JPH10290017A - 光触媒 - Google Patents
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- JPH10290017A JPH10290017A JP9095519A JP9551997A JPH10290017A JP H10290017 A JPH10290017 A JP H10290017A JP 9095519 A JP9095519 A JP 9095519A JP 9551997 A JP9551997 A JP 9551997A JP H10290017 A JPH10290017 A JP H10290017A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
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- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 太陽電池の起電力と電極触媒の光触媒作用で
表面上で有害物の分解などの化学反応を発生させること
ができ、この反応を利用して、光を照射する他は動力を
必要とせずに界面活性剤の分解処理などが可能とする光
触媒を提供することを目的とする。 【解決手段】 太陽電池１，２，３，４，５の表面に透
明電極の代わりに電極触媒６，７，８を形成し、電極触
媒６，７，８表面で光と電気の同時作用により化学反応
を起こすことを特徴とする。
表面上で有害物の分解などの化学反応を発生させること
ができ、この反応を利用して、光を照射する他は動力を
必要とせずに界面活性剤の分解処理などが可能とする光
触媒を提供することを目的とする。 【解決手段】 太陽電池１，２，３，４，５の表面に透
明電極の代わりに電極触媒６，７，８を形成し、電極触
媒６，７，８表面で光と電気の同時作用により化学反応
を起こすことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒に関する。
例えば、洗浄、印刷、その他の廃液中の、界面活性剤、
色素などの有害物の分解、水分解による水素発生、大気
中の汚染物質（ＮＯxなど）の分解、脱臭又は水中の有
機物などの分解による水質浄化などに利用できるもので
ある。
例えば、洗浄、印刷、その他の廃液中の、界面活性剤、
色素などの有害物の分解、水分解による水素発生、大気
中の汚染物質（ＮＯxなど）の分解、脱臭又は水中の有
機物などの分解による水質浄化などに利用できるもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】廃液中の界面活性剤などの有害物は、主
に、微生物により分解されている。一部は光触媒等での
分解も試みられている。その際、光触媒としてＴiＯ2が
広く用いられており、脱硝、脱臭、界面活性剤や有機物
などの水質汚染物質の分解などの性能を持つことは知ら
れている。
に、微生物により分解されている。一部は光触媒等での
分解も試みられている。その際、光触媒としてＴiＯ2が
広く用いられており、脱硝、脱臭、界面活性剤や有機物
などの水質汚染物質の分解などの性能を持つことは知ら
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】微生物処理では高濃度
の界面活性剤を処理できない。また、生分解性の悪い界
面活性剤の分解は困難であり、分解性の良いものでも無
機物への完全な分解は行われておらず、ベンゼン環など
の構造は分解できていないことが多い。従って、他の方
法を検討する必要がある。ＴiＯ2などの光触媒を用いる
方法では、太陽光で利用する場合、紫外線しでか利用で
きず効率が低いなどの問題があり、より効率の高い光触
媒の開発が必要である。
の界面活性剤を処理できない。また、生分解性の悪い界
面活性剤の分解は困難であり、分解性の良いものでも無
機物への完全な分解は行われておらず、ベンゼン環など
の構造は分解できていないことが多い。従って、他の方
法を検討する必要がある。ＴiＯ2などの光触媒を用いる
方法では、太陽光で利用する場合、紫外線しでか利用で
きず効率が低いなどの問題があり、より効率の高い光触
媒の開発が必要である。
【０００４】一方、ＳnＯ2とＴiＯ2の接合構造を持つ触
媒を電極に用いて、光電気化学反応による色素などの化
合物を高効率で分解する手法が報告されている（Idriss
Bedja, and Prashant V. Kamat, J. Phys. Chem. 99(1
995)9182-9188 ）。
媒を電極に用いて、光電気化学反応による色素などの化
合物を高効率で分解する手法が報告されている（Idriss
Bedja, and Prashant V. Kamat, J. Phys. Chem. 99(1
995)9182-9188 ）。
【０００５】ここで、太陽電池表面の透明電極としてＳ
nＯ2が使用されているが、ＳnＯ2の触媒としてよく用い
られるＴiＯ2と結晶構造は同じであり、格子定数なども
大きくは違わないので両者の接合構造の形成や、ＳnＯ2
のＴiＯ2での置換、また、その逆は容易に行える。
nＯ2が使用されているが、ＳnＯ2の触媒としてよく用い
られるＴiＯ2と結晶構造は同じであり、格子定数なども
大きくは違わないので両者の接合構造の形成や、ＳnＯ2
のＴiＯ2での置換、また、その逆は容易に行える。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、太陽
電池の表面に透明電極を形成する代わりに、ＴiＯ2で被
覆し、その上をＳnＯ2で被覆し、さらにその上をＴiＯ2
で被覆して、接合構造を持つ電極触媒を形成し、太陽電
池と電極触媒を組み合わせた光触媒を作成したものであ
る。
電池の表面に透明電極を形成する代わりに、ＴiＯ2で被
覆し、その上をＳnＯ2で被覆し、さらにその上をＴiＯ2
で被覆して、接合構造を持つ電極触媒を形成し、太陽電
池と電極触媒を組み合わせた光触媒を作成したものであ
る。
【０００７】〔作用〕この光触媒に光を照射すると、太
陽電池の起電力と電極触媒の光触媒作用で、表面上で有
害物の分解などの化学反応を発生させることができる。
この反応を利用すれば、光を照射する他は動力を必要と
せずに界面活性剤の分解処理などが可能になる。尚、太
陽電池とは、シリコンなどの半導体のｐ型とｎ型を接合
したもの、または、ｐ型とｎ型の間に絶縁体層をはさん
だもので、光により起電力を生じる装置をいう。
陽電池の起電力と電極触媒の光触媒作用で、表面上で有
害物の分解などの化学反応を発生させることができる。
この反応を利用すれば、光を照射する他は動力を必要と
せずに界面活性剤の分解処理などが可能になる。尚、太
陽電池とは、シリコンなどの半導体のｐ型とｎ型を接合
したもの、または、ｐ型とｎ型の間に絶縁体層をはさん
だもので、光により起電力を生じる装置をいう。
【０００８】
〔実施例１〕本発明の一実施例に係る光触媒である光電
気化学反応装置を図１に示す。同図に示すように、本実
施例の光電気化学反応装置は、太陽電池の表面に電極の
代わりに電極触媒を形成したものである。
気化学反応装置を図１に示す。同図に示すように、本実
施例の光電気化学反応装置は、太陽電池の表面に電極の
代わりに電極触媒を形成したものである。
【０００９】即ち、基板１上に、白金電極２、ｎ型多結
晶シリコン（２００ｎｍ）３、多結晶シリコン絶縁層
（１．２μｍ）４及びｐ型多結晶シリコン（２００ｎ
ｍ）５を形成し、更に、ＴiＯ2（３ｎｍ）６、ＳnＯ
2（５ｎｍ）７及びＴiＯ2（３ｎｍ）８よりなる電極触
媒を形成したものである。
晶シリコン（２００ｎｍ）３、多結晶シリコン絶縁層
（１．２μｍ）４及びｐ型多結晶シリコン（２００ｎ
ｍ）５を形成し、更に、ＴiＯ2（３ｎｍ）６、ＳnＯ
2（５ｎｍ）７及びＴiＯ2（３ｎｍ）８よりなる電極触
媒を形成したものである。
【００１０】但し、図１中の装置の構成は一例であり、
構造、サイズなどはこれに限るものではない。例えば、
電極触媒として、二種類以上の金属同士、半導体同士、
金属と半導体、金属と絶縁体、半導体と絶縁体などを積
み重ねた構造とすることができる。また、電極触媒は、
ＴiＯ2とＳnＯ2の薄膜を積み重ねた構造を持つこと、或
いは、ＳnＯ2の薄膜をＴiＯ2の薄膜で挟んだこと、また
は、ＴiＯ2の薄膜をＳnＯ2の薄膜を交互に３層以上積層
して構成することができる。
構造、サイズなどはこれに限るものではない。例えば、
電極触媒として、二種類以上の金属同士、半導体同士、
金属と半導体、金属と絶縁体、半導体と絶縁体などを積
み重ねた構造とすることができる。また、電極触媒は、
ＴiＯ2とＳnＯ2の薄膜を積み重ねた構造を持つこと、或
いは、ＳnＯ2の薄膜をＴiＯ2の薄膜で挟んだこと、また
は、ＴiＯ2の薄膜をＳnＯ2の薄膜を交互に３層以上積層
して構成することができる。
【００１１】上述した構造を有する光電気化学反応装置
を、図２に示すように、水槽９内に配置して、廃水を処
理を行うのためのセルを形成した。水槽９内には、白金
などの対極を挿入し、電極触媒と対極の間に太陽電池に
よる電気を通し、同時に光を照射して溶液反応を起こす
ようにしている。
を、図２に示すように、水槽９内に配置して、廃水を処
理を行うのためのセルを形成した。水槽９内には、白金
などの対極を挿入し、電極触媒と対極の間に太陽電池に
よる電気を通し、同時に光を照射して溶液反応を起こす
ようにしている。
【００１２】このセルに界面活性剤ドデシルベンゼンス
ルホン酸ナトリウム（以下、ＳＤＳ）の１．１％水溶液
を注入し、太陽光を当てて１時間放置した後、残留して
いるＳＤＳを測定したところ０．１％以下になってお
り、ほぼ完全に分解できた。ＳＤＳ濃度は波長２７５ｎ
ｍのベンゼン環の紫外線の吸収量を測定して求めた。
ルホン酸ナトリウム（以下、ＳＤＳ）の１．１％水溶液
を注入し、太陽光を当てて１時間放置した後、残留して
いるＳＤＳを測定したところ０．１％以下になってお
り、ほぼ完全に分解できた。ＳＤＳ濃度は波長２７５ｎ
ｍのベンゼン環の紫外線の吸収量を測定して求めた。
【００１３】比較例として、絶縁体Ｓiの上にＴiＯ2膜
を３ｎｍ積層したものを使って、同様にＳＤＳ１．１％
水溶液の太陽光による分解を行ったところ、１時間後に
０．４％のＳＤＳが残留しており、時間が経過してもそ
れ以上反応は進行しなかった。
を３ｎｍ積層したものを使って、同様にＳＤＳ１．１％
水溶液の太陽光による分解を行ったところ、１時間後に
０．４％のＳＤＳが残留しており、時間が経過してもそ
れ以上反応は進行しなかった。
【００１４】〔実施例２〕本発明の第２実施例に係る光
触媒である光電気化学反応装置を図３に、その脱硝性能
確認のための実験装置を図４に示す。本実施例は、図３
に示すように、トンネル内の照明として用いられている
水銀灯、ナトリウムランプ、蛍光灯等１０の近くに、図
１の光電気化学反応装置１１を設置したものである。
触媒である光電気化学反応装置を図３に、その脱硝性能
確認のための実験装置を図４に示す。本実施例は、図３
に示すように、トンネル内の照明として用いられている
水銀灯、ナトリウムランプ、蛍光灯等１０の近くに、図
１の光電気化学反応装置１１を設置したものである。
【００１５】道路のトンネル中の空気は自動車などの排
ガスにより、ＮＯxの濃度が高いことが問題になってい
るが、ボイラーなどと比較すると濃度が低く拡散してい
る為有効な打ち手がなかった。第１図に示した光電気化
学反応装置は、光触媒の電子状態を電圧を加えて制御し
触媒活性を向上させるもので、必ずしも電流を伴う電気
化学反応を必要としない。従って、空気中でも、脱硝、
脱臭などの為に使用することが可能である。
ガスにより、ＮＯxの濃度が高いことが問題になってい
るが、ボイラーなどと比較すると濃度が低く拡散してい
る為有効な打ち手がなかった。第１図に示した光電気化
学反応装置は、光触媒の電子状態を電圧を加えて制御し
触媒活性を向上させるもので、必ずしも電流を伴う電気
化学反応を必要としない。従って、空気中でも、脱硝、
脱臭などの為に使用することが可能である。
【００１６】そこで、本実施例では、図３に示すよう
に、蛍光灯等１０の近くに、光電気化学反応装置１１を
設置することにより、トンネル内空気の脱硝を行うよう
にしたものである。本実施例における脱硝性能を評価す
るために、図４に示すように、密閉型のガラス容器（内
容積２５０ｍｌ）１２の内部に光電気化学反応装置１３
を設置し、ＮＯ2濃度９８ｐｐｍの空気を封入して、水
銀灯１４を照射してＮＯ2濃度の経時変化を調べた。
に、蛍光灯等１０の近くに、光電気化学反応装置１１を
設置することにより、トンネル内空気の脱硝を行うよう
にしたものである。本実施例における脱硝性能を評価す
るために、図４に示すように、密閉型のガラス容器（内
容積２５０ｍｌ）１２の内部に光電気化学反応装置１３
を設置し、ＮＯ2濃度９８ｐｐｍの空気を封入して、水
銀灯１４を照射してＮＯ2濃度の経時変化を調べた。
【００１７】上記の実験において、水銀灯１４の照射を
開始して１時間経過後のＮＯ2濃度を測定したところ４
３ｐｐｍに減少した。これより、本実施例の装置が脱硝
性能を持っていることが分かった。
開始して１時間経過後のＮＯ2濃度を測定したところ４
３ｐｐｍに減少した。これより、本実施例の装置が脱硝
性能を持っていることが分かった。
【００１８】比較例として、絶縁体Ｓiの上にＴiＯ2膜
を３ｎｍ積層したものを使って、同様な試験を行った。
ＮＯ2濃度９８ｐｐｍの空気を封入し、光を１時間照射
した後のＮＯ2濃度は５１ｐｐｍで本実施例による装置
の方が効率が高かった。
を３ｎｍ積層したものを使って、同様な試験を行った。
ＮＯ2濃度９８ｐｐｍの空気を封入し、光を１時間照射
した後のＮＯ2濃度は５１ｐｐｍで本実施例による装置
の方が効率が高かった。
【００１９】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本願の請求項１の発明に係る光触媒によれ
ば、太陽電池の表面に透明電極の代わりに電極触媒を形
成し、電極触媒表面で光と電気の同時作用により化学反
応を起こし、また、本願の請求項２，３，４に係る発明
の光触媒では、請求項１において、前記電極触媒とし
て、二種類以上の金属同士、半導体同士、金属と半導
体、金属と絶縁体、半導体と絶縁体などを積み重ねた構
造或いはＴiＯ2とＳnＯ2の薄膜を積み重ねた構造、Ｓn
Ｏ2の薄膜をＴiＯ2の薄膜で挟んだ構造又はＴiＯ2の薄
膜とＳnＯ2の薄膜とを交互に３層以上積層した構造を持
つため、本発明の光触媒に光を照射すると、太陽電池の
起電力と電極触媒の光触媒作用で、表面上で有害物の分
解などの化学反応を発生させることができ、この反応を
利用すれば、光を照射する他は動力を必要とせずに界面
活性剤の分解処理などが可能になる。
たように、本願の請求項１の発明に係る光触媒によれ
ば、太陽電池の表面に透明電極の代わりに電極触媒を形
成し、電極触媒表面で光と電気の同時作用により化学反
応を起こし、また、本願の請求項２，３，４に係る発明
の光触媒では、請求項１において、前記電極触媒とし
て、二種類以上の金属同士、半導体同士、金属と半導
体、金属と絶縁体、半導体と絶縁体などを積み重ねた構
造或いはＴiＯ2とＳnＯ2の薄膜を積み重ねた構造、Ｓn
Ｏ2の薄膜をＴiＯ2の薄膜で挟んだ構造又はＴiＯ2の薄
膜とＳnＯ2の薄膜とを交互に３層以上積層した構造を持
つため、本発明の光触媒に光を照射すると、太陽電池の
起電力と電極触媒の光触媒作用で、表面上で有害物の分
解などの化学反応を発生させることができ、この反応を
利用すれば、光を照射する他は動力を必要とせずに界面
活性剤の分解処理などが可能になる。
【００２０】更に、本願の請求項５の発明に係る光触媒
では、請求項１、２、３又は４において、前記電極触媒
上に液溜を作り、白金などで対極を形成して液溜に挿入
し、電極触媒と対極の間に太陽電池による電気を通し、
同時に光を照射して溶液反応を起こすようにしたため、
太陽電池の起電力と電極触媒の光触媒作用に加え、電流
を伴う電気化学反応の作用により、液溜内の有害物をほ
ぼ完全に分解して処理することが可能となった。
では、請求項１、２、３又は４において、前記電極触媒
上に液溜を作り、白金などで対極を形成して液溜に挿入
し、電極触媒と対極の間に太陽電池による電気を通し、
同時に光を照射して溶液反応を起こすようにしたため、
太陽電池の起電力と電極触媒の光触媒作用に加え、電流
を伴う電気化学反応の作用により、液溜内の有害物をほ
ぼ完全に分解して処理することが可能となった。
【図１】本発明の第１の実施例に係る太陽電池とその上
の電極触媒の構成図である。
の電極触媒の構成図である。
【図２】本発明の第１実施例に係わる光電気化学反応装
置の構成図である。
置の構成図である。
【図３】本発明の第２実施例に係わる光電気化学反応装
置の設置図である。
置の設置図である。
【図４】本発明の第２実施例に係わる光電気化学反応装
置の脱硝性能確認実験の構成図である。
置の脱硝性能確認実験の構成図である。
１ 基板 ２ 白金電極 ３ ｎ型多結晶シリコン ４ 多結晶シリコン絶縁層 ５ ｐ型多結晶シリコン ６，８ ＴiＯ2 ７ ＳnＯ2 ９ 水槽 １０ 水銀灯、ナトリウムランプ、蛍光灯等 １１，１３ 光電気化学反応装置 １２ ガラス容器 １４ 水銀灯
Claims (5)
- 【請求項１】 太陽電池の表面に透明電極の代わりに電
極触媒を形成し、電極触媒表面で光と電気の同時作用に
より化学反応を起こすことを特徴とする光触媒。 - 【請求項２】 請求項１において、前記電極触媒は、二
種類以上の金属同士、半導体同士、金属と半導体、金属
と絶縁体或いは半導体と絶縁体などを積み重ねた構造を
持つことを特徴とする光触媒。 - 【請求項３】 請求項１において、前記電極触媒は、Ｔ
iＯ2とＳnＯ2の薄膜を積み重ねた構造を持つことを特徴
とする光触媒。 - 【請求項４】 請求項１において、前記電極触媒は、Ｓ
nＯ2の薄膜をＴiＯ2の薄膜で挟んだ構造、または、Ｔi
Ｏ2の薄膜とＳnＯ2の薄膜とを交互に３層以上積層した
構造を持つことを特徴とする光触媒。 - 【請求項５】 請求項１、２、３又は４において、前記
電極触媒上に液溜を作り、白金などで対極を形成して液
溜に挿入し、前記電極触媒と対極の間に太陽電池による
電気を通し、同時に光を照射して溶液反応を起こすこと
を特徴とする光触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9095519A JPH10290017A (ja) | 1997-04-14 | 1997-04-14 | 光触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9095519A JPH10290017A (ja) | 1997-04-14 | 1997-04-14 | 光触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10290017A true JPH10290017A (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=14139823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9095519A Withdrawn JPH10290017A (ja) | 1997-04-14 | 1997-04-14 | 光触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10290017A (ja) |
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