JPH09262482A - 光触媒、光触媒の製造方法および光触媒反応方法 - Google Patents
光触媒、光触媒の製造方法および光触媒反応方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 可視光の照射によっても触媒活性を発現する
ことができる光触媒、及びその光触媒の製造方法、並び
にその光触媒による可視光照射下での光触媒反応方法を
提供する。 【解決手段】 Ｃｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ａｇ、Ｐ
ｄ、Ｎｉ、ＭｎおよびＰｔからなる群から選択される１
種以上の金属のイオンが１×１０15イオン／ｇ−ＴｉＯ
2以上の割合で酸化チタンの表面から内部に含有させ
る。Ｃｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ａｇ、ＰｄおよびＰ
ｔからなる群から選択される１種以上の金属のイオンを
３０ＫｅＶ以上の高エネルギーに加速して、酸化チタン
に照射し、該金属イオンを酸化チタンに導入する。上記
の光触媒の存在下、紫外光から可視光の光を照射して光
反応を行う。
ことができる光触媒、及びその光触媒の製造方法、並び
にその光触媒による可視光照射下での光触媒反応方法を
提供する。 【解決手段】 Ｃｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ａｇ、Ｐ
ｄ、Ｎｉ、ＭｎおよびＰｔからなる群から選択される１
種以上の金属のイオンが１×１０15イオン／ｇ−ＴｉＯ
2以上の割合で酸化チタンの表面から内部に含有させ
る。Ｃｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ａｇ、ＰｄおよびＰ
ｔからなる群から選択される１種以上の金属のイオンを
３０ＫｅＶ以上の高エネルギーに加速して、酸化チタン
に照射し、該金属イオンを酸化チタンに導入する。上記
の光触媒の存在下、紫外光から可視光の光を照射して光
反応を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可視光の照射によ
っても触媒活性を発現することができる光触媒、及びそ
の光触媒の製造方法、並びにその光触媒による、可視光
照射下での窒素酸化物の分解反応、ブテンの異性化反応
などの光触媒反応方法に関するものであり、詳しくは加
速された高エネルギーの金属イオンを照射することによ
り金属イオンを導入するイオン注入法を適用して特定の
金属イオンを酸化チタンに導入した光触媒に関するもの
である。
っても触媒活性を発現することができる光触媒、及びそ
の光触媒の製造方法、並びにその光触媒による、可視光
照射下での窒素酸化物の分解反応、ブテンの異性化反応
などの光触媒反応方法に関するものであり、詳しくは加
速された高エネルギーの金属イオンを照射することによ
り金属イオンを導入するイオン注入法を適用して特定の
金属イオンを酸化チタンに導入した光触媒に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】酸化チタンによる光触媒反応は、常温で
クリーンに光エネルギーを化学エネルギーに変換する環
境調和型プロセスとして注目され、環境浄化などへの応
用研究が活発に行われている。特に、酸化チタンの光触
媒活性を向上させるための超微粒子化やＰｔ、Ａｇ、Ｎ
ｉなどの金属添加、可視光領域（約４００ｎｍ〜８００
ｎｍ）の光を利用するため、色素を酸化チタンに吸着さ
せる研究などが行われている。
クリーンに光エネルギーを化学エネルギーに変換する環
境調和型プロセスとして注目され、環境浄化などへの応
用研究が活発に行われている。特に、酸化チタンの光触
媒活性を向上させるための超微粒子化やＰｔ、Ａｇ、Ｎ
ｉなどの金属添加、可視光領域（約４００ｎｍ〜８００
ｎｍ）の光を利用するため、色素を酸化チタンに吸着さ
せる研究などが行われている。
【０００３】しかしながら、これまでの光触媒では約３
８０ｎｍよりも短い波長の紫外光領域では作用するが、
波長の長い可視光領域での定常的な光触媒反応は不可能
とされてきた。例えば、従来の酸化チタンを用いる光触
媒反応の例として、窒素酸化物の分解反応、ブテンの異
性化反応などが挙げられるが、これらの光触媒反応は紫
外光照射下でのみ効率的に進行する。このため、太陽光
だけでは５％程度の紫外光しか利用できず、実際に反応
を起こさせるためには、水銀ランプのような紫外光照射
が可能な光源が別途必要であった。
８０ｎｍよりも短い波長の紫外光領域では作用するが、
波長の長い可視光領域での定常的な光触媒反応は不可能
とされてきた。例えば、従来の酸化チタンを用いる光触
媒反応の例として、窒素酸化物の分解反応、ブテンの異
性化反応などが挙げられるが、これらの光触媒反応は紫
外光照射下でのみ効率的に進行する。このため、太陽光
だけでは５％程度の紫外光しか利用できず、実際に反応
を起こさせるためには、水銀ランプのような紫外光照射
が可能な光源が別途必要であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況の下になされたものであって、その目的は酸化チタ
ンの光吸収帯を可視光領域までシフトさせ、可視光領域
においても安定的に作用する光触媒を提供すること、お
よびこの光触媒に紫外光から可視光の光を窒素酸化物、
ブテンなどの存在下で照射することによる窒素酸化物の
分解反応およびブテンの異性化反応などの光触媒反応方
法を提供することである。
状況の下になされたものであって、その目的は酸化チタ
ンの光吸収帯を可視光領域までシフトさせ、可視光領域
においても安定的に作用する光触媒を提供すること、お
よびこの光触媒に紫外光から可視光の光を窒素酸化物、
ブテンなどの存在下で照射することによる窒素酸化物の
分解反応およびブテンの異性化反応などの光触媒反応方
法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討を行った結果、半導体分野に
おけるドーピングの手段に利用されているイオン注入法
に着目し、種々の触媒材料に対するイオン注入による触
媒の電子状態の改質について検討し、さらに、酸化チタ
ンへの種々の金属イオンの注入検討を重ね、光触媒特性
に及ぼす金属イオンの影響を調べたところ、驚くべきこ
とに特定の金属イオンを酸化チタンに導入させて得られ
る光触媒が、紫外光領域はもちろんのこと、これまで不
可能とされてきた可視光領域（約４００ｎｍ〜８００ｎ
ｍ）の光の吸収を起こし、可視光の光照射下での窒素酸
化物の分解、およびブテンの異性化反応などの種々の光
触媒反応に常温で活性を示すことを見い出し、この知見
に基づいて本発明を完成するに至った。
を解決するために鋭意検討を行った結果、半導体分野に
おけるドーピングの手段に利用されているイオン注入法
に着目し、種々の触媒材料に対するイオン注入による触
媒の電子状態の改質について検討し、さらに、酸化チタ
ンへの種々の金属イオンの注入検討を重ね、光触媒特性
に及ぼす金属イオンの影響を調べたところ、驚くべきこ
とに特定の金属イオンを酸化チタンに導入させて得られ
る光触媒が、紫外光領域はもちろんのこと、これまで不
可能とされてきた可視光領域（約４００ｎｍ〜８００ｎ
ｍ）の光の吸収を起こし、可視光の光照射下での窒素酸
化物の分解、およびブテンの異性化反応などの種々の光
触媒反応に常温で活性を示すことを見い出し、この知見
に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００６】すなわち、本発明は、Ｃｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｆ
ｅ、Ｍｇ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉ、ＭｎおよびＰｔからなる
群から選択される１種以上の金属のイオンが１×１０15
イオン／ｇ−酸化チタン以上の割合で酸化チタンの表面
から内部に含有されていることを特徴とする光触媒を提
供するものである。また、本発明は、Ｃｒ、Ｖ、Ｃｕ、
Ｆｅ、Ｍｇ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉ、ＭｎおよびＰｔからな
る群から選択される１種以上の金属のイオンを３０Ｋｅ
Ｖ以上の高エネルギーに加速して、酸化チタンに照射
し、該金属イオンを酸化チタンに導入することを特徴と
する光触媒の製造方法を提供するものである。さらに、
本発明は、上記の光触媒の存在下、可視光を照射して光
反応を行うことを特徴とする光触媒反応方法を提供する
ものである。以下、本発明を詳細に説明する。
ｅ、Ｍｇ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉ、ＭｎおよびＰｔからなる
群から選択される１種以上の金属のイオンが１×１０15
イオン／ｇ−酸化チタン以上の割合で酸化チタンの表面
から内部に含有されていることを特徴とする光触媒を提
供するものである。また、本発明は、Ｃｒ、Ｖ、Ｃｕ、
Ｆｅ、Ｍｇ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉ、ＭｎおよびＰｔからな
る群から選択される１種以上の金属のイオンを３０Ｋｅ
Ｖ以上の高エネルギーに加速して、酸化チタンに照射
し、該金属イオンを酸化チタンに導入することを特徴と
する光触媒の製造方法を提供するものである。さらに、
本発明は、上記の光触媒の存在下、可視光を照射して光
反応を行うことを特徴とする光触媒反応方法を提供する
ものである。以下、本発明を詳細に説明する。
【０００７】本発明の光触媒は酸化チタンに特定の金属
イオンが含有されているものである。酸化チタンに導入
される金属イオンは、Ｃｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ａ
ｇ、Ｐｄ、Ｎｉ、ＭｎおよびＰｔからなる群から選択さ
れる１種以上の金属のイオンであり、好ましくはＣｒ、
Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎであり、特に好ましくはＣｒ、Ｖ
である。また、前記金属イオンの電荷は特に制限ない
が、通常注入前の金属イオンが加速された状態では１価
で存在する場合が多い。なお、注入後は、酸化チタン中
で金属イオンは、１〜５価として存在する。これらの金
属イオンは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組
合せて用いてもよい。
イオンが含有されているものである。酸化チタンに導入
される金属イオンは、Ｃｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ａ
ｇ、Ｐｄ、Ｎｉ、ＭｎおよびＰｔからなる群から選択さ
れる１種以上の金属のイオンであり、好ましくはＣｒ、
Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎであり、特に好ましくはＣｒ、Ｖ
である。また、前記金属イオンの電荷は特に制限ない
が、通常注入前の金属イオンが加速された状態では１価
で存在する場合が多い。なお、注入後は、酸化チタン中
で金属イオンは、１〜５価として存在する。これらの金
属イオンは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組
合せて用いてもよい。
【０００８】酸化チタンに導入される金属イオンの導入
量は、１×１０15イオン／ｇ−酸化チタン以上である。
金属イオンの導入量の単位は、酸化チタン１ｇ当たりの
金属イオンの数を示す。金属イオンの導入量が１×１０
15イオン／ｇ−酸化チタン未満であると可視光領域の光
を吸収し光触媒活性を発現する効果が得られない。金属
イオンの導入量の上限は特に制限ないが、金属イオンの
導入量が１×１０21イオン／ｇ−酸化チタンを超えると
前記光触媒活性が発現する効果が得られないことがある
ので好ましくない。金属イオンの導入量の好ましい範囲
は、金属イオンの種類により異なるが、通常１×１０16
〜５×１０18イオン／ｇ−酸化チタンの範囲が好まし
く、特に１×１０16〜５×１０17イオン／ｇ−酸化チタ
ンの範囲が好ましい。
量は、１×１０15イオン／ｇ−酸化チタン以上である。
金属イオンの導入量の単位は、酸化チタン１ｇ当たりの
金属イオンの数を示す。金属イオンの導入量が１×１０
15イオン／ｇ−酸化チタン未満であると可視光領域の光
を吸収し光触媒活性を発現する効果が得られない。金属
イオンの導入量の上限は特に制限ないが、金属イオンの
導入量が１×１０21イオン／ｇ−酸化チタンを超えると
前記光触媒活性が発現する効果が得られないことがある
ので好ましくない。金属イオンの導入量の好ましい範囲
は、金属イオンの種類により異なるが、通常１×１０16
〜５×１０18イオン／ｇ−酸化チタンの範囲が好まし
く、特に１×１０16〜５×１０17イオン／ｇ−酸化チタ
ンの範囲が好ましい。
【０００９】基材である酸化チタンに導入された金属イ
オンは、酸化チタンの表面に存在してもよいが、酸化チ
タンの内部に大部分が存在することが好ましく、金属イ
オンの９０％以上が酸化チタンの内部に存在することが
より好ましく、さらに金属イオンの９５％以上が酸化チ
タンの内部に存在することが好ましく、特に金属イオン
の９９％以上が酸化チタンの内部に存在することが好ま
しい。また、酸化チタンの内部に導入された金属イオン
は、表面と表面から１０００Åの深さの間に存在するこ
とが好ましく、特に表面と表面から３００Åの深さの間
に存在することが好ましい。さらに、酸化チタンの内部
に導入された金属イオンは、均一に分散されていること
が好ましい。なお、基材である酸化チタンとしては、Ｔ
ｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3などが挙げられる。また、酸化チタ
ンの結晶形は、特に制限されず、アナターゼ型、ルチル
型、その他種々のタイプのものを用いることができる。
本発明の光触媒は、前記金属イオンを酸化チタンの表面
から内部に特定量含有している酸化チタンを成分とする
ものであるが、他の光触媒を併用してもよいし、他の基
材を含有していてもよい。本発明の光触媒の形状は、種
々の形態であってよく、例えば粉末、粒子、ペレット、
膜などが挙げられ、粉末が好ましい。光触媒の粉末の平
均粒径は、特に制限ないが、通常１〜１０００ｎｍの範
囲のものであればよく、好ましくは１〜５００ｎｍの範
囲であり、特に好ましくは５〜５０ｎｍの範囲である。
本発明の光触媒は、そのまま用いてもよいが、光触媒と
バインダーとの混合物を塗布して膜状にして用いてもよ
いし、また紙などの支持体に担持させてもよい。
オンは、酸化チタンの表面に存在してもよいが、酸化チ
タンの内部に大部分が存在することが好ましく、金属イ
オンの９０％以上が酸化チタンの内部に存在することが
より好ましく、さらに金属イオンの９５％以上が酸化チ
タンの内部に存在することが好ましく、特に金属イオン
の９９％以上が酸化チタンの内部に存在することが好ま
しい。また、酸化チタンの内部に導入された金属イオン
は、表面と表面から１０００Åの深さの間に存在するこ
とが好ましく、特に表面と表面から３００Åの深さの間
に存在することが好ましい。さらに、酸化チタンの内部
に導入された金属イオンは、均一に分散されていること
が好ましい。なお、基材である酸化チタンとしては、Ｔ
ｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3などが挙げられる。また、酸化チタ
ンの結晶形は、特に制限されず、アナターゼ型、ルチル
型、その他種々のタイプのものを用いることができる。
本発明の光触媒は、前記金属イオンを酸化チタンの表面
から内部に特定量含有している酸化チタンを成分とする
ものであるが、他の光触媒を併用してもよいし、他の基
材を含有していてもよい。本発明の光触媒の形状は、種
々の形態であってよく、例えば粉末、粒子、ペレット、
膜などが挙げられ、粉末が好ましい。光触媒の粉末の平
均粒径は、特に制限ないが、通常１〜１０００ｎｍの範
囲のものであればよく、好ましくは１〜５００ｎｍの範
囲であり、特に好ましくは５〜５０ｎｍの範囲である。
本発明の光触媒は、そのまま用いてもよいが、光触媒と
バインダーとの混合物を塗布して膜状にして用いてもよ
いし、また紙などの支持体に担持させてもよい。
【００１０】本発明の光触媒の製造方法においては、Ｃ
ｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｍｎお
よびＰｔからなる群から選択される１種以上の金属のイ
オンを３０ＫｅＶ以上の高エネルギーに加速して、酸化
チタンに照射する。金属イオンのエネルギーは、３０Ｋ
ｅＶ以上であるが、好ましくは５０〜４００ＫｅＶの範
囲であり、特に好ましくは１００〜２００ＫｅＶの範囲
である。好ましい範囲は、金属イオン注入をより均一に
分散させことができ、かつ触媒の金属イオンによる構造
破壊を防ぎ易い。金属イオンの照射量の好ましい範囲
は、金属イオンの種類により異なるが、通常１×１０14
〜１×１０19イオン／ｃｍ2の範囲が好ましく、特に１
×１０16〜１×１０17イオン／ｃｍ2の範囲が好まし
い。金属イオンの照射量の単位は、照射面積１ｃｍ2当
たりの金属イオンの数を示す。
ｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｍｎお
よびＰｔからなる群から選択される１種以上の金属のイ
オンを３０ＫｅＶ以上の高エネルギーに加速して、酸化
チタンに照射する。金属イオンのエネルギーは、３０Ｋ
ｅＶ以上であるが、好ましくは５０〜４００ＫｅＶの範
囲であり、特に好ましくは１００〜２００ＫｅＶの範囲
である。好ましい範囲は、金属イオン注入をより均一に
分散させことができ、かつ触媒の金属イオンによる構造
破壊を防ぎ易い。金属イオンの照射量の好ましい範囲
は、金属イオンの種類により異なるが、通常１×１０14
〜１×１０19イオン／ｃｍ2の範囲が好ましく、特に１
×１０16〜１×１０17イオン／ｃｍ2の範囲が好まし
い。金属イオンの照射量の単位は、照射面積１ｃｍ2当
たりの金属イオンの数を示す。
【００１１】本発明の光触媒を得るために用いられる金
属イオンの導入法は、半導体分野における不純物のドー
ピングの手段に利用されているイオン注入法であり、加
速された高エネルギーの金属イオンを半導体試料に照射
させることにより金属イオンを半導体に注入し、半導体
の電子状態の改質を行うものである。また、イオン注入
法は、鋼を中心とする金属材料の表面改質にも利用され
ている。
属イオンの導入法は、半導体分野における不純物のドー
ピングの手段に利用されているイオン注入法であり、加
速された高エネルギーの金属イオンを半導体試料に照射
させることにより金属イオンを半導体に注入し、半導体
の電子状態の改質を行うものである。また、イオン注入
法は、鋼を中心とする金属材料の表面改質にも利用され
ている。
【００１２】本発明の光触媒の製造方法において使用す
る酸化チタンの形状は、特に制限ないが、粉末状が好ま
しい。酸化チタンの粉末の平均粒径は、特に制限ない
が、通常１〜１０００ｎｍの範囲のものであればよく、
好ましくは１〜５００ｎｍの範囲であり、特に好ましく
は５〜５０ｎｍの範囲である。
る酸化チタンの形状は、特に制限ないが、粉末状が好ま
しい。酸化チタンの粉末の平均粒径は、特に制限ない
が、通常１〜１０００ｎｍの範囲のものであればよく、
好ましくは１〜５００ｎｍの範囲であり、特に好ましく
は５〜５０ｎｍの範囲である。
【００１３】本発明の光触媒は、紫外光領域はもちろん
のこと、これまで不可能とされてきた可視光領域（約４
００〜８００ｎｍ）の光の吸収が起こる。このため、本
発明の光触媒を用いて紫外光から可視光の光を照射して
光反応を行うことができる。本発明の光触媒反応方法に
おいて使用される光は、紫外光から可視光の光であり、
紫外光だけでもよいし、可視光だけでもよい。また紫外
光から可視光の特定の波長の光を選定して照射してもよ
い。なお、紫外光から可視光の光が照射されていれば、
この範囲外の光、例えば遠紫外光、赤外光が含まれてい
ても差し支えない。本発明の光触媒反応方法において使
用される紫外光から可視光の光の波長の好ましい範囲
は、２５０〜５００ｎｍの範囲である。本発明の光触媒
反応方法において使用される紫外光から可視光の光の照
射強度は、特に制限なく光触媒反応の種類に応じて適宜
選定すればよい。
のこと、これまで不可能とされてきた可視光領域（約４
００〜８００ｎｍ）の光の吸収が起こる。このため、本
発明の光触媒を用いて紫外光から可視光の光を照射して
光反応を行うことができる。本発明の光触媒反応方法に
おいて使用される光は、紫外光から可視光の光であり、
紫外光だけでもよいし、可視光だけでもよい。また紫外
光から可視光の特定の波長の光を選定して照射してもよ
い。なお、紫外光から可視光の光が照射されていれば、
この範囲外の光、例えば遠紫外光、赤外光が含まれてい
ても差し支えない。本発明の光触媒反応方法において使
用される紫外光から可視光の光の波長の好ましい範囲
は、２５０〜５００ｎｍの範囲である。本発明の光触媒
反応方法において使用される紫外光から可視光の光の照
射強度は、特に制限なく光触媒反応の種類に応じて適宜
選定すればよい。
【００１４】本発明の光触媒反応方法において使用され
る光触媒の量は、特に制限なく反応系に応じて適宜選定
すればよいが、通常原料１モル当たり０．０１〜１０，
０００ｇである。本発明の光触媒反応の例としては、例
えば、紫外光から可視光の光を窒素酸化物の存在下にお
いて光触媒に照射して分解反応を行う窒素酸化物の分解
反応方法、紫外光から可視光の光をブテンの存在下にお
いて光触媒に照射して異性化反応を行うことを特徴とす
るブテンの異性化反応方法などが挙げられる。ブテンの
異性化反応としては、シス−２−ブテンと１−ブテン間
の異性化、シス−２−ブテンとトランス−２−ブテン間
の異性化が挙げられる。
る光触媒の量は、特に制限なく反応系に応じて適宜選定
すればよいが、通常原料１モル当たり０．０１〜１０，
０００ｇである。本発明の光触媒反応の例としては、例
えば、紫外光から可視光の光を窒素酸化物の存在下にお
いて光触媒に照射して分解反応を行う窒素酸化物の分解
反応方法、紫外光から可視光の光をブテンの存在下にお
いて光触媒に照射して異性化反応を行うことを特徴とす
るブテンの異性化反応方法などが挙げられる。ブテンの
異性化反応としては、シス−２−ブテンと１−ブテン間
の異性化、シス−２−ブテンとトランス−２−ブテン間
の異性化が挙げられる。
【００１５】また、本発明の光触媒反応のその他の例と
しては、例えば上記ブテンの異性化反応以外のアルケン
の光異性化反応、プロピレンと水からのエタンやメタン
生成のようなアルケン・アルキンの水による光水素化分
解反応、２−プロパノールからのアルデヒド・ケトン生
成のようなアルコールの光酸化反応、一級アミンからの
二級アミン生成反応、メタン・水・アンモニアからのグ
リシン・アラニンなどの光アミノ酸合成反応、ＣＯ＋Ｈ
2Ｏ←→Ｈ2＋ＣＯ2のような光水性ガスシフト・光逆水
性ガスシフト反応などの種々の光触媒反応が挙げられ
る。また、無尽蔵でクリーンな太陽光エネルギーの変換
と蓄積という観点から、重要なものとしては太陽光を利
用し、二酸化炭素の水による還元固定によって有用な有
機化合物に導く光触媒反応が挙げられる。具体的には、
二酸化炭素と水からのメタン合成反応、メタノール合成
反応、ホルムアルデヒド合成反応などである。同様に、
可視光領域の光を利用した水の水素と酸素への光分解
は、枯渇しないエネルギー源と無尽蔵で安価な原料を用
い、貯蔵可能で環境汚染を伴わないという点から、太陽
光エネルギーの理想的な有効利用法である。
しては、例えば上記ブテンの異性化反応以外のアルケン
の光異性化反応、プロピレンと水からのエタンやメタン
生成のようなアルケン・アルキンの水による光水素化分
解反応、２−プロパノールからのアルデヒド・ケトン生
成のようなアルコールの光酸化反応、一級アミンからの
二級アミン生成反応、メタン・水・アンモニアからのグ
リシン・アラニンなどの光アミノ酸合成反応、ＣＯ＋Ｈ
2Ｏ←→Ｈ2＋ＣＯ2のような光水性ガスシフト・光逆水
性ガスシフト反応などの種々の光触媒反応が挙げられ
る。また、無尽蔵でクリーンな太陽光エネルギーの変換
と蓄積という観点から、重要なものとしては太陽光を利
用し、二酸化炭素の水による還元固定によって有用な有
機化合物に導く光触媒反応が挙げられる。具体的には、
二酸化炭素と水からのメタン合成反応、メタノール合成
反応、ホルムアルデヒド合成反応などである。同様に、
可視光領域の光を利用した水の水素と酸素への光分解
は、枯渇しないエネルギー源と無尽蔵で安価な原料を用
い、貯蔵可能で環境汚染を伴わないという点から、太陽
光エネルギーの理想的な有効利用法である。
【００１６】本発明の光触媒は、その光触媒特性を利用
して様々な用途に適用可能である。例えば、人体に直接
悪影響を与え、かつ光化学スモッグや酸性雨の発生原因
ともなり得るため、その効果的な除去手段の開発が望ま
れている、各種の燃焼機関より排出されている窒素酸化
物についても、本発明の光触媒を用いることにより、こ
れらの分解除去が可能となる。すなわち、建物の外壁も
しくは塗装、道路や自動車の塗装、窓ガラスなどに適用
することにより、太陽光照射下もしくは電灯などの何ら
かの光源下で、窒素酸化物が窒素と酸素に分解除去され
無害化される。また、水中の有害物質を本発明の光触媒
で分解し、水を浄化することが可能となる。水中の有害
物質としては、例えばトリハロメタンなどが挙げられ
る。本発明の光触媒反応方法は、常温で行うことができ
るが、それに限定されず、通常０〜２００℃の範囲で行
うことが可能である。
して様々な用途に適用可能である。例えば、人体に直接
悪影響を与え、かつ光化学スモッグや酸性雨の発生原因
ともなり得るため、その効果的な除去手段の開発が望ま
れている、各種の燃焼機関より排出されている窒素酸化
物についても、本発明の光触媒を用いることにより、こ
れらの分解除去が可能となる。すなわち、建物の外壁も
しくは塗装、道路や自動車の塗装、窓ガラスなどに適用
することにより、太陽光照射下もしくは電灯などの何ら
かの光源下で、窒素酸化物が窒素と酸素に分解除去され
無害化される。また、水中の有害物質を本発明の光触媒
で分解し、水を浄化することが可能となる。水中の有害
物質としては、例えばトリハロメタンなどが挙げられ
る。本発明の光触媒反応方法は、常温で行うことができ
るが、それに限定されず、通常０〜２００℃の範囲で行
うことが可能である。
【００１７】
【作用】本発明の光触媒の光触媒反応機構については、
現在のところ明らかではないが、従来より行われてきた
触媒調製技術である含浸法、共沈法、アルコキシド法な
どによる酸化チタンを主成分とする触媒に金属を導入す
る方法では、可視光領域の光を吸収して光触媒活性を示
すという本発明の効果は全く発現しないことから、本発
明の光触媒の内部に金属イオンが均質かつ高分散に導入
されていることに起因するものと考えられる。つまり、
金属イオンが均質かつ高分散に導入されることにより、
酸化チタンの電子状態に摂動が生じ、可視光を吸収でき
るようになり、この光の吸収により酸化チタン中に電子
と正孔が生じ、光照射で生成した電子と正孔のうち、電
子が表面の金属サイトへ移り、そこで金属の触媒作用に
より還元反応が効率よく進み、そのため正孔も酸化チタ
ン上で効率よく酸化反応が進み、その結果光触媒反応が
効率よく進行するものと思われる。
現在のところ明らかではないが、従来より行われてきた
触媒調製技術である含浸法、共沈法、アルコキシド法な
どによる酸化チタンを主成分とする触媒に金属を導入す
る方法では、可視光領域の光を吸収して光触媒活性を示
すという本発明の効果は全く発現しないことから、本発
明の光触媒の内部に金属イオンが均質かつ高分散に導入
されていることに起因するものと考えられる。つまり、
金属イオンが均質かつ高分散に導入されることにより、
酸化チタンの電子状態に摂動が生じ、可視光を吸収でき
るようになり、この光の吸収により酸化チタン中に電子
と正孔が生じ、光照射で生成した電子と正孔のうち、電
子が表面の金属サイトへ移り、そこで金属の触媒作用に
より還元反応が効率よく進み、そのため正孔も酸化チタ
ン上で効率よく酸化反応が進み、その結果光触媒反応が
効率よく進行するものと思われる。
【００１８】
【実施例】次に、本発明を実施例及び比較例によりさら
に具体的に説明する。なお、本発明は、これらの例によ
って何ら制限されるものではない。実施例において、酸
化チタンへの金属イオンの導入量の測定、注入金属イオ
ンの測定は、三次元ＳＩＭＳ（二次電子イオン質量分析
法）、およびＸＰＳ（光電子分光法）より行った。
に具体的に説明する。なお、本発明は、これらの例によ
って何ら制限されるものではない。実施例において、酸
化チタンへの金属イオンの導入量の測定、注入金属イオ
ンの測定は、三次元ＳＩＭＳ（二次電子イオン質量分析
法）、およびＸＰＳ（光電子分光法）より行った。
【００１９】実施例１ 半導体の不純物のドーピングに用いる２００ＫｅＶイオ
ン注入装置を用い、Ｖ イオンを加速して１５０ＫｅＶの
エネルギーにして、平均粒子径２１ｎｍである酸化チタ
ン（デグサ社製、商品名：Ｐ−２５）に、Ｖ イオン照射
量を７．５×１０15イオン／ｃｍ2にして照射し、酸化
チタンにＶ イオンを注入した。得られたＶイオンが導入
された酸化チタンからなる光触媒のＶイオンの分散状態
を三次元ＳＩＭＳおよびＸＰＳにより測定した結果、Ｖ
イオン導入量は７．５×１０16イオン／ｇ−ＴｉＯ2で
あり、酸化チタンの表面と表面から２００Åの深さの間
の内部にＶイオン導入量の９９％以上がほぼ均一に分散
されていることが確認された。上記のようにして調製し
たＶイオンを導入した酸化チタンからなる光触媒の紫外
光〜可視光吸収スペクトルを注入Ｖイオン量の関数とし
て測定した。得られた吸収スペクトルを図１に示す。
ン注入装置を用い、Ｖ イオンを加速して１５０ＫｅＶの
エネルギーにして、平均粒子径２１ｎｍである酸化チタ
ン（デグサ社製、商品名：Ｐ−２５）に、Ｖ イオン照射
量を７．５×１０15イオン／ｃｍ2にして照射し、酸化
チタンにＶ イオンを注入した。得られたＶイオンが導入
された酸化チタンからなる光触媒のＶイオンの分散状態
を三次元ＳＩＭＳおよびＸＰＳにより測定した結果、Ｖ
イオン導入量は７．５×１０16イオン／ｇ−ＴｉＯ2で
あり、酸化チタンの表面と表面から２００Åの深さの間
の内部にＶイオン導入量の９９％以上がほぼ均一に分散
されていることが確認された。上記のようにして調製し
たＶイオンを導入した酸化チタンからなる光触媒の紫外
光〜可視光吸収スペクトルを注入Ｖイオン量の関数とし
て測定した。得られた吸収スペクトルを図１に示す。
【００２０】実施例２ Ｖ イオンの注入条件を下記のようにする以外は、実施例
１と同様にしてＶ イオンを注入した酸化チタンからなる
光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｖ イオン照射量：１．５×１０16イオン／ｃｍ2 得られたＶイオンが導入された酸化チタンからなる光触
媒のＶイオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸＰＳ
により測定した結果、Ｖイオン導入量は１．５×１０17
イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面と表面
から２００Åの深さの間の内部にＶイオン導入量の９９
％以上がほぼ均一に分散されていることが確認された。
上記のようにして調製したＶイオンを導入した酸化チタ
ンからなる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペクトルを測
定した。得られた吸収スペクトルを図１に示した。
１と同様にしてＶ イオンを注入した酸化チタンからなる
光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｖ イオン照射量：１．５×１０16イオン／ｃｍ2 得られたＶイオンが導入された酸化チタンからなる光触
媒のＶイオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸＰＳ
により測定した結果、Ｖイオン導入量は１．５×１０17
イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面と表面
から２００Åの深さの間の内部にＶイオン導入量の９９
％以上がほぼ均一に分散されていることが確認された。
上記のようにして調製したＶイオンを導入した酸化チタ
ンからなる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペクトルを測
定した。得られた吸収スペクトルを図１に示した。
【００２１】実施例３ Ｖ イオンの注入条件を下記のようにする以外は、実施例
１と同様にしてＶ イオンを注入した酸化チタンからなる
光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｖ イオン照射量：３．０×１０16イオン／ｃｍ2 得られたＶイオンが導入された酸化チタンからなる光触
媒のＶイオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸＰＳ
により測定した結果、Ｖイオン導入量は３．０×１０17
イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面と表面
から２００Åの深さの間の内部にＶイオン導入量の９９
％以上がほぼ均一に分散されていることが確認された。
上記のようにして調製したＶイオンを導入した酸化チタ
ンからなる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペクトルを測
定した。得られた吸収スペクトルを図１に示した。
１と同様にしてＶ イオンを注入した酸化チタンからなる
光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｖ イオン照射量：３．０×１０16イオン／ｃｍ2 得られたＶイオンが導入された酸化チタンからなる光触
媒のＶイオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸＰＳ
により測定した結果、Ｖイオン導入量は３．０×１０17
イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面と表面
から２００Åの深さの間の内部にＶイオン導入量の９９
％以上がほぼ均一に分散されていることが確認された。
上記のようにして調製したＶイオンを導入した酸化チタ
ンからなる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペクトルを測
定した。得られた吸収スペクトルを図１に示した。
【００２２】比較例１ 酸化チタン（デグサ社製、商品名：Ｐ−２５）の紫外光
〜可視光吸収スペクトルを実施例１と同様に測定した。
得られた吸収スペクトルを図１に示した。図１より、酸
化チタン単独ではバンドキャップ値が約３８０ｎｍで約
４００ｎｍ以下の紫外光領域の光の吸収のみが起こり、
可視光領域の光吸収は全く起こらなかったが、Ｖイオン
をイオン注入法により注入した酸化チタン光触媒上で
は、４００ｎｍ以上の可視光の吸収が起こっている様子
が分かる。
〜可視光吸収スペクトルを実施例１と同様に測定した。
得られた吸収スペクトルを図１に示した。図１より、酸
化チタン単独ではバンドキャップ値が約３８０ｎｍで約
４００ｎｍ以下の紫外光領域の光の吸収のみが起こり、
可視光領域の光吸収は全く起こらなかったが、Ｖイオン
をイオン注入法により注入した酸化チタン光触媒上で
は、４００ｎｍ以上の可視光の吸収が起こっている様子
が分かる。
【００２３】実施例４ 半導体の不純物のドーピングに用いる２００ＫｅＶイオ
ン注入装置を用い、Ｃｒ イオンを加速して１５０ＫｅＶ
のエネルギーにして、平均粒子径２１ｎｍである酸化チ
タン（デグサ社製、商品名：Ｐ−２５）に、Ｃｒ イオン
照射量を１×１０16イオン／ｃｍ2にして照射し、酸化
チタンにＣｒ イオンを注入した。得られたＣｒイオンが
導入された酸化チタンからなる光触媒のＣｒイオンの分
散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸＰＳにより測定した結
果、Ｃｒイオン導入量は１×１０17イオン／ｇ−ＴｉＯ
2であり、酸化チタンの表面と表面から２００Åの深さ
の間の内部にＣｒイオン導入量の９９％以上がほぼ均一
に分散されていることが確認された。上記のようにして
調製したＣｒイオンを導入した酸化チタンからなる光触
媒の紫外光〜可視光吸収スペクトルを導入Ｃｒイオン量
の関数として測定した。得られた吸収スペクトルを図２
に示す。
ン注入装置を用い、Ｃｒ イオンを加速して１５０ＫｅＶ
のエネルギーにして、平均粒子径２１ｎｍである酸化チ
タン（デグサ社製、商品名：Ｐ−２５）に、Ｃｒ イオン
照射量を１×１０16イオン／ｃｍ2にして照射し、酸化
チタンにＣｒ イオンを注入した。得られたＣｒイオンが
導入された酸化チタンからなる光触媒のＣｒイオンの分
散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸＰＳにより測定した結
果、Ｃｒイオン導入量は１×１０17イオン／ｇ−ＴｉＯ
2であり、酸化チタンの表面と表面から２００Åの深さ
の間の内部にＣｒイオン導入量の９９％以上がほぼ均一
に分散されていることが確認された。上記のようにして
調製したＣｒイオンを導入した酸化チタンからなる光触
媒の紫外光〜可視光吸収スペクトルを導入Ｃｒイオン量
の関数として測定した。得られた吸収スペクトルを図２
に示す。
【００２４】実施例５ Ｃｒ イオンの注入条件を下記のようにする以外は、実施
例４と同様にしてＣｒ イオンを注入した酸化チタンから
なる光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｃｒ イオン照射量：１．５×１０16イオン／ｃｍ2 得られたＣｒイオンが導入された酸化チタンからなる光
触媒のＣｒイオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸ
ＰＳにより測定した結果、Ｃｒイオン導入量は１．５×
１０17イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面
と表面から２００Åの深さの間の内部にＣｒイオン導入
量の９９％以上がほぼ均一に分散されていることが確認
された。上記のようにして調製したＣｒイオンを導入し
た酸化チタンからなる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペ
クトルを測定した。得られた吸収スペクトルを図２に示
した。
例４と同様にしてＣｒ イオンを注入した酸化チタンから
なる光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｃｒ イオン照射量：１．５×１０16イオン／ｃｍ2 得られたＣｒイオンが導入された酸化チタンからなる光
触媒のＣｒイオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸ
ＰＳにより測定した結果、Ｃｒイオン導入量は１．５×
１０17イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面
と表面から２００Åの深さの間の内部にＣｒイオン導入
量の９９％以上がほぼ均一に分散されていることが確認
された。上記のようにして調製したＣｒイオンを導入し
た酸化チタンからなる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペ
クトルを測定した。得られた吸収スペクトルを図２に示
した。
【００２５】実施例６ Ｃｒ イオンの注入条件を下記のようにする以外は、実施
例４と同様にしてＣｒ イオンを注入した酸化チタンから
なる光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｃｒ イオン照射量：１２×１０16イオン／ｃｍ2 得られたＣｒイオンが導入された酸化チタンからなる光
触媒のＣｒイオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸ
ＰＳにより測定した結果、Ｃｒイオン導入量は１２×１
０17イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面と
表面から２００Åの深さの間の内部にＣｒイオン導入量
の９９％以上がほぼ均一に分散されていることが確認さ
れた。上記のようにして調製したＣｒイオンを導入した
酸化チタンからなる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペク
トルを測定した。得られた吸収スペクトルを図２に示し
た。図２より、比較例１と同様に酸化チタン単独ではバ
ンドギャップ値が約３８０ｎｍで約４００ｎｍ以下の紫
外光領域の光の吸収のみが起こり、可視光領域の光吸収
は全く起こらなかったが、Ｃｒイオンをイオン注入法に
より注入した酸化チタン光触媒上では、４００ｎｍ以上
の可視光の吸収が起こっている様子が分かる。以上のよ
うに、本発明の特定の金属イオンを含有した酸化チタン
は、可視光領域の光を吸収するという、従来では考えら
れなかった光学特性を発現することが明らかとなった。
例４と同様にしてＣｒ イオンを注入した酸化チタンから
なる光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｃｒ イオン照射量：１２×１０16イオン／ｃｍ2 得られたＣｒイオンが導入された酸化チタンからなる光
触媒のＣｒイオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸ
ＰＳにより測定した結果、Ｃｒイオン導入量は１２×１
０17イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面と
表面から２００Åの深さの間の内部にＣｒイオン導入量
の９９％以上がほぼ均一に分散されていることが確認さ
れた。上記のようにして調製したＣｒイオンを導入した
酸化チタンからなる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペク
トルを測定した。得られた吸収スペクトルを図２に示し
た。図２より、比較例１と同様に酸化チタン単独ではバ
ンドギャップ値が約３８０ｎｍで約４００ｎｍ以下の紫
外光領域の光の吸収のみが起こり、可視光領域の光吸収
は全く起こらなかったが、Ｃｒイオンをイオン注入法に
より注入した酸化チタン光触媒上では、４００ｎｍ以上
の可視光の吸収が起こっている様子が分かる。以上のよ
うに、本発明の特定の金属イオンを含有した酸化チタン
は、可視光領域の光を吸収するという、従来では考えら
れなかった光学特性を発現することが明らかとなった。
【００２６】実施例７ 半導体への不純物のドーピングに用いる２００ＫｅＶイ
オン注入装置を用い、Ｆｅ イオンを加速して１５０Ｋｅ
Ｖのエネルギーにして、平均粒子径２１ｎｍである酸化
チタン（デグサ社製、商品名：Ｐ−２５）に、Ｆｅ イオ
ン照射量を７．５×１０15イオン／ｃｍ2にして照射
し、酸化チタンにＦｅ イオンを注入した。得られたＦｅ
イオンが導入された酸化チタンからなる光触媒のＦｅイ
オンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸＰＳにより測
定した結果、Ｆｅイオン導入量は７．５×１０16イオン
／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面と表面から２
００Åの深さの間の内部にＦｅイオン導入量の９９％以
上がほぼ均一に分散されていることが確認された。
オン注入装置を用い、Ｆｅ イオンを加速して１５０Ｋｅ
Ｖのエネルギーにして、平均粒子径２１ｎｍである酸化
チタン（デグサ社製、商品名：Ｐ−２５）に、Ｆｅ イオ
ン照射量を７．５×１０15イオン／ｃｍ2にして照射
し、酸化チタンにＦｅ イオンを注入した。得られたＦｅ
イオンが導入された酸化チタンからなる光触媒のＦｅイ
オンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸＰＳにより測
定した結果、Ｆｅイオン導入量は７．５×１０16イオン
／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面と表面から２
００Åの深さの間の内部にＦｅイオン導入量の９９％以
上がほぼ均一に分散されていることが確認された。
【００２７】実施例８ Ｆｅ イオンの注入条件を下記のようにする以外は、実施
例７と同様にしてＦｅ イオンを注入した酸化チタンから
なる光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｆｅ イオン照射量：１．５×１０16イオン／ｃｍ2 得られたＦｅイオンが導入された酸化チタンからなる光
触媒のＦｅイオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸ
ＰＳにより測定した結果、Ｆｅイオン導入量は１．５×
１０17イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面
と表面から２００Åの深さの間の内部にＦｅイオン導入
量の９９％以上がほぼ均一に分散されていることが確認
された。
例７と同様にしてＦｅ イオンを注入した酸化チタンから
なる光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｆｅ イオン照射量：１．５×１０16イオン／ｃｍ2 得られたＦｅイオンが導入された酸化チタンからなる光
触媒のＦｅイオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸ
ＰＳにより測定した結果、Ｆｅイオン導入量は１．５×
１０17イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面
と表面から２００Åの深さの間の内部にＦｅイオン導入
量の９９％以上がほぼ均一に分散されていることが確認
された。
【００２８】実施例９ Ｆｅ イオンの注入条件を下記のようにする以外は、実施
例７と同様にしてＦｅ イオンを注入した酸化チタンから
なる光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｆｅ イオン照射量：３．０×１０16イオン／ｃｍ2 得られたＦｅイオンが導入された酸化チタンからなる光
触媒のＦｅイオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸ
ＰＳにより測定した結果、Ｆｅイオン導入量は３．０×
１０17イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面
と表面から２００Åの深さの間の内部にＦｅイオン導入
量の９９％以上がほぼ均一に分散されていることが確認
された。
例７と同様にしてＦｅ イオンを注入した酸化チタンから
なる光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｆｅ イオン照射量：３．０×１０16イオン／ｃｍ2 得られたＦｅイオンが導入された酸化チタンからなる光
触媒のＦｅイオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸ
ＰＳにより測定した結果、Ｆｅイオン導入量は３．０×
１０17イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面
と表面から２００Åの深さの間の内部にＦｅイオン導入
量の９９％以上がほぼ均一に分散されていることが確認
された。
【００２９】実施例１０ 半導体の不純物のドーピングに用いる２００ＫｅＶイオ
ン注入装置を用い、Ｆｅ イオンを加速して１５０ＫｅＶ
のエネルギーにして、平均粒子径２１ｎｍである酸化チ
タン（デグサ社製、商品名：Ｐ−２５）に、Ｆｅ イオン
照射量を２．２×１０15イオン／ｃｍ2にして照射し、
酸化チタンにＦｅ イオンを注入した。得られたＦｅイオ
ンが導入された酸化チタンからなる光触媒のＦｅイオン
の分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸＰＳにより測定し
た結果、Ｆｅイオン導入量は２．２×１０16イオン／ｇ
−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面と表面から２００
Åの深さの間の内部にＦｅイオン導入量の９９％以上が
ほぼ均一に分散されていることが確認された。上記のよ
うにして調製したＦｅイオンを導入した酸化チタンから
なる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペクトルを注入Ｆｅ
イオン量の関数として測定した。得られた吸収スペクト
ルを図３に示す。
ン注入装置を用い、Ｆｅ イオンを加速して１５０ＫｅＶ
のエネルギーにして、平均粒子径２１ｎｍである酸化チ
タン（デグサ社製、商品名：Ｐ−２５）に、Ｆｅ イオン
照射量を２．２×１０15イオン／ｃｍ2にして照射し、
酸化チタンにＦｅ イオンを注入した。得られたＦｅイオ
ンが導入された酸化チタンからなる光触媒のＦｅイオン
の分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸＰＳにより測定し
た結果、Ｆｅイオン導入量は２．２×１０16イオン／ｇ
−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面と表面から２００
Åの深さの間の内部にＦｅイオン導入量の９９％以上が
ほぼ均一に分散されていることが確認された。上記のよ
うにして調製したＦｅイオンを導入した酸化チタンから
なる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペクトルを注入Ｆｅ
イオン量の関数として測定した。得られた吸収スペクト
ルを図３に示す。
【００３０】実施例１１ Ｆｅ イオンの注入条件を下記のようにする以外は、実施
例１０と同様にしてＦｅ イオンを注入した酸化チタンか
らなる光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｆｅ イオン照射量：６．６×１０15イオン／ｃｍ2 得られたＦｅイオンが導入された酸化チタンからなる光
触媒のＦｅイオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸ
ＰＳにより測定した結果、Ｆｅイオン導入量は６．６×
１０16イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面
と表面から２００Åの深さの間の内部にＦｅイオン導入
量の９９％以上がほぼ均一に分散されていることが確認
された。上記のようにして調製したＦｅイオンを導入し
た酸化チタンからなる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペ
クトルを測定した。得られた吸収スペクトルを図３に示
した。
例１０と同様にしてＦｅ イオンを注入した酸化チタンか
らなる光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｆｅ イオン照射量：６．６×１０15イオン／ｃｍ2 得られたＦｅイオンが導入された酸化チタンからなる光
触媒のＦｅイオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸ
ＰＳにより測定した結果、Ｆｅイオン導入量は６．６×
１０16イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面
と表面から２００Åの深さの間の内部にＦｅイオン導入
量の９９％以上がほぼ均一に分散されていることが確認
された。上記のようにして調製したＦｅイオンを導入し
た酸化チタンからなる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペ
クトルを測定した。得られた吸収スペクトルを図３に示
した。
【００３１】実施例１２ Ｆｅ イオンの注入条件を下記のようにする以外は、実施
例１０と同様にしてＦｅ イオンを注入した酸化チタンか
らなる光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｆｅ イオン照射量：１．３×１０16イオン／ｃｍ2 得られたＦｅイオンが導入された酸化チタンからなる光
触媒のＦｅイオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸ
ＰＳにより測定した結果、Ｆｅイオン導入量は１．３×
１０17イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面
と表面から２００Åの深さの間の内部にＦｅイオン導入
量の９９％以上がほぼ均一に分散されていることが確認
された。上記のようにして調製したＦｅイオンを導入し
た酸化チタンからなる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペ
クトルを測定した。得られた吸収スペクトルを図３に示
した。図３より、酸化チタン単独ではバンドキャップ値
が約３８０ｎｍで約４００ｎｍ以下の紫外光領域の光の
吸収のみが起こり、可視光領域の光吸収は全く起こらな
かったが、Ｆｅイオンをイオン注入法により注入した酸
化チタン光触媒上では、４００ｎｍ以上の可視光の吸収
が起こっている様子が分かる。
例１０と同様にしてＦｅ イオンを注入した酸化チタンか
らなる光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｆｅ イオン照射量：１．３×１０16イオン／ｃｍ2 得られたＦｅイオンが導入された酸化チタンからなる光
触媒のＦｅイオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸ
ＰＳにより測定した結果、Ｆｅイオン導入量は１．３×
１０17イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面
と表面から２００Åの深さの間の内部にＦｅイオン導入
量の９９％以上がほぼ均一に分散されていることが確認
された。上記のようにして調製したＦｅイオンを導入し
た酸化チタンからなる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペ
クトルを測定した。得られた吸収スペクトルを図３に示
した。図３より、酸化チタン単独ではバンドキャップ値
が約３８０ｎｍで約４００ｎｍ以下の紫外光領域の光の
吸収のみが起こり、可視光領域の光吸収は全く起こらな
かったが、Ｆｅイオンをイオン注入法により注入した酸
化チタン光触媒上では、４００ｎｍ以上の可視光の吸収
が起こっている様子が分かる。
【００３２】実施例１３ 半導体の不純物のドーピングに用いる２００ＫｅＶイオ
ン注入装置を用い、Ｎｉ イオンを加速して１５０ＫｅＶ
のエネルギーにして、平均粒子径２１ｎｍである酸化チ
タン（デグサ社製、商品名：Ｐ−２５）に、Ｎｉ イオン
照射量を２．２×１０15イオン／ｃｍ2にして照射し、
酸化チタンにＮｉ イオンを注入した。得られたＮｉイオ
ンが導入された酸化チタンからなる光触媒のＮｉイオン
の分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸＰＳにより測定し
た結果、Ｎｉイオン導入量は２．２×１０16イオン／ｇ
−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面と表面から２００
Åの深さの間の内部にＮｉイオン導入量の９９％以上が
ほぼ均一に分散されていることが確認された。上記のよ
うにして調製したＮｉイオンを導入した酸化チタンから
なる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペクトルを導入Ｎｉ
イオン量の関数として測定した。得られた吸収スペクト
ルを図４に示す。
ン注入装置を用い、Ｎｉ イオンを加速して１５０ＫｅＶ
のエネルギーにして、平均粒子径２１ｎｍである酸化チ
タン（デグサ社製、商品名：Ｐ−２５）に、Ｎｉ イオン
照射量を２．２×１０15イオン／ｃｍ2にして照射し、
酸化チタンにＮｉ イオンを注入した。得られたＮｉイオ
ンが導入された酸化チタンからなる光触媒のＮｉイオン
の分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸＰＳにより測定し
た結果、Ｎｉイオン導入量は２．２×１０16イオン／ｇ
−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面と表面から２００
Åの深さの間の内部にＮｉイオン導入量の９９％以上が
ほぼ均一に分散されていることが確認された。上記のよ
うにして調製したＮｉイオンを導入した酸化チタンから
なる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペクトルを導入Ｎｉ
イオン量の関数として測定した。得られた吸収スペクト
ルを図４に示す。
【００３３】実施例１４ Ｎｉ イオンの注入条件を下記のようにする以外は、実施
例１３と同様にしてＮｉ イオンを注入した酸化チタンか
らなる光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｎｉ イオン照射量：６．６×１０15イオン／ｃｍ2 得られたＮｉイオンが導入された酸化チタンからなる光
触媒のＮｉイオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸ
ＰＳにより測定した結果、Ｎｉイオン導入量は６．６×
１０16イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面
と表面から２００Åの深さの間の内部にＮｉイオン導入
量の９９％以上がほぼ均一に分散されていることが確認
された。上記のようにして調製したＮｉイオンを導入し
た酸化チタンからなる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペ
クトルを測定した。得られた吸収スペクトルを図４に示
した。
例１３と同様にしてＮｉ イオンを注入した酸化チタンか
らなる光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｎｉ イオン照射量：６．６×１０15イオン／ｃｍ2 得られたＮｉイオンが導入された酸化チタンからなる光
触媒のＮｉイオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸ
ＰＳにより測定した結果、Ｎｉイオン導入量は６．６×
１０16イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面
と表面から２００Åの深さの間の内部にＮｉイオン導入
量の９９％以上がほぼ均一に分散されていることが確認
された。上記のようにして調製したＮｉイオンを導入し
た酸化チタンからなる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペ
クトルを測定した。得られた吸収スペクトルを図４に示
した。
【００３４】実施例１５ Ｎｉ イオンの注入条件を下記のようにする以外は、実施
例４と同様にしてＮｉ イオンを注入した酸化チタンから
なる光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｎｉ イオン照射量：１．３×１０16イオン／ｃｍ2 得られたＮｉイオンが導入された酸化チタンからなる光
触媒のＮｉイオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸ
ＰＳにより測定した結果、Ｎｉイオン導入量は１．３×
１０17イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面
と表面から２００Åの深さの間の内部にＮｉイオン導入
量の９９％以上がほぼ均一に分散されていることが確認
された。上記のようにして調製したＮｉイオンを導入し
た酸化チタンからなる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペ
クトルを測定した。得られた吸収スペクトルを図４に示
した。図４より、比較例１と同様に酸化チタン単独では
バンドギャップ値が約３８０ｎｍで約４００ｎｍ以下の
紫外光領域の光の吸収のみが起こり、可視光領域の光吸
収は全く起こらなかったが、Ｎｉイオンをイオン注入法
により注入した酸化チタン光触媒上では、４００ｎｍ以
上の可視光の吸収が起こっている様子が分かる。以上の
ように、本発明の特定の金属イオンを含有した酸化チタ
ンは、可視光領域の光を吸収するという、従来では考え
られなかった光学特性を発現することが明らかとなっ
た。
例４と同様にしてＮｉ イオンを注入した酸化チタンから
なる光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｎｉ イオン照射量：１．３×１０16イオン／ｃｍ2 得られたＮｉイオンが導入された酸化チタンからなる光
触媒のＮｉイオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸ
ＰＳにより測定した結果、Ｎｉイオン導入量は１．３×
１０17イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面
と表面から２００Åの深さの間の内部にＮｉイオン導入
量の９９％以上がほぼ均一に分散されていることが確認
された。上記のようにして調製したＮｉイオンを導入し
た酸化チタンからなる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペ
クトルを測定した。得られた吸収スペクトルを図４に示
した。図４より、比較例１と同様に酸化チタン単独では
バンドギャップ値が約３８０ｎｍで約４００ｎｍ以下の
紫外光領域の光の吸収のみが起こり、可視光領域の光吸
収は全く起こらなかったが、Ｎｉイオンをイオン注入法
により注入した酸化チタン光触媒上では、４００ｎｍ以
上の可視光の吸収が起こっている様子が分かる。以上の
ように、本発明の特定の金属イオンを含有した酸化チタ
ンは、可視光領域の光を吸収するという、従来では考え
られなかった光学特性を発現することが明らかとなっ
た。
【００３５】実施例１６ 半導体の不純物のドーピングに用いる２００ＫｅＶイオ
ン注入装置を用い、Ｍｎ イオンを加速して１５０ＫｅＶ
のエネルギーにして、平均粒子径２１ｎｍである酸化チ
タン（デグサ社製、商品名：Ｐ−２５）に、Ｍｎ イオン
照射量を１×１０15イオン／ｃｍ2にして照射し、酸化
チタンにＭｎ イオンを注入した。得られたＭｎ イオンが
導入された酸化チタンからなる光触媒のＭｎ イオンの分
散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸＰＳにより測定した結
果、Ｍｎ イオン導入量は１×１０16イオン／ｇ−ＴｉＯ
2であり、酸化チタンの表面と表面から２００Åの深さ
の間の内部にＭｎ イオン導入量の９９％以上がほぼ均一
に分散されていることが確認された。上記のようにして
調製したＭｎ イオンを導入した酸化チタンからなる光触
媒の紫外光〜可視光吸収スペクトルを導入Ｍｎ イオン量
の関数として測定した。得られた吸収スペクトルを図５
に示す。
ン注入装置を用い、Ｍｎ イオンを加速して１５０ＫｅＶ
のエネルギーにして、平均粒子径２１ｎｍである酸化チ
タン（デグサ社製、商品名：Ｐ−２５）に、Ｍｎ イオン
照射量を１×１０15イオン／ｃｍ2にして照射し、酸化
チタンにＭｎ イオンを注入した。得られたＭｎ イオンが
導入された酸化チタンからなる光触媒のＭｎ イオンの分
散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸＰＳにより測定した結
果、Ｍｎ イオン導入量は１×１０16イオン／ｇ−ＴｉＯ
2であり、酸化チタンの表面と表面から２００Åの深さ
の間の内部にＭｎ イオン導入量の９９％以上がほぼ均一
に分散されていることが確認された。上記のようにして
調製したＭｎ イオンを導入した酸化チタンからなる光触
媒の紫外光〜可視光吸収スペクトルを導入Ｍｎ イオン量
の関数として測定した。得られた吸収スペクトルを図５
に示す。
【００３６】実施例１７ Ｍｎ イオンの注入条件を下記のようにする以外は、実施
例１６と同様にしてＭｎ イオンを注入した酸化チタンか
らなる光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｍｎ イオン照射量：３×１０15イオン／ｃｍ2 得られたＭｎ イオンが導入された酸化チタンからなる光
触媒のＭｎ イオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸ
ＰＳにより測定した結果、Ｍｎ イオン導入量は３×１０
16イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面と表
面から２００Åの深さの間の内部にＭｎ イオン導入量の
９９％以上がほぼ均一に分散されていることが確認され
た。上記のようにして調製したＭｎ イオンを導入した酸
化チタンからなる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペクト
ルを測定した。得られた吸収スペクトルを図５に示し
た。図５より、比較例１と同様に酸化チタン単独ではバ
ンドギャップ値が約３８０ｎｍで約４００ｎｍ以下の紫
外光領域の光の吸収のみが起こり、可視光領域の光吸収
は全く起こらなかったが、Ｍｎイオンをイオン注入法に
より注入した酸化チタン光触媒上では、４００ｎｍ以上
の可視光の吸収が起こっている様子が分かる。以上のよ
うに、本発明の特定の金属イオンを含有した酸化チタン
は、可視光領域の光を吸収するという、従来では考えら
れなかった光学特性を発現することが明らかとなった。
例１６と同様にしてＭｎ イオンを注入した酸化チタンか
らなる光触媒を調製した。 加速エネルギー：１５０ＫｅＶ Ｍｎ イオン照射量：３×１０15イオン／ｃｍ2 得られたＭｎ イオンが導入された酸化チタンからなる光
触媒のＭｎ イオンの分散状態を三次元ＳＩＭＳおよびＸ
ＰＳにより測定した結果、Ｍｎ イオン導入量は３×１０
16イオン／ｇ−ＴｉＯ2であり、酸化チタンの表面と表
面から２００Åの深さの間の内部にＭｎ イオン導入量の
９９％以上がほぼ均一に分散されていることが確認され
た。上記のようにして調製したＭｎ イオンを導入した酸
化チタンからなる光触媒の紫外光〜可視光吸収スペクト
ルを測定した。得られた吸収スペクトルを図５に示し
た。図５より、比較例１と同様に酸化チタン単独ではバ
ンドギャップ値が約３８０ｎｍで約４００ｎｍ以下の紫
外光領域の光の吸収のみが起こり、可視光領域の光吸収
は全く起こらなかったが、Ｍｎイオンをイオン注入法に
より注入した酸化チタン光触媒上では、４００ｎｍ以上
の可視光の吸収が起こっている様子が分かる。以上のよ
うに、本発明の特定の金属イオンを含有した酸化チタン
は、可視光領域の光を吸収するという、従来では考えら
れなかった光学特性を発現することが明らかとなった。
【００３７】実施例１８ ブテンの異性化反応 ５０ｍｌのパイレックスガラス製定容容器に実施例４に
て調製したＣｒイオン導入酸化チタン光触媒２５０ｍｇ
を入れて密封した。真空排気後、２０Ｔｏｒｒのシス−
２−ブテンを導入し、波長４５０ｎｍ以下の光を光学フ
ィルターにて遮断した水銀ランプを光源として、照度
２，０００μＷ／ｃｍ2の光をシス−２−ブテンの存在
下で光触媒に照射し、室温でブテンの異性化反応を行っ
た。反応生成物をマイクロシリンジで一定時間ごとに採
取し、ガスクロマトグラフィーにて１−ブテン、トラン
ス−２−ブテン生成の経過時間に対する生成量を定量し
た。この結果を図６に示した。
て調製したＣｒイオン導入酸化チタン光触媒２５０ｍｇ
を入れて密封した。真空排気後、２０Ｔｏｒｒのシス−
２−ブテンを導入し、波長４５０ｎｍ以下の光を光学フ
ィルターにて遮断した水銀ランプを光源として、照度
２，０００μＷ／ｃｍ2の光をシス−２−ブテンの存在
下で光触媒に照射し、室温でブテンの異性化反応を行っ
た。反応生成物をマイクロシリンジで一定時間ごとに採
取し、ガスクロマトグラフィーにて１−ブテン、トラン
ス−２−ブテン生成の経過時間に対する生成量を定量し
た。この結果を図６に示した。
【００３８】比較例２ 実施例１８においてＣｒイオン導入酸化チタン光触媒の
代わりに、比較例１で使用した酸化チタン単独を用いる
以外は実施例１８と同様にしてシス−２−ブテンの異性
化反応を行った。この結果を図６に合わせて示した。図
６から明らかなように、約４５０ｎｍ以上の可視光照射
下では、酸化チタン単独では殆ど反応が進行しないのに
対して、本発明のＣｒイオン導入酸化チタン光触媒を使
用することにより、シス−２−ブテンの１−ブテン、ト
ランス−２−ブテンへの異性化反応が常温においても光
触媒反応として効率よく進行することが分かる。
代わりに、比較例１で使用した酸化チタン単独を用いる
以外は実施例１８と同様にしてシス−２−ブテンの異性
化反応を行った。この結果を図６に合わせて示した。図
６から明らかなように、約４５０ｎｍ以上の可視光照射
下では、酸化チタン単独では殆ど反応が進行しないのに
対して、本発明のＣｒイオン導入酸化チタン光触媒を使
用することにより、シス−２−ブテンの１−ブテン、ト
ランス−２−ブテンへの異性化反応が常温においても光
触媒反応として効率よく進行することが分かる。
【００３９】実施例１９ 一酸化窒素の分解反応 ５０ｍｌのパイレックスガラス製定容容器に実施例４に
て調製したＣｒイオン導入酸化チタン光触媒２５０ｍｇ
を入れて密封した。真空排気後、２０Ｔｏｒｒの一酸化
窒素を導入し、波長４５０ｎｍ以下の光を光学フィルタ
ーにて遮断した水銀ランプを光源として、室温で一酸化
窒素の分解反応を行った。このときの光の照度は２，０
００μＷ／ｃｍ2であった。反応生成物をサンプリング
チューブで一定時間ごとに採取し、ガスクロマトグラフ
ィーにてＮ2、Ｏ2、Ｎ2Ｏ の生成量を経過時間に対して
定量した。一酸化窒素は、生成物の量に応じて減少して
いることを確認した。この結果を図７に示した。
て調製したＣｒイオン導入酸化チタン光触媒２５０ｍｇ
を入れて密封した。真空排気後、２０Ｔｏｒｒの一酸化
窒素を導入し、波長４５０ｎｍ以下の光を光学フィルタ
ーにて遮断した水銀ランプを光源として、室温で一酸化
窒素の分解反応を行った。このときの光の照度は２，０
００μＷ／ｃｍ2であった。反応生成物をサンプリング
チューブで一定時間ごとに採取し、ガスクロマトグラフ
ィーにてＮ2、Ｏ2、Ｎ2Ｏ の生成量を経過時間に対して
定量した。一酸化窒素は、生成物の量に応じて減少して
いることを確認した。この結果を図７に示した。
【００４０】比較例３ 実施例１９においてＣｒイオン導入酸化チタン光触媒の
代わりに、比較例１で使用した酸化チタン単独を用いる
以外は実施例１９と同様にして一酸化窒素の分解反応を
行った。この結果を図７に合わせて示した。図７から明
らかなように、約４５０ｎｍ以上の可視光照射下では、
酸化チタン単独では反応が進行しないのに対して、本発
明のＣｒ イオン導入酸化チタン光触媒を使用することに
より、一酸化窒素の分解反応が常温においても光触媒反
応として効率よく進行することが分かる。
代わりに、比較例１で使用した酸化チタン単独を用いる
以外は実施例１９と同様にして一酸化窒素の分解反応を
行った。この結果を図７に合わせて示した。図７から明
らかなように、約４５０ｎｍ以上の可視光照射下では、
酸化チタン単独では反応が進行しないのに対して、本発
明のＣｒ イオン導入酸化チタン光触媒を使用することに
より、一酸化窒素の分解反応が常温においても光触媒反
応として効率よく進行することが分かる。
【００４１】実施例２０ ブテンの異性化反応 ５０ｍｌのパイレックスガラス製定容容器に実施例１に
て調製したＶイオン導入酸化チタン光触媒２５０ｍｇを
入れて密封した。真空排気後、２０Ｔｏｒｒのシス−２
−ブテンを導入し、波長４５０ｎｍ以下の光を光学フィ
ルターにて遮断した水銀ランプを光源として、照度２，
０００μＷ／ｃｍ2の光をシス−２−ブテンの存在下で
光触媒に照射し、室温でブテンの異性化反応を行った。
反応生成物をマイクロシリンジで一定時間ごとに採取
し、ガスクロマトグラフィーにて１−ブテン、トランス
−２−ブテン生成の経過時間に対する生成量を定量し
た。この結果を図８に示した。
て調製したＶイオン導入酸化チタン光触媒２５０ｍｇを
入れて密封した。真空排気後、２０Ｔｏｒｒのシス−２
−ブテンを導入し、波長４５０ｎｍ以下の光を光学フィ
ルターにて遮断した水銀ランプを光源として、照度２，
０００μＷ／ｃｍ2の光をシス−２−ブテンの存在下で
光触媒に照射し、室温でブテンの異性化反応を行った。
反応生成物をマイクロシリンジで一定時間ごとに採取
し、ガスクロマトグラフィーにて１−ブテン、トランス
−２−ブテン生成の経過時間に対する生成量を定量し
た。この結果を図８に示した。
【００４２】比較例４ 実施例２０においてＶイオン導入酸化チタン光触媒の代
わりに、比較例１で使用した酸化チタン単独を用いる以
外は実施例２０と同様にしてシス−２−ブテンの異性化
反応を行った。この結果を図８に合わせて示した。図８
から明らかなように、約４５０ｎｍ以上の可視光照射下
では、酸化チタン単独では反応が進行しないのに対し
て、本発明のＶイオン導入酸化チタン光触媒を使用する
ことにより、シス−２−ブテンの１−ブテン、トランス
−２−ブテンへの異性化反応が常温においても光触媒反
応として効率よく進行することが分かる。
わりに、比較例１で使用した酸化チタン単独を用いる以
外は実施例２０と同様にしてシス−２−ブテンの異性化
反応を行った。この結果を図８に合わせて示した。図８
から明らかなように、約４５０ｎｍ以上の可視光照射下
では、酸化チタン単独では反応が進行しないのに対し
て、本発明のＶイオン導入酸化チタン光触媒を使用する
ことにより、シス−２−ブテンの１−ブテン、トランス
−２−ブテンへの異性化反応が常温においても光触媒反
応として効率よく進行することが分かる。
【００４３】実施例２１ 一酸化窒素の分解反応 ５０ｍｌのパイレックスガラス製定容容器に実施例１に
て調製したＶイオン導入酸化チタン光触媒２５０ｍｇを
入れて密封した。真空排気後、２０Ｔｏｒｒの一酸化窒
素を導入し、波長４５０ｎｍ以下の光を光学フィルター
にて遮断した水銀ランプを光源として、室温で一酸化窒
素の分解反応を行った。このときの光の照度は２，００
０μＷ／ｃｍ2であった。反応生成物をサンプリングチ
ューブで一定時間ごとに採取し、ガスクロマトグラフィ
ーにてＮ2、Ｎ2Ｏ の生成量を経過時間に対して定量し
た。一酸化窒素は、生成物の量に応じて減少しているこ
とを確認した。この結果を図９に示した。
て調製したＶイオン導入酸化チタン光触媒２５０ｍｇを
入れて密封した。真空排気後、２０Ｔｏｒｒの一酸化窒
素を導入し、波長４５０ｎｍ以下の光を光学フィルター
にて遮断した水銀ランプを光源として、室温で一酸化窒
素の分解反応を行った。このときの光の照度は２，００
０μＷ／ｃｍ2であった。反応生成物をサンプリングチ
ューブで一定時間ごとに採取し、ガスクロマトグラフィ
ーにてＮ2、Ｎ2Ｏ の生成量を経過時間に対して定量し
た。一酸化窒素は、生成物の量に応じて減少しているこ
とを確認した。この結果を図９に示した。
【００４４】
【発明の効果】本発明の光触媒は、紫外光領域はもちろ
んのこと、これまで不可能とされてきた可視光領域の光
の吸収が起こるため、本発明の光触媒の存在下で、紫外
光から可視光の光を照射して種々の光反応を促進させる
ことができる。本発明の光触媒、光触媒の製造方法、お
よび光触媒反応方法は、極めて画期的なものである。
んのこと、これまで不可能とされてきた可視光領域の光
の吸収が起こるため、本発明の光触媒の存在下で、紫外
光から可視光の光を照射して種々の光反応を促進させる
ことができる。本発明の光触媒、光触媒の製造方法、お
よび光触媒反応方法は、極めて画期的なものである。
【図１】本発明の一実施例である光触媒の紫外光〜可視
光吸収スペクトルである。
光吸収スペクトルである。
【図２】本発明の一実施例である光触媒の紫外光〜可視
光吸収スペクトルである。
光吸収スペクトルである。
【図３】本発明の一実施例である光触媒の紫外光〜可視
光吸収スペクトルである。
光吸収スペクトルである。
【図４】本発明の一実施例である光触媒の紫外光〜可視
光吸収スペクトルである。
光吸収スペクトルである。
【図５】本発明の一実施例である光触媒の紫外光〜可視
光吸収スペクトルである。
光吸収スペクトルである。
【図６】本発明の一実施例である光触媒を使用したブテ
ンの異性化反応方法において、１−ブテン、トランス−
２−ブテン生成の経過時間に対する生成量を定量した図
である。
ンの異性化反応方法において、１−ブテン、トランス−
２−ブテン生成の経過時間に対する生成量を定量した図
である。
【図７】本発明の一実施例である光触媒を使用した一酸
化窒素の分解反応方法において、Ｎ2、Ｏ2、Ｎ2Ｏ 生成
の経過時間に対する生成量を定量した図である。
化窒素の分解反応方法において、Ｎ2、Ｏ2、Ｎ2Ｏ 生成
の経過時間に対する生成量を定量した図である。
【図８】本発明の一実施例である光触媒を使用したブテ
ンの異性化反応方法において、１−ブテン、トランス−
２−ブテン生成の経過時間に対する生成量を定量した図
である。
ンの異性化反応方法において、１−ブテン、トランス−
２−ブテン生成の経過時間に対する生成量を定量した図
である。
【図９】本発明の一実施例である光触媒を使用した一酸
化窒素の分解反応方法において、Ｎ2、Ｎ2Ｏ 生成の経過
時間に対する生成量を定量した図である。
化窒素の分解反応方法において、Ｎ2、Ｎ2Ｏ 生成の経過
時間に対する生成量を定量した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｊ 23/22 Ｂ０１Ｊ 23/26 Ｚ Ａ 23/26 23/34 Ｚ Ａ 23/34 23/38 Ｚ 23/70 Ｚ 23/38 ＺＡＢＡ 23/70 6958−4Ｈ Ｃ０７Ｃ 5/23 ＺＡＢ 6958−4Ｈ 5/25 23/745 6958−4Ｈ 11/08 23/755 Ｃ０７Ｂ 61/00 ３００ Ｃ０７Ｃ 5/23 Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｊ 5/25 １０２Ｇ 11/08 Ｂ０１Ｊ 23/74 ３０１Ｚ // Ｃ０７Ｂ 61/00 ３００ ３０１Ａ ３２１Ｚ ３２１Ａ (72)発明者 佐藤 一仁 埼玉県幸手市権現堂1134−２ (72)発明者 藤本 尚則 茨城県北相馬郡守谷町松前台１−30−５− 202
Claims (5)
- 【請求項１】 Ｃｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ａｇ、Ｐ
ｄ、Ｎｉ、ＭｎおよびＰｔからなる群から選択される１
種以上の金属のイオンが１×１０15イオン／ｇ−酸化チ
タン以上の割合で酸化チタンの表面から内部に含有され
ていることを特徴とする光触媒。 - 【請求項２】 Ｃｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ａｇ、Ｐ
ｄ、Ｎｉ、ＭｎおよびＰｔからなる群から選択される１
種以上の金属のイオンを３０ＫｅＶ以上の高エネルギー
に加速して、酸化チタンに照射し、該金属イオンを酸化
チタンに導入することを特徴とする光触媒の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の光触媒の存在下、紫外
光から可視光の光を照射して光反応を行うことを特徴と
する光触媒反応方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の光触媒の存在下、紫外
光から可視光の光を窒素酸化物に照射して分解反応を行
うことを特徴とする窒素酸化物の分解反応方法。 - 【請求項５】 請求項１に記載の光触媒の存在下、紫外
光から可視光の光をブテンに照射して異性化反応を行う
ことを特徴とするブテンの異性化反応方法。
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