光催化剂和光催化剂的制造方法技术

本发明专利技术涉及在X·钛羟基磷灰石(其中，上述X为具有钙以上的原子序数的碱土金属)中掺杂银而成的光催化剂。钙·钛羟基磷灰石的钙被具有锶以上的原子序数的碱土金属取代而成的光催化剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及在X·钛羟基磷灰石(其中，上述X为具有钙以上的原子序数的碱土金属)中掺杂银而成的光催化剂。钙·钛羟基磷灰石的钙被具有锶以上的原子序数的碱土金属取代而成的光催化剂。【专利说明】
这里讨论的实施方式涉及。
技术介绍
近年来，发挥氧化分解作用、抗菌作用、防污作用等的氧化钛(TiO2)等一部分的半导体物质所具有的光催化活性备受关注。这样的具有光催化活性的上述半导体物质，一般而言，如果吸收具有相当于其价电子带与传导带之间的带隙的能量的光，则存在于上述价电子带的电子向上述传导带迁移。向上述传导带迁移的电子有向吸附在具有上述光催化活性的半导体物质的表面的物质移动的性质，在该半导体物质的表面吸附有物质时，该物质被上述电子还原。另一方面，如果存在于上述价电子带的电子迁移到上述传导带，则在上述价电子带产生空穴。而且，在该价电子带产生的空穴具有从吸附于具有上述光催化活性的半导体物质的表面的物质夺取电子的性质，在该半导体物质的表面吸附有物质时，该物质被上述空穴夺取电子而被氧化。对以上现象进行具体说明，例如，对具有特别优异的光催化活性的氧化钛而言，如果氧化钛吸收具有相当于其价电子带与传导带之间的带隙的能量的光，则该氧化钛中的存在于上述价电子带的电子向上述传导带迁移，迁移的该电子将空气中的氧还原而生成超氧阴离子(.02_)，另一方面，上述电子的迁移的结果，在上述价电子带产生空穴，产生的该空穴将吸附于上述氧化钛表面的水氧化而生成羟基自由基(.0Η)。此时，由于该羟基自由基具有非常强的氧化能力，所以在上述氧化钛的表面吸附有机物等，这时，该有机物等在上述羟基自由基的作用下分解，最终分解成水和二氧化碳。如上所述，对氧化钛等具有上述光催化活性的半导体物质照射具有相当于该半导体物质的价电子带与传导带之间的带隙的能量的光时，该半导体物质吸收该光，将吸附于其表面的有机物等分解，结果体现氧化分解作用、抗菌作用、防污作用等。因此，近来，特别是以氧化钛为代表的具有上述光催化活性的半导体物质作为抗菌剂、杀菌剂、防污剂、除臭剂、环境净化剂等广泛利用。例如，提出了通过使光催化性的氧化钛附着于电子设备的按钮，对该按钮赋予抗菌性的技术(参照专利文献I)，另外提出了含有由金属元素构成且具有光催化作用的粒子的光催化剂薄膜以及在基材表面具备该光催化剂薄膜的物品，该金属元素是电负性小于1.6、且离子半径小于0.2nm的元素，化合价为2以下，(参照专利文献2)。然而，这些提案存在以下问题。即，激发显示优异的光催化活性的氧化钛时所需的光能为3.2eV?3.3eV，将该光能换算成光的波长约为380nm。这意味该氧化钛在照射近紫外光时能够被激发，但照射可见光(波长:400nm?800nm)时不能被激发。太阳光中紫外光所占的比例较少，仅为4%?5%，有利用太阳光作为照射光时上述氧化钛不体现充分的光催化活性的问题。另外，有照射几乎不存在紫外光的室内的荧光灯的光时，上述氧化钛几乎不体现光催化活性的问题。迫切需要开发消除如上所述的无法对在太阳光或室内的荧光灯下使用的物品赋予充分的光催化活性问题、并且在照射占太阳光的45%、占荧光灯的大部分的可见光时显示充分的光催化活性的氧化钛。因此，涉及上述氧化钛对可见光的响应的研究广泛进行。作为这样的研究的一个例子，出于对上述氧化钛赋予可见光响应的目的，提出了对该氧化钛形成氧缺陷的方法、在该氧化钛中掺杂氮的方法等。但是，现状是这些情况下没有得到满足实用性的成果，没脱离研究级别的领域。另一方面，由于上述氧化钛对物质的吸附能力欠缺，所以为了基于该氧化钛的光催化活性体现氧化分解作用、抗菌作用、防污作用等，必须提高该氧化钛对分解对象物的吸附能力。因此，作为这样的对分解对象物的吸附能力优异的材料，由于作为牙齿、骨骼等生物体硬组织的主成分的钙羟基磷灰石Caltl(PO4)6(OH)2等磷灰石容易与各种阳离子、阴离子进行离子交换、具有高生物体亲和性和吸附特性，具有对蛋白质等有机物的特异性吸附能力，所以进行了利用该钙羟基磷灰石等磷灰石的特性的技术的研究开发。作为这样的研究开发的一个例子，提出了将氧化钛等半导体物质与钙羟基磷灰石等磷酸钙系化合物组合，能够有效地发挥两者的特性的制品(参照专利文献3?4)。另外，提出了将上述磷灰石中的钙离子的一部分与钛离子交换而成的具有光催化作用的钙.钛羟基磷灰石Ca9wTi (PO4)6 (OH)2、所谓的光催化剂钛羟基磷灰石(T1-CaHAP)(参照专利文献5 ?8)。然而，这些光催化剂钛羟基磷灰石(T1-CaHAP)的情况下，照射如上所述的几乎不存在紫外光的室内的荧光灯的光时，有上述氧化钛几乎不体现光催化活性的问题。因此，作为对紫外光和可见光显示优异的吸收性、对宽带的光长期具有光催化活性、对分解对象物的吸附性优异、能体现氧化分解作用、抗菌作用、防污作用等的光催化剂，提出了掺杂有铬(Cr)和镍(Ni)中的至少一种、钨(W)和钒(V)中的至少一种的T1-CaHAP光催化剂(参照专利文献9)。但是，这些提出的技术中，包含像铬(Cr)这样会成为对环境有害的离子的元素，实用方面存在问题。应予说明，上述提出的技术中，作为构成磷灰石的金属原子，除了钙(Ca)以外，例示了铝(Al)、镧(La)等金属原子的可能性，另外，作为能作为光催化剂中心起作用的金属原子，除了钛(Ti)以外，例示了锌(Zn)等的可能性，另外，作为掺杂的可见光吸收性金属原子，例示了铬(Cr)、镍(Ni)，但作为为了对宽带的光、特别是包含可见光的光具有光催化活性而掺杂在钛羟基磷灰石(T1-CaHAP)中的金属原子，只例示了铬(Cr)、镍(Ni)，对其他金属原子的可能性没有任何研究或启示。因此，现状是寻求提供不含对环境有害的金属原子、具有优异的光催化活性的高性能的光催化剂和该光催化剂的制造方法。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平11-195345号公报专利文献2:日本特开2003-305371号公报专利文献3:日本特开2003-80078号公报专利文献4:日本特开2003-321313号公报专利文献5:日本特开2000-327315号公报专利文献6:日本特开2001-302220号公报专利文献7:日本特开2003-175338号公报专利文献8:日本特开2003-334883号公报专利文献9:日本专利第4295231号公报
技术实现思路
公开的实施方式的课题是解决以往的上述各问题，实现以下目的。即，公开的实施方式的目的是提供不含对环境有害的金属原子、具有优异的光催化活性的高性能的光催化剂和该光催化剂的制造方法。作为用于解决上述课题方法，如下。SP，公开的光催化剂的特征在于，是在X.钛羟基磷灰石(其中，上述X为具有钙以上的原子序数的碱土金属)中掺杂银而成的。公开的光催化剂的特征在于，是钙.钛羟基磷灰石的钙的至少一部分被具有锶以上的原子序数的碱土金属取代而成的。公开的光催化剂的制造方法是通过共沉淀法制造公开的光催化剂的方法。采用公开的光催化剂，能够得到不含对环境有害的金属原子、具有优异的光催化活性的高性能的光催化剂。采用公开的光催化剂的制造方法，能够制造不含对环境有害的金属原子、具有优异的光催化活性的高性能的光催化剂。【专利附图】【附图说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光催化剂，其特征在于，是在X·钛羟基磷灰石中掺杂银而成的，其中，所述X为具有钙以上的原子序数的碱土金属。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：塚田峰春，若村正人，穴泽俊久，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP