応が促
進されることから，前記したように，Ｎ２ガス１０００
cc／分にＯ２ガス１０cc／分とＨ２ガス４０cc／分を加
えた混合雰囲気ガスＧ中で，ＴｉＯ２結晶を温度５００
℃に加熱したとき，白金触媒が担持されていないＴｉＯ
２結晶の表面部では，Ｏ２ガスとＨ２ガスとは十分に反
応せず，ＴｉＯ２結晶は雰囲気ガス中のＯ２ガス作用で
酸化されて，導電性が減少（比抵抗が増加）するが，白
金触媒が担持されているＴｉＯ２結晶の表面部では，Ｏ
２ガスとＨ２ガスとの反応過程で生じるＨ原子またはＨ
＋イオンがＴｉＯ２結晶のＣ軸方向に選択的に早く拡散
し，それらがドナーとして作用するために，Ｎ型半導体
であるＴｉＯ２結晶の導電性が増加（比抵抗が減少）す
るという機構によるものと考えられる。
また，前記本発明における混合雰囲気ガスの組成，Ｔｉ
Ｏ２結晶の加熱温度および触媒金属の担持方法などを，
下記のように変化させても前述とほぼ同様の効果が得ら
れる。
すなわち，前記本発明における混合雰囲気ガスＧの代わ
りに，Ｎ２ガス１０００cc／分（毎分当たり１０００cc
の流量）のキャリアガスに，Ｏ２ガス１０cc／分および
Ｈ２ガス３０cc／分とＣＯガス１０cc／分を加えた混合
雰囲気ガスＧ１や，Ｎ２ガス２０００cc／分のキャリア
ガスに，Ｏ２ガス１０cc／分およびＨ２ガスとＣＯガス
を任意の割合で混合した混合ガスを２０cc／分から２０
０cc／分の範囲で加えた混合雰囲気ガスＧ２など，混合
雰囲気ガス中のＯ２ガス濃度ＭO2およびＨ２ガス濃度Ｍ
H2とＣＯガス濃度ＭCOが，条件２・ＭO2≦（ＭH2＋
ＭCO）＞２０・ＭO2を満足するような，Ｏ２ガス濃度が
化学量論比組成濃度よりも不足な（一般には還元性の）
混合雰囲気ガスを用いても，前記本発明のＴｉＯ２結晶
の導電性材料を製造することができる。
また，前記本発明における混合雰囲気ガスＧの代わり
に，Ｎ２ガス１０００cc／分のキャリアガスに，Ｏ２ガ
ス１０cc／分およびＨ２ガス１５cc／分を加えた混合雰
囲気ガスＧ３や，ＡｒガスまたはＨｅガス２０００cc／
分のキャリアガスに，Ｏ２ガス２０cc／分およびＨ２ガ
ス２０cc／分とＣＯガス１０cc／分を加えた混合雰囲気
ガスＧ４など，混合雰囲気ガス中のＯ２ガス濃度ＭO2お
よびＨ２ガス濃度ＭH2とＣＯガス濃度ＭCOが，条件（Ｍ
H2＋ＭCO）＜２・ＭO2＜ＯH2＋（ＭH2＋ＭCO）を満足す
るような，Ｏ２ガス濃度が化学量論比組成濃度よりも過
剰な（一般には酸化性の）混合雰囲気ガスを用いても，
前記本発明のＴｉＯ２結晶の導電性材料を製造できる。
前記本発明において，ＴｉＯ２結晶を温度５００℃に加
熱して保持したが，加熱温度を３００℃以上から５５０
℃以下の範囲の温度にしても，保持時間を調整すること
によって，前記本発明におけると同様に，ＴｉＯ２結晶
の導電性材料を製造することができる。
前記本発明において，塩化白金酸（Ｈ２ＰｔＣｌ6．Ｈ
２Ｏ）溶液を用いて白金触媒を担持したが，塩化パラジ
ウム（ＰｄＣｌ２）溶液を用いてパラジウム触媒を担持
しても，塩化ロジウム（ＲｈＣｌ３）溶液を用いてロジ
ウム触媒を担持しても，塩化イリジウム（ＩｒＣｌ３）
溶液を用いてイリジウム触媒を担持しても，前記本発明
におけると同様に，ＴｉＯ２結晶の導電性材料を製造す
ることができる。
このような，本発明の酸化チタン結晶の導電性材料によ
れば，光学素子として表面に露出しない内部の所定領域
だけを青色で所定の導電特性にした構造や，電気抵抗素
子として主要な抵抗部を内部領域に形成し，電極部だけ
を表面に露出させた構造のものが実現できるので，水溶
液中や燃焼排気ガス中などの使用環境においても，不都
合な物質の付着による特性変化を防止することができ
る。
また，ガス検出素子や電気化学電極として化学反応に適
した形状と所定の導電特性を有する領域および電気結線
用の抵抗損失が少ない導電性の良い領域とを一体的に形
成したものが得られるなど，使用目的に応じて最適な構
造の導電性材料が製造できる。
〔実施例〕
以下，本発明における酸化チタン結晶の導電性材料及び
その製法を実施例に基づき説明する。
第１図は本発明実施例に用いた円板状のＴｉＯ２結晶の
導電性材料を示す図であり，第１図は平面図，第２図は
中心線Ｉ−Ｉを含む第１図中II−II線断面図である。
ＴｉＯ２結晶は，直径１６mm，厚さ３mmの円板状単結晶
で，厚さ方向が〔００１〕結晶軸（以下，“Ｃ軸”とす
る）方向，上表面２および下表面２’が（００１）結晶
面に平行な面になっており，表面を粒径１μのＳｉＣ研
摩材で研摩した後，超音波洗浄で清浄にしてある。
〔第１実施例〕 第３図及び第４図は本発明の第１実施例を示す図で，第
３図はＴｉＯ２結晶試料９，第４図はＴｉＯ２結晶試料
９のそれぞれ中心軸Ｉ−Ｉを含む断面図である。
ＴｉＯ２結晶試料９には，ＴｉＯ２結晶１の上表面２の
中心部に位置する直径８mmの円形状塗布上面３に，塩化
白金酸（Ｈ2ＰｔＣｌ6．６Ｈ2Ｏ）１００mgを蒸留水１
０ccに溶かした塩化白金酸溶液Ｓを塗布した塩化白金酸
４が付着しており，上表面２の周辺部に位置する無塗布
上面５および下表面２’には塩化白金酸は付着していな
い。
このＴｉＯ２結晶試料９を，Ｎ２ガス１０００cc／分
（毎分当たり１０００ccの流量）のキャリアガスに，Ｏ
２ガス１０cc／分およびＨ２ガス４０cc／分を加えた混
合雰囲気ガスＧを流動させた直径４cmの石英管内に配置
した後，電気炉で石英管と混合雰囲気ガスＧおよびＴｉ
Ｏ２結晶試料９を温度５００℃に加熱して２００分間保
持した後，混合雰囲気ガスＧ中で室温まで冷却した後，
石英管内から取り出して，ＴｉＯ２結晶試料１０を得
た。
ＴｉＯ２結晶試料１０において，ＴｉＯ２結晶１１には
上表面１２の中心部に位置する担持上面１３に，塩化白
金酸が分解して生じた白金触媒１４が担持されており，
この担持上面１３からＴｉＯ２結晶１１内部のＣ軸方向
に厚さが１００μ以上でＴｉＯ２結晶１１の厚さの4/5
以下の領域１６に青色で比抵抗が１００Ωcm以下の導電
性を有する導電性領域１６が形成されており，上表面１
２の周辺部に位置する白金触媒が担持されていない無担
持上面１５からＴｉＯ２結晶１１内部のＣ軸方向にＴｉ
Ｏ２結晶１１の厚さ全体にわたった領域１７１および担
持上面１３からＴｉＯ２結晶１１内部のＣ軸方向にある
中心部下面１３’の近傍領域１７２に，比抵抗が１０５
Ωcm以上の（導電性が小さい）絶縁性領域１７が形成さ
れている。
〔第２実施例〕 第５図及び第６図は本発明の第２実施例を示す図で，第
５図はＴｉＯ２結晶試料２９，第６図はＴｉＯ２結晶試
料３０のそれぞれ中心軸Ｉ−Ｉを含む断面図である。
ＴｉＯ２結晶試料２９には，前記ＴｉＯ２結晶１と同一
のＴｉＯ２結晶２１の上表面２２および下表面２２’の
中心部に位置する直径８mmの円形状の塗布上面２３およ
び塗布下面２３’に，前記塩化白金酸溶液Ｓを塗布した
塩化白金酸２４および２４’が付着しており，上表面２
２および下表面２２’の周辺部に位置する無塗布上面２
５および無塗布下面２５’には塩化白金酸は付着してい
ない。
このＴｉＯ２結晶試料２９を，前記第１実施例における
処理行程と同様にして，前記混合雰囲気ガスＧを流動さ
せた雰囲気中で温度５００℃に加熱して２００分間保持
した後，室温まで冷却して，ＴｉＯ２結晶試料３０を得
た。
ＴｉＯ２結晶試料３０において，ＴｉＯ２結晶３１に
は，上表面３２および下表面３２’の中心部に位置する
担持上面３３および担持下面３３’に塩化白金酸が分解
して生じた白金触媒３４および３４’が担持されてお
り，この担持上面３３及び担持下面３３’からＴｉＯ２
結晶３１内部のＣ軸方向にＴｉＯ２結晶３１の厚さ全体
にわたった領域３６に青色で比抵抗が１００Ωcm以下の
導電性を有する導電性領域３６が形成されており，白金
触媒が担持されていない上表面３２および下表面３２’
の周辺部に位置する無担持上面３５および無担持下面３
５’からＴｉＯ２結晶３１内部のＣ軸方向にＴｉＯ２結
晶３１の厚さ全体にわたった領域３７に比抵抗が１０５
Ωcm以上の（導電性が小さい）絶縁性領域３７が形成さ
れている。
〔第３実施例〕 第７図及び第８図は本発明の第３実施例を示す図で，第
７図はＴｉＯ２結晶試料４９，第８図はＴｉＯ２結晶試
料５０のそれぞれ中心軸Ｉ−Ｉを含む断面図である。
ＴｉＯ２結晶試料４９は，前記本発明第２実施例におけ
る前記ＴｉＯ２結晶試料３０の下表面３２’を粒径１μ
のＳｉＣ研摩材で研摩して白金触媒３４’を除去した
後，表面を超音波洗浄で清浄にしたもので，ＴｉＯ２結
晶４１の上表面４２の中心部に位置する担持上面４３に
白金触媒４４が担持されており，上表面４２の周辺部に
位置する無担持上面４５および下表面４２’には白金触
媒が担持されておらず，また担持上面４３および無担持
上面４５からＴｉＯ２結晶４１内部のＣ軸方向に厚さ全
体にわたった領域４６および領域４７にそれぞれ導電性
領域４６および絶縁体領域４７を有している。
このＴｉＯ２結晶試料４９を，前記本発明第１実施例に
おける処理行程と同様にして，前記混合雰囲気ガスＧを
流動させた雰囲気中で温度５００℃に加熱して１００分
間保持した後，室温まで冷却して，ＴｉＯ２結晶試料５
０を得た。
ＴｉＯ２結晶試料５０において，ＴｉＯ２結晶５１には
上表面５２中心部の白金触媒５４が担持されている担持
上面５３からＴｉＯ２結晶５１内部のＣ軸方向に厚さが
１００μ以上でＴｉＯ２結晶５１の厚さの4/5以下の領
域５６に青色で比抵抗が１００Ωcm以下の導電性を有す
る導電性領域５６が形成されており，上表面５２周辺部
に位置する白金触媒が担持されていない担持上面５５か
らＴｉＯ２結晶５１内部のＣ軸方向にＴｉＯ２結晶５１
の厚さ全体にわたった領域５７１，および担持上面５３
からＴｉＯ２結晶５１内部のＣ軸方向にある白金触媒を
除去した触媒除去下面５３’の近傍領域５７２に，比抵
抗が１０５Ωcm以上の（導電性が小さい）絶縁性領域５
７が形成されている。
〔第４実施例〕 第９図及び第１０図は本発明の第４実施例を示す図で，
第９図はＴｉＯ２結晶試料６９，第１０図はＴｉＯ２結
晶試料７０のそれぞれ中心軸Ｉ−Ｉを含む断面図であ
る。
ＴｉＯ２結晶試料６９は，前記本発明第２実施例におけ
る前記ＴｉＯ２結晶試料３０の上表面３２および下表面
３２’を粒径１μのＳｉＣ研摩材で研摩して白金触媒３
４および３４’を除去した後，表面を超音波洗浄で清浄
にしたもので，ＴｉＯ２結晶６１の上表面６２および下
表面６２’の中心部に位置する触媒除去上面６５および
触媒除去下面６５’からＴｉＯ２結晶６１内部のＣ軸方
向に厚さ全体にわたった領域６６に導電性領域６６を有
し，その他の領域６７に絶縁性領域６７を有している。
このＴｉＯ２結晶試料６９を，前記本発明第１実施例に
おける処理行程と同様にして，前記混合雰囲気ガスＧを
流動させた雰囲気中で温度５００℃に加熱して１５分間
保持した後，室温まで冷却して，ＴｉＯ２結晶試料７０
を得た。
ＴｉＯ２結晶試料７０において，ＴｉＯ２結晶７１は，
比抵抗が１００Ωcm以下の導電性を有する導電性領域７
６および比抵抗が１０５Ωcm以上の（導電性が小さい）
絶縁性領域７７を有しており，該導電性領域７６は，上
表面７２および下表面７２’の中心部に位置する触媒除
去上面７５および触媒除去下面７５’から１００μ以上
離れたＴｉＯ２結晶７１内部のＣ軸方向にある厚さがＴ
ｉＯ２結晶７１の厚さの1/5以上の領域７６であり，該
絶縁性領域７７は，前記ＴｉＯ２結晶試料６９における
ＴｉＯ２結晶６１の絶縁性領域６７に対応するＴｉＯ２
結晶７１の領域７７１および触媒除去上面７５および触
媒除去下面７５’からＴｉＯ２結晶７１内部のＣ軸方向
に厚さが１００μ以上でＴｉＯ２結晶７１の厚さの1/3
以下の領域７７２および領域７７２’からなっている。
〔第５実施例〕 第１１図及び第１２図は本発明の第５実施例を示す図
で，第１１図はＴｉＯ２結晶試料８９，第１２図はＴｉ
Ｏ２結晶試料９０のそれぞれ中心軸Ｉ−Ｉを含む断面図
である。
ＴｉＯ２結晶試料８９は，前記本発明第４実施例におけ
るＴｉＯ２結晶試料６９のＴｉＯ２結晶６１と同一のＴ
ｉＯ２結晶８１から形成したもので，ＴｉＯ２結晶８１
の上表面８２および下表面８２’にある触媒除去上面８
５および触媒除去下面８５’の中心部に位置する直径３
mmの円形状の塗布上面８３および塗布下面８３’に，前
記塩化白金溶液Ｓを塗布して付着させた塩化白金酸８４
および８４’を有し，また前記ＴｉＯ２結晶試料６９に
おけるＴｉＯ２結晶６１の導電性領域６６および絶縁性
領域６７に対応するＴｉＯ２結晶８１の領域８６および
領域８７に導電性領域８６および絶縁性領域８７を有し
ている。
このＴｉＯ２結晶試料８９を，前記本発明第１実施例に
おける処理工程と同様にして，前記混合雰囲気ガスＧを
流動させた雰囲気中で温度５００℃に加熱して１５分間
保持した後，室温まで冷却してＴｉＯ２結晶試料９０を
得た。
ＴｉＯ２結晶試料９０において，ＴｉＯ２結晶９１に
は，上表面９２および下表面９２’の中心部に位置する
担持上面９３および担持下面９３’に塩化白金酸が分解
して生じた白金触媒９４および９４’が担持されてい
る。
また，このＴｉＯ２結晶９１には，比抵抗が１００Ωcm
以下の導電性を有する導電性領域９６及び比抵抗が１０
５Ωcm以上の（導電性が小さい）絶縁性領域９７が形成
されており，該導電性領域９６は，上表面９２の触媒除
去上面９５および下表面９２’の触媒除去下面９５’か
ら１００μ以上離れたＴｉＯ２結晶９１内部のＣ軸方向
にある厚さがＴｉＯ２結晶９１の厚さ1/5以上の領域９
６１，および白金触媒９４の担持上面９３および白金触
媒９４’の担持下面９３’からＴｉＯ２結晶９１内部の
Ｃ軸方向に（厚さが１００μ以上で）前記領域９６１に
達するまでの領域９６２および領域９６２’からなって
おり，該絶縁性領域９７は，前記ＴｉＯ２試料８９にお
けるＴｉＯ２結晶８１の絶縁性領域８７に対応するＴｉ
Ｏ２結晶９１の領域９７１および触媒除去上面９５およ
び触媒除去下面９５’からＴｉＯ２結晶９１内部のＣ軸
方向に厚さが１００μ以上でＴｉＯ２結晶９１の厚さの
1/3以下の領域から前記導電性の領域９６２および領域
９６２’を除いた領域９７２および領域９７２’から成
っている。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第２図は本発明の実施例に用いたＴｉＯ２結
晶を示すもので，第１図は平面図，第２図は中心軸Ｉ−
Ｉを含む第１図中II−II線断面図，第３図及び第４図は
本発明の第１実施例を示すもので，第３図はＴｉＯ２結
晶試料９を，第４図はＴｉＯ２結晶試料１０をそれぞれ
示す断面図，第５図及び第６図は本発明の第２実施例を
示すもので，第５図はＴｉＯ２結晶試料２９を，第６図
はＴｉＯ２結晶試料３０をそれぞれ示す断面図，第７図
及び第８図は本発明の第３実施例を示すもので，第７図
はＴｉＯ２結晶試料４９を，第８図はＴｉＯ２結晶試料
５０をそれぞれ示す断面図，第９図及び第１０図は本発
明の第４実施例を示すもので，第９図はＴｉＯ２結晶試
料６９を，第１０図はＴｉＯ２結晶試料７０をそれぞれ
示す断面図，第１１図及び第１２図は本発明の第５実施
例を示すもので，第１１図はＴｉＯ２結晶試料８９を，
第１２図はＴｉＯ２結晶試料９０をそれぞれ示す断面図
であっていずれも中心軸Ｉ−Ｉを含む断面図である。 図中 １ ……ＴｉＯ２結晶，２ ……上表面， ２’……下表面，３ ……塗布上面， ４ ……塩化白金酸，５ ……無塗布上面 ９ ……ＴｉＯ２結晶試料，１３……担持上面， １６……導電性領域，１７……絶縁性領域

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】酸化チタン結晶の表面の所定領域を白金、
    パラジウム、ロジウム及びイリジウムの少なくとも１種
    を含む触媒を担持する部位と担持しない部位とに配分
    し、各部位を３００〜６００℃の温度範囲で該触媒によ
    り反応が促進される酸化性のガスと還元性のガスを含む
    ガス雰囲気中に保持し前記触媒を担持する部位を反応さ
    せることにより前記酸化チタン結晶の内部の所定領域に
    該酸化チタン結晶の〔００１〕結晶軸方向に平行な面を
    境界として導電特性を有する領域を形成すると共に、前
    記触媒を担持しない部位を反応させないことにより比抵
    抗が該導電特性を有する領域の比抵抗の１．５倍以上で
    ある導電性の低いまたは絶縁特性を有する領域をそれぞ
    れ形成しこれら１組以上有することを特徴とする酸化チ
    タン結晶の導電性材料。
  2. 【請求項２】酸化チタン結晶の表面の所定領域を白金、
    パラジウム、ロジウム及びイリジウムの少なくとも１種
    を含む触媒を担持する部位と担持しない部位とに配分す
    る工程と、各部位を３００〜６００℃の温度範囲で該触
    媒により反応が促進される酸化性のガスと還元性のガス
    を含むガス雰囲気中に保持し前記触媒を担持する部位を
    反応させることにより前記酸化チタン結晶の内部の所定
    領域を該酸化チタン結晶の〔００１〕結晶軸方向に平行
    な面を境界として導電特性を有する領域を形成すると共
    に、前記触媒を担持しない部位を反応させないことによ
    り導電性の低いまたは絶縁特性を有する領域を形成する
    工程とからなることを特徴とする酸化チタン結晶の導電
    性材料の製法。
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