JPH0649677A - 光触媒電極およびその製造方法、光触媒電極反応促進方法、光触媒電極洗浄方法 - Google Patents
光触媒電極およびその製造方法、光触媒電極反応促進方法、光触媒電極洗浄方法Info
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- JPH0649677A JPH0649677A JP4207637A JP20763792A JPH0649677A JP H0649677 A JPH0649677 A JP H0649677A JP 4207637 A JP4207637 A JP 4207637A JP 20763792 A JP20763792 A JP 20763792A JP H0649677 A JPH0649677 A JP H0649677A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 反応物の中に安定に保持して全体に行き届く
ように光を照射し、効率よく光エネルギー吸収できるよ
うにした光触媒電極およびその製造方法を提供するこ
と。また、反応生成物が電極表面から速やかに離脱でき
るようにした光触媒電極反応促進方法を提供すること。
さらに、電極表面に付着する汚染物質を容易に除去でき
るようにした光触媒電極洗浄方法を提供すること。 【構成】 金属と半導体との組み合わせによる多孔質の
光触媒電極２１が成形される。微細なマトリックス構造
をもつ両者は固く結合している。この光触媒電極２１は
還元性の強い材料がアノード２２、酸化性の強い材料が
カソード２３の極性を呈する。結合域を除いて空隙２４
が保たれ、光触媒反応の生成物が流動するときの通路と
なる。
ように光を照射し、効率よく光エネルギー吸収できるよ
うにした光触媒電極およびその製造方法を提供するこ
と。また、反応生成物が電極表面から速やかに離脱でき
るようにした光触媒電極反応促進方法を提供すること。
さらに、電極表面に付着する汚染物質を容易に除去でき
るようにした光触媒電極洗浄方法を提供すること。 【構成】 金属と半導体との組み合わせによる多孔質の
光触媒電極２１が成形される。微細なマトリックス構造
をもつ両者は固く結合している。この光触媒電極２１は
還元性の強い材料がアノード２２、酸化性の強い材料が
カソード２３の極性を呈する。結合域を除いて空隙２４
が保たれ、光触媒反応の生成物が流動するときの通路と
なる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光触媒反応に用いられる
光触媒電極、およびその製造方法、光触媒電極反応促進
方法、光触媒電極洗浄方法に関する。
光触媒電極、およびその製造方法、光触媒電極反応促進
方法、光触媒電極洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体と金属とからなる一対の電極のう
ち、該半導体部分に光を照射すると電極表面上で酸化・
還元反応が起こることが一般に知られている（「セラミ
ックス」VOL21 ，NO4 ，P326〜333 川合知二，チタニア
の光エネルギー変換作用) 。たとえば、二酸化チタンと
白金からなる一対の電極を電解質水溶液中に設置し、二
酸化チタンに光を照射すると水を分解する作用があり、
（「Nature」VOL238， P37〜38、A.Fujishima and K.Ho
nda ，Electrochemical Photolysis of water ata semi
conductor electrode) 、このような現象はいわゆる本
多・藤嶋効果と呼ばれて知られている。さらに、白金、
パラジウムや酸化ルテニウムを担持した二酸化チタン粉
末に光を照射すると、水が分解され水素と酸素が発生す
ることが確認されている。（「Chemical Physics Lette
r 」VOL72 ，P87 〜89 T.Kawai andT.Sakata ，Photoca
talytic decomposition of gaseous water over Ｔｉ
Ｏ2and ＴｉＯ2 −ＲｕＯ2 surfaces，1980）。電極を
微粉末にすることにより、光の吸収面積を大きくできる
と同時に、水との接触面積を大きくできることが知られ
ている。
ち、該半導体部分に光を照射すると電極表面上で酸化・
還元反応が起こることが一般に知られている（「セラミ
ックス」VOL21 ，NO4 ，P326〜333 川合知二，チタニア
の光エネルギー変換作用) 。たとえば、二酸化チタンと
白金からなる一対の電極を電解質水溶液中に設置し、二
酸化チタンに光を照射すると水を分解する作用があり、
（「Nature」VOL238， P37〜38、A.Fujishima and K.Ho
nda ，Electrochemical Photolysis of water ata semi
conductor electrode) 、このような現象はいわゆる本
多・藤嶋効果と呼ばれて知られている。さらに、白金、
パラジウムや酸化ルテニウムを担持した二酸化チタン粉
末に光を照射すると、水が分解され水素と酸素が発生す
ることが確認されている。（「Chemical Physics Lette
r 」VOL72 ，P87 〜89 T.Kawai andT.Sakata ，Photoca
talytic decomposition of gaseous water over Ｔｉ
Ｏ2and ＴｉＯ2 −ＲｕＯ2 surfaces，1980）。電極を
微粉末にすることにより、光の吸収面積を大きくできる
と同時に、水との接触面積を大きくできることが知られ
ている。
【０００３】さらに、電極を微粉末にしたことによる現
象面の特徴は、二酸化チタン表面の電場勾配によって生
じるエネルギーレベルの分布が粒径によって制限され、
電子と正孔が移動し易くなることである。電極表面にお
いて、水は室温で水素と酸素とに分解される。
象面の特徴は、二酸化チタン表面の電場勾配によって生
じるエネルギーレベルの分布が粒径によって制限され、
電子と正孔が移動し易くなることである。電極表面にお
いて、水は室温で水素と酸素とに分解される。
【０００４】半導体として二酸化チタン，担持金属とし
て白金を用いた光触媒電極を例にとり、水の分解につい
て以下に説明する。図７は二酸化チタン１微粉末に白金
２を担持させた光触媒電極３の模式図である。この電極
３は２種の材料で１対をなし、１０分の数μｍから数μ
ｍの直径をもつ球状の微粉末であり、リード部をもたな
い。二酸化チタン１に光４を照射すると、光４のエネル
ギーを二酸化チタン１が吸収し、二酸化チタン１の内部
に電子５と正孔６が生成する。その様子を図８に示す。
電極３を水７中あるいは水蒸気雰囲気中に置き、光４を
照射すると価電子帯８にある電子５が伝導帯９へ励起さ
れて価電子帯８には正孔６が生成する。生成した電子５
および正孔６の一部は半導体表面に移動し、電子５は還
元反応１０、正孔６は酸化反応１１に各々使われる。こ
のとき、白金２は還元反応１０を促進させるための触媒
電極として作用する。
て白金を用いた光触媒電極を例にとり、水の分解につい
て以下に説明する。図７は二酸化チタン１微粉末に白金
２を担持させた光触媒電極３の模式図である。この電極
３は２種の材料で１対をなし、１０分の数μｍから数μ
ｍの直径をもつ球状の微粉末であり、リード部をもたな
い。二酸化チタン１に光４を照射すると、光４のエネル
ギーを二酸化チタン１が吸収し、二酸化チタン１の内部
に電子５と正孔６が生成する。その様子を図８に示す。
電極３を水７中あるいは水蒸気雰囲気中に置き、光４を
照射すると価電子帯８にある電子５が伝導帯９へ励起さ
れて価電子帯８には正孔６が生成する。生成した電子５
および正孔６の一部は半導体表面に移動し、電子５は還
元反応１０、正孔６は酸化反応１１に各々使われる。こ
のとき、白金２は還元反応１０を促進させるための触媒
電極として作用する。
【０００５】水の分散に用いる光触媒電極の模式図を図
９に示す。光触媒電極３を水７あるいは電解質水溶液と
ともにガラスのフラスコに入れ、光４を照射すると、電
極からガス（水素１２および酸素１３）が発生する。
９に示す。光触媒電極３を水７あるいは電解質水溶液と
ともにガラスのフラスコに入れ、光４を照射すると、電
極からガス（水素１２および酸素１３）が発生する。
【０００６】そのほか光触媒作用として、この電極がさ
まざまな分野に応用されるものと考えられている。たと
えば、有機物の分離、殺菌や脱臭などである。いずれも
金属を担持した半導体電極の強力な酸化・還元反応を利
用した光触媒作用である。
まざまな分野に応用されるものと考えられている。たと
えば、有機物の分離、殺菌や脱臭などである。いずれも
金属を担持した半導体電極の強力な酸化・還元反応を利
用した光触媒作用である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記したように半導体
と金属からなる光触媒電極は、微粉末の形で用いられて
いる。この光触媒電極によって水あるいは水蒸気を分散
するには、光触媒電極を光透過性の容器に入れて、水や
水蒸気の中に保持しなければならない。
と金属からなる光触媒電極は、微粉末の形で用いられて
いる。この光触媒電極によって水あるいは水蒸気を分散
するには、光触媒電極を光透過性の容器に入れて、水や
水蒸気の中に保持しなければならない。
【０００８】水の分解においては、一般に、微粉末電極
を水と共にガラスの容器に入れて、容器を通して光照射
する。電極は水よりも比重が大きいので、ガラス容器の
底に溜まることになる。したがって、電極の微粉末は厚
く堆積し易く、電極全体として光を効率的に吸収するこ
とができない。
を水と共にガラスの容器に入れて、容器を通して光照射
する。電極は水よりも比重が大きいので、ガラス容器の
底に溜まることになる。したがって、電極の微粉末は厚
く堆積し易く、電極全体として光を効率的に吸収するこ
とができない。
【０００９】また、水蒸気を分解するときには、微粉末
電極を水蒸気中に保持しなければならない。たとえば、
光透過性の容器に電極微粉末を入れて、水蒸気を満たす
か、光透過性の皿に電極微粉末を載せて、水蒸気中に保
持する方法が採られる。このような場合にも、電極微粉
末は底に堆積し易く、電極全体として光の効率的な吸収
が難しくなる。
電極を水蒸気中に保持しなければならない。たとえば、
光透過性の容器に電極微粉末を入れて、水蒸気を満たす
か、光透過性の皿に電極微粉末を載せて、水蒸気中に保
持する方法が採られる。このような場合にも、電極微粉
末は底に堆積し易く、電極全体として光の効率的な吸収
が難しくなる。
【００１０】光触媒作用を利用した多くの反応系につい
て、同様のことがいえる。すなわち、光触媒電極の粉末
は反応系の中に、堆積させるか薄く拡げるが、粉体ゆえ
に厚さにバラツキが生じ均一な厚さを保つのが極めて難
しい。したがって、光を電極にむらなく照射し、効率的
に光エネルギーを電極に吸収させることができない。
て、同様のことがいえる。すなわち、光触媒電極の粉末
は反応系の中に、堆積させるか薄く拡げるが、粉体ゆえ
に厚さにバラツキが生じ均一な厚さを保つのが極めて難
しい。したがって、光を電極にむらなく照射し、効率的
に光エネルギーを電極に吸収させることができない。
【００１１】また、分散生成物が電極周辺に滞留するこ
とは、反応の進行上好ましくない。反応を速やかに進行
させるには速やかに電極表面に生成した分解生成物を離
脱させ反応物と入れ換える必要がある。
とは、反応の進行上好ましくない。反応を速やかに進行
させるには速やかに電極表面に生成した分解生成物を離
脱させ反応物と入れ換える必要がある。
【００１２】また、塵あいや高沸点物質などによって光
触媒電極が汚染されると、光の吸収能力が低下するの
で、随時、汚染物質を除去する必要がある。しかし、粉
体である光触媒電極の洗浄は、汚染物質と光触媒電極の
分離が難しい。たとえば、塵あいと光触媒電極とを選り
分けるのは難しい。
触媒電極が汚染されると、光の吸収能力が低下するの
で、随時、汚染物質を除去する必要がある。しかし、粉
体である光触媒電極の洗浄は、汚染物質と光触媒電極の
分離が難しい。たとえば、塵あいと光触媒電極とを選り
分けるのは難しい。
【００１３】そこで、本発明の目的は反応物の中に安定
に保持して全体に行き届くよう光を照射し、効率よく光
エネルギーを吸収できる光触媒電極およびその製造方法
を提供することにある。また、別の目的は反応生成物を
電極表面から速やかに離脱させることができる光触媒電
極反応促進方法を提供することにある。さらに、別の目
的は電極に付着して反応を低下させる汚染物質を容易に
取り除くことのできる光触媒電極洗浄方法を提供するこ
とにある。
に保持して全体に行き届くよう光を照射し、効率よく光
エネルギーを吸収できる光触媒電極およびその製造方法
を提供することにある。また、別の目的は反応生成物を
電極表面から速やかに離脱させることができる光触媒電
極反応促進方法を提供することにある。さらに、別の目
的は電極に付着して反応を低下させる汚染物質を容易に
取り除くことのできる光触媒電極洗浄方法を提供するこ
とにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光触媒電極
は内部に空隙を保って半導体と金属とからなる結合体を
構成し、双方の材料が示す還元性あるいは酸化性に従い
極性を決めるようにしたものである。
は内部に空隙を保って半導体と金属とからなる結合体を
構成し、双方の材料が示す還元性あるいは酸化性に従い
極性を決めるようにしたものである。
【００１５】また、光触媒媒極の製造方法は半導体微粉
末と金属微粉末とを混合し、次に、その微粉末混合体を
所望の形状に成形し、この後、成形形状を保って焼成す
るようにしたしたものである。
末と金属微粉末とを混合し、次に、その微粉末混合体を
所望の形状に成形し、この後、成形形状を保って焼成す
るようにしたしたものである。
【００１６】さらに別の発明に係る光触媒電極の製造方
法は半導体微粉末と金属微粉末とをバインダーとともに
混合し、次に、その微粉末混合体を所望の形状に成形
し、この後、成形形状を保って焼成し、このとき該バイ
ンダーを揮散させるようにしたものである。
法は半導体微粉末と金属微粉末とをバインダーとともに
混合し、次に、その微粉末混合体を所望の形状に成形
し、この後、成形形状を保って焼成し、このとき該バイ
ンダーを揮散させるようにしたものである。
【００１７】また、本発明に係る光触媒電極の反応促進
方法は光触媒作用を生じさせる流体中に光触媒電極を置
いて反応を進行させるにあたり、流体を流動させるよう
にしたものである。
方法は光触媒作用を生じさせる流体中に光触媒電極を置
いて反応を進行させるにあたり、流体を流動させるよう
にしたものである。
【００１８】さらに、別の発明に係る反応促進方法は光
触媒作用を生じさせる流体中に光触媒電極を置いて反応
を進行させるにあたり、光触媒電極を振動させるように
したものである。また、別の発明に係る洗浄方法は光触
媒電極に洗浄ガスあるいは洗浄液を噴射して電極汚染物
質を取り除くようにしたものである。
触媒作用を生じさせる流体中に光触媒電極を置いて反応
を進行させるにあたり、光触媒電極を振動させるように
したものである。また、別の発明に係る洗浄方法は光触
媒電極に洗浄ガスあるいは洗浄液を噴射して電極汚染物
質を取り除くようにしたものである。
【００１９】
【作用】本発明による光触媒電極は粉末を焼成したこと
により、反応物の中に安定に保持できるようになる。す
なわち、半導体および金属の粉末を混合し、型に収めて
加熱炉で焼成することによって気孔率の高い多孔質体に
焼き固める。これにより比重量が低下し、容易に反応物
の中に浮かせて保持することができる。
により、反応物の中に安定に保持できるようになる。す
なわち、半導体および金属の粉末を混合し、型に収めて
加熱炉で焼成することによって気孔率の高い多孔質体に
焼き固める。これにより比重量が低下し、容易に反応物
の中に浮かせて保持することができる。
【００２０】また、特に、薄いシート状に焼成すること
により、効率よく光を照射できるようになる。すなわ
ち、半導体および金属の粉末を混合し薄板状に成形し、
光を電極の内部まで行き渡らせることができる。
により、効率よく光を照射できるようになる。すなわ
ち、半導体および金属の粉末を混合し薄板状に成形し、
光を電極の内部まで行き渡らせることができる。
【００２１】また、本発明による光触媒電極の細孔を通
過するよう反応物を流すことによって、反応生成物を電
極表面から速やかに離脱させることができる。さらに、
光触媒電極を反応物中で振動させることによって、電極
表面を清浄に保つことができる。また、本発明による光
触媒電極は洗浄ガスあるいは洗浄液の中で塵あいその他
の汚染物質を容易に洗い流すことができる。
過するよう反応物を流すことによって、反応生成物を電
極表面から速やかに離脱させることができる。さらに、
光触媒電極を反応物中で振動させることによって、電極
表面を清浄に保つことができる。また、本発明による光
触媒電極は洗浄ガスあるいは洗浄液の中で塵あいその他
の汚染物質を容易に洗い流すことができる。
【００２２】
【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の実施例に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００２３】図１は金属と半導体との結合体であり、多
孔質の光触媒電極２１を示す。微細な金属と微細な半導
体とがマトリックス構造をもって結合している。金属と
半導体との組み合わせにより、還元性の強い方がアノー
ド２２になり、酸化性の強い方がカソード２３となる。
本図ではカソード２３の中にアノード２２が分散させら
れた状態で一体化されている。この光触媒電極２１を流
動性の反応物中に保持すると、マトリックス構造の空隙
２４を反応物が自由に流動することができる。この光触
媒電極２１に光を照射すると、アノード２２上で還元反
応を、カソード２３上で酸化反応を繰り返し、光触媒作
用を引き起こす。この光触媒反応の生成物もマトリック
ス構造の空隙２４を自由に流動することができる。たと
えば、この光触媒電極２１に水中または水蒸気中で光を
照射すると、アノード２２上で酸素が生成すると同時
に、カソード２３上で水素が生成する。
孔質の光触媒電極２１を示す。微細な金属と微細な半導
体とがマトリックス構造をもって結合している。金属と
半導体との組み合わせにより、還元性の強い方がアノー
ド２２になり、酸化性の強い方がカソード２３となる。
本図ではカソード２３の中にアノード２２が分散させら
れた状態で一体化されている。この光触媒電極２１を流
動性の反応物中に保持すると、マトリックス構造の空隙
２４を反応物が自由に流動することができる。この光触
媒電極２１に光を照射すると、アノード２２上で還元反
応を、カソード２３上で酸化反応を繰り返し、光触媒作
用を引き起こす。この光触媒反応の生成物もマトリック
ス構造の空隙２４を自由に流動することができる。たと
えば、この光触媒電極２１に水中または水蒸気中で光を
照射すると、アノード２２上で酸素が生成すると同時
に、カソード２３上で水素が生成する。
【００２４】このように成形された光触媒電極２１は金
属と半導体との結合が強まり、剛さが充分である。これ
は宙に浮かせて保持することができるので、光触媒電極
の全方向から光を吸収させることが可能になると同時
に、光触媒電極２１の全方向余すところなく反応物を流
動させることができる。したがって、効率よく光触媒電
極２１に光および反応物を供給させることができる。ま
た、反応物を光触媒電極２１の一方向より流動させるこ
とにより、生成物の除去と反応物の供給を速やかにし、
効率よく光触媒反応を生じさせることができる。たとえ
ば、光触媒作用による水の分散においては、水中あるい
は水蒸気中にこの光触媒電極２１を保持してある方向を
決めて水あるいは水蒸気を流動させることにより、新鮮
な水あるいは水蒸気が常に光触媒電極２１に供給され
る。光触媒反応で生成した水素と酸素は電極表面から速
やかに取り除かれる。
属と半導体との結合が強まり、剛さが充分である。これ
は宙に浮かせて保持することができるので、光触媒電極
の全方向から光を吸収させることが可能になると同時
に、光触媒電極２１の全方向余すところなく反応物を流
動させることができる。したがって、効率よく光触媒電
極２１に光および反応物を供給させることができる。ま
た、反応物を光触媒電極２１の一方向より流動させるこ
とにより、生成物の除去と反応物の供給を速やかにし、
効率よく光触媒反応を生じさせることができる。たとえ
ば、光触媒作用による水の分散においては、水中あるい
は水蒸気中にこの光触媒電極２１を保持してある方向を
決めて水あるいは水蒸気を流動させることにより、新鮮
な水あるいは水蒸気が常に光触媒電極２１に供給され
る。光触媒反応で生成した水素と酸素は電極表面から速
やかに取り除かれる。
【００２５】マトリックス構造をもつ光触媒電極の望ま
しい製造方法は、金属粉と半導体粉を混合して加熱炉内
で焼成する方法である。金属粉と半導体粉を適当な混合
比をもって混合し、双方の粉末を型に収めた後、焼結炉
で加熱する。このとき、金属粉と半導体粉は分散された
まま焼結される。したがって、任意の形状をした光触媒
電極に仕上げることができる。
しい製造方法は、金属粉と半導体粉を混合して加熱炉内
で焼成する方法である。金属粉と半導体粉を適当な混合
比をもって混合し、双方の粉末を型に収めた後、焼結炉
で加熱する。このとき、金属粉と半導体粉は分散された
まま焼結される。したがって、任意の形状をした光触媒
電極に仕上げることができる。
【００２６】次に、上記のものと異なる製造方法を説明
する。複数種類の金属を混合して加熱し、任意の種類の
金属を特定のガスと反応させ半導体に変えると同時に、
混合物を焼成する。この方法によっても、金属と半導体
とからなる多孔質の光触媒電極を得ることができる。
する。複数種類の金属を混合して加熱し、任意の種類の
金属を特定のガスと反応させ半導体に変えると同時に、
混合物を焼成する。この方法によっても、金属と半導体
とからなる多孔質の光触媒電極を得ることができる。
【００２７】さらに、別の製造方法を説明する。半導体
粉末と金属粉末をバインダーとともに混合した後、加熱
してバインダーを揮散させ、半導体と金属からなる多孔
質の光触媒電極を製造する。この方法で製造された光触
媒電極は混合時のバインダー部分が空隙になり、多孔質
で、かつ強固な結合体とすることができる。
粉末と金属粉末をバインダーとともに混合した後、加熱
してバインダーを揮散させ、半導体と金属からなる多孔
質の光触媒電極を製造する。この方法で製造された光触
媒電極は混合時のバインダー部分が空隙になり、多孔質
で、かつ強固な結合体とすることができる。
【００２８】さらに、別の製造方法を説明する。複数種
類の金属粉末をバインダーとともに混合した後、加熱す
ることによってバインダーを揮散させるとともに任意の
種類の金属を特定のガスと反応させて半導体に変える。
バインダーが揮散した部分の空隙となり、半導体と金属
が焼結して多孔質で、しかも強固な光触媒電極を得るこ
とができる。
類の金属粉末をバインダーとともに混合した後、加熱す
ることによってバインダーを揮散させるとともに任意の
種類の金属を特定のガスと反応させて半導体に変える。
バインダーが揮散した部分の空隙となり、半導体と金属
が焼結して多孔質で、しかも強固な光触媒電極を得るこ
とができる。
【００２９】上記の異なる製造方法により製造された光
触媒電極はいずれもマトリックス構造を有し、その空隙
を反応物および生成物が自由に流動でき、光照射によっ
て金属上および半導体上において光触媒反応を起こさせ
ることができる。
触媒電極はいずれもマトリックス構造を有し、その空隙
を反応物および生成物が自由に流動でき、光照射によっ
て金属上および半導体上において光触媒反応を起こさせ
ることができる。
【００３０】次に、効率よく光を電極に照射できるよう
な電極の形状および電極の製造方法について述べる。図
２は光触媒電極の外観を示す。光が電極の内部まで透過
するように、光触媒電極２１を薄い平板状に成形する。
上述した光触媒電極は多孔質で、微細な空隙を有するの
で、薄い平板状に成形することにより、その空隙を通し
て照射光が表面から内部まで届き、光エネルギーの効率
的な吸収を果たすことができる。
な電極の形状および電極の製造方法について述べる。図
２は光触媒電極の外観を示す。光が電極の内部まで透過
するように、光触媒電極２１を薄い平板状に成形する。
上述した光触媒電極は多孔質で、微細な空隙を有するの
で、薄い平板状に成形することにより、その空隙を通し
て照射光が表面から内部まで届き、光エネルギーの効率
的な吸収を果たすことができる。
【００３１】光触媒電極２１を薄い板状に製造する方法
を、以下図を参照して説明する。図３は半導体微粉末と
金属微粉末の混合物を薄い板状に成形した実施例であ
る。モータ２５と送りネジ２６とで駆動可能なテーブル
２７が左から右に移動する過程で、そのテーブル２７上
に置かれた耐熱プレート２８上に微粉末が薄板状に形成
される。まず第１工程として、図中左において光触媒電
極成分の微粉末２９を耐熱プレート２８上に散布する。
次に、図中中央においてカッター３０により、散布され
た微粉末２９の表面を摺り切る。同時に、カッター３０
に付着した微粉末をノズル３１により吸引して回収す
る。カッター３０はＡ方向に回転し、余分な微粉末２９
をすくい上げる。次に、図中右において微粉末２９の散
布厚さを測定する。レーザ変位計３２はＢ方向に可動
し、耐熱プレート２８上の微粉末２９の上部からレーザ
照射と反射光検知を行い、このときの厚さを計測する。
を、以下図を参照して説明する。図３は半導体微粉末と
金属微粉末の混合物を薄い板状に成形した実施例であ
る。モータ２５と送りネジ２６とで駆動可能なテーブル
２７が左から右に移動する過程で、そのテーブル２７上
に置かれた耐熱プレート２８上に微粉末が薄板状に形成
される。まず第１工程として、図中左において光触媒電
極成分の微粉末２９を耐熱プレート２８上に散布する。
次に、図中中央においてカッター３０により、散布され
た微粉末２９の表面を摺り切る。同時に、カッター３０
に付着した微粉末をノズル３１により吸引して回収す
る。カッター３０はＡ方向に回転し、余分な微粉末２９
をすくい上げる。次に、図中右において微粉末２９の散
布厚さを測定する。レーザ変位計３２はＢ方向に可動
し、耐熱プレート２８上の微粉末２９の上部からレーザ
照射と反射光検知を行い、このときの厚さを計測する。
【００３２】焼成して光触媒電極とするには図４に示す
ように耐熱プレート２８上に成形された微粉末２９を焼
結炉３３の中に収め、適温まで加熱することにより図２
に示す光触媒電極２１を得ることができる。
ように耐熱プレート２８上に成形された微粉末２９を焼
結炉３３の中に収め、適温まで加熱することにより図２
に示す光触媒電極２１を得ることができる。
【００３３】上記の工程を経て作られる光触媒電極２１
は均一な厚さを有すると同時に、高い気孔率を備えてい
る。したがって、照射光は光触媒電極２１の内部まで届
き、効果的に光触媒作用を果たすことができる。
は均一な厚さを有すると同時に、高い気孔率を備えてい
る。したがって、照射光は光触媒電極２１の内部まで届
き、効果的に光触媒作用を果たすことができる。
【００３４】次に、薄い平板状の光触媒電極を成形する
上記と異なる方法を説明する。図５はグリーンシートの
一般的な製造方法を示しており、光触媒電極の製造方法
にも適用できる。電極成分の微粉末をバインダーと混合
したスラリー３４を台紙３５上に流す。そのとき、スラ
リー３４はカッター３６を通して絞られ、台紙３５の上
にシート３７が形成される。
上記と異なる方法を説明する。図５はグリーンシートの
一般的な製造方法を示しており、光触媒電極の製造方法
にも適用できる。電極成分の微粉末をバインダーと混合
したスラリー３４を台紙３５上に流す。そのとき、スラ
リー３４はカッター３６を通して絞られ、台紙３５の上
にシート３７が形成される。
【００３５】この方法で成形されたシート３７を耐熱プ
レート２８に載せて、図４に示すように焼結炉３３で加
熱し、バインダーを揮散させると同時に、焼き固める。
この方法で製造された光触媒媒極はバインダーの揮散に
よって空隙が形成された状態で微粉末の電極成分が結合
するので、高い気孔率を備えている。したがって、照射
光は光触媒電極の内部まで届き、有効に光触媒作用を果
たすことができる。
レート２８に載せて、図４に示すように焼結炉３３で加
熱し、バインダーを揮散させると同時に、焼き固める。
この方法で製造された光触媒媒極はバインダーの揮散に
よって空隙が形成された状態で微粉末の電極成分が結合
するので、高い気孔率を備えている。したがって、照射
光は光触媒電極の内部まで届き、有効に光触媒作用を果
たすことができる。
【００３６】次に、光触媒電極反応促進方法について説
明する。上記の工程を経て焼成された光触媒電極は充分
な剛さを有するので、反応物の中に保持することができ
る。図６は光触媒作用による水の分散の一実施例を示
す。透明容器３８の中間部に光触媒電極２１が保持さ
れ、水は透明容器３８の下から供給される。水が流動す
ることによって光触媒電極２１の表面の水が常に入れ換
わって光触媒反応に寄与するとともに、生成した水素４
０および酸素４１は速やかに光触媒電極２１の表面から
離脱して行く。これにより、反応を速やかに進行させる
ことができる。また、焼成された光触媒電極２１を反応
物中で振動させることによっても、同様の効果を得るこ
とができる。
明する。上記の工程を経て焼成された光触媒電極は充分
な剛さを有するので、反応物の中に保持することができ
る。図６は光触媒作用による水の分散の一実施例を示
す。透明容器３８の中間部に光触媒電極２１が保持さ
れ、水は透明容器３８の下から供給される。水が流動す
ることによって光触媒電極２１の表面の水が常に入れ換
わって光触媒反応に寄与するとともに、生成した水素４
０および酸素４１は速やかに光触媒電極２１の表面から
離脱して行く。これにより、反応を速やかに進行させる
ことができる。また、焼成された光触媒電極２１を反応
物中で振動させることによっても、同様の効果を得るこ
とができる。
【００３７】次に、光触媒電極洗浄方法を説明する。光
触媒電極が塵埃、有機物、無機物などで汚れると、電極
が光エネルギーを吸収することができずに、効率的に光
触媒作用を果たすことができない。光触媒電極に洗浄ガ
スあるいは洗浄液を噴射することによって、塵埃などの
汚染物質を洗い流すことができる。また、洗浄液中での
光触媒電極を振動することにより洗浄を効果的に行うこ
とができる。
触媒電極が塵埃、有機物、無機物などで汚れると、電極
が光エネルギーを吸収することができずに、効率的に光
触媒作用を果たすことができない。光触媒電極に洗浄ガ
スあるいは洗浄液を噴射することによって、塵埃などの
汚染物質を洗い流すことができる。また、洗浄液中での
光触媒電極を振動することにより洗浄を効果的に行うこ
とができる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体および金属からなる多孔質の光触媒電極を成形する
ので、容易に反応物の中に浮かせて保持することができ
る。したがって、光を周囲の広い範囲から照射すること
ができるとともに、特に、薄い平板状に成形することに
より、光触媒電極の内部まで照射光が届き、電極に効率
的に光エネルギーを吸収することが可能になる。また、
電極に対して反応物のみを流動させることにより、反応
物の供給と生成物の除去を速やかに果たすことができ
る。さらに、洗浄ガスあるいは洗浄液を用いて塵埃など
の汚染物質を容易に洗い流すことができる。
導体および金属からなる多孔質の光触媒電極を成形する
ので、容易に反応物の中に浮かせて保持することができ
る。したがって、光を周囲の広い範囲から照射すること
ができるとともに、特に、薄い平板状に成形することに
より、光触媒電極の内部まで照射光が届き、電極に効率
的に光エネルギーを吸収することが可能になる。また、
電極に対して反応物のみを流動させることにより、反応
物の供給と生成物の除去を速やかに果たすことができ
る。さらに、洗浄ガスあるいは洗浄液を用いて塵埃など
の汚染物質を容易に洗い流すことができる。
【図１】本発明による光触媒電極の微視的拡大図。
【図２】本発明による光触媒電極の一実施例を示す斜視
図。
図。
【図３】本発明による光触媒電極の製造工程を説明する
ための図。
ための図。
【図４】本発明による光触媒電極の製造工程を説明する
ための図。
ための図。
【図５】本発明による光触媒電極の製造工程を説明する
ための図。
ための図。
【図６】本発明に係る光触媒電極の使用方法を説明する
ための図。
ための図。
【図７】従来の光触媒電極の模式図。
【図８】光触媒電極における光触媒作用を説明するため
の図。
の図。
【図９】光触媒作用の応用例を示す模式図。
２１…光触媒電極 ２２…アノード ２３…カソード ２４…空隙
Claims (7)
- 【請求項１】 内部に空隙を保って半導体と金属とから
なる結合体を構成し、双方の材料が示す還元性あるいは
酸化性に従い極性を決めるようにした光触媒電極。 - 【請求項２】 半導体微粉末と金属微粉末とを混合し、
次に、その微粉末混合体を所望の形状に成形し、この
後、成形形状を保って焼成するようにした光触媒電極の
製造方法。 - 【請求項３】 半導体微粉末と金属微粉末とをバインダ
ーとともに混合し、次に、その微粉末混合体を所望の形
状に成形し、この後、成形形状を保って焼成し、このと
き該バインダーを揮散させるようにした光触媒電極の製
造方法。 - 【請求項４】 微粉末混合体を成形するにあたり、平板
状に成形したことを特徴とする請求項２または３記載の
光触媒電極の製造方法。 - 【請求項５】 光触媒作用を生じさせる流体中に光触媒
電極を置いて反応を進行させるにあたり、該流体を流動
させるようにした光触媒電極反応促進方法。 - 【請求項６】 光触媒作用を生じさせる流体中に光触媒
電極を置いて反応を進行させるにあたり、該光触媒電極
を振動させるようにした光触媒電極反応促進方法。 - 【請求項７】 光触媒電極に洗浄ガスあるいは洗浄液を
噴射して電極汚染物質を取り除くようにした光触媒電極
洗浄方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4207637A JPH0649677A (ja) | 1992-08-04 | 1992-08-04 | 光触媒電極およびその製造方法、光触媒電極反応促進方法、光触媒電極洗浄方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4207637A JPH0649677A (ja) | 1992-08-04 | 1992-08-04 | 光触媒電極およびその製造方法、光触媒電極反応促進方法、光触媒電極洗浄方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0649677A true JPH0649677A (ja) | 1994-02-22 |
Family
ID=16543091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4207637A Pending JPH0649677A (ja) | 1992-08-04 | 1992-08-04 | 光触媒電極およびその製造方法、光触媒電極反応促進方法、光触媒電極洗浄方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0649677A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996013327A1 (en) | 1994-10-31 | 1996-05-09 | Kanagawa Academy Of Science And Technology | Titanium oxide photocatalyst structure and method of manufacturing the same |
| US6939611B2 (en) | 1994-10-31 | 2005-09-06 | Kanagawa Academy Of Science And Technology | Window glass employing titanium dioxide photocatalyst |
| JPWO2016114063A1 (ja) * | 2015-01-13 | 2017-09-28 | 富士フイルム株式会社 | 水素発生電極 |
| CN108247060A (zh) * | 2018-01-14 | 2018-07-06 | 湘潭大学 | 一种镍基合金电解析氢阴极多孔材料的制备方法 |
-
1992
- 1992-08-04 JP JP4207637A patent/JPH0649677A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996013327A1 (en) | 1994-10-31 | 1996-05-09 | Kanagawa Academy Of Science And Technology | Titanium oxide photocatalyst structure and method of manufacturing the same |
| US6939611B2 (en) | 1994-10-31 | 2005-09-06 | Kanagawa Academy Of Science And Technology | Window glass employing titanium dioxide photocatalyst |
| US7157840B2 (en) | 1994-10-31 | 2007-01-02 | Kanagawa Academy Of Science And Technology | Illuminating devices employing titanium dioxide photocatalysts |
| US7327074B2 (en) | 1994-10-31 | 2008-02-05 | Kanagawa Academy Of Science And Technology | Illuminating devices employing titanium dioxide photocatalysts |
| JPWO2016114063A1 (ja) * | 2015-01-13 | 2017-09-28 | 富士フイルム株式会社 | 水素発生電極 |
| CN108247060A (zh) * | 2018-01-14 | 2018-07-06 | 湘潭大学 | 一种镍基合金电解析氢阴极多孔材料的制备方法 |
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