有可见光活性的光催化剂体、其原料及其制造方法技术

一种光催化剂体的制造方法，包括：在金属氧化物或其前体中添加氮、硫、碳及磷之中至少１种的步骤；使金属氧化物或其前体的表面或内部以与氧原子结合的状态、氢氧化物的状态或盐的状态含有钒、锰、铬、铁、钴、铜、钇、锆、铌、钼、镧系元素之中至少１种的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在可见光照射下有光催化剂活性的光催化剂体及其制造方法。
技术介绍
氧化钛、氧化锡、氧化锌等金属氧化物当照射紫外光时因光激励而产生电子和空穴，作为呈现强的还原力和氧化力的光催化剂体而起作用。此光催化剂体被广泛用于有害物质的分解·净化、除臭、杀菌等。通过在这些在紫外光区具有光催化剂活性的金属氧化物的表面担载固定铁或铜等金属或它们的氧化物，来提高在紫外光区的光催化剂活性的技术已经公开(例如特开平6-39285号公报、特开平7-303835号公报、特开平9-227319号公报、特开平11-244709号公报、特开2000-95976号公报、特开2000-205103号公报、特开2003-135974号公报、特开2003-190811号公报等)。另一方面已知在氧化钛、氧化锡、氧化锌等金属氧化物的晶体中，通过用氮、硫、碳、磷置换其氧的一部分，或在其晶格的间隙掺杂氮、硫、碳、磷，或使其多晶集合体的晶粒边界含有氮、硫、碳、磷，不仅在紫外光，即使在可见光照射下也呈现高的光催化剂活性(例如特开2000-205103号公报)。可是，过去的光催化剂体，可见光区的吸光度比紫外光区低，成为表示在紫外光照射下和可见光照射下的光利用效率的指针的量子效率比是紫外光/可见光＝5/1左右，在可见光区不能得到充分的反应速度。因此，将这些光催化剂体用在家具、墙材、照明器具、电制品、浴室构件、盥洗台用品、厨房用品、一次性纸、汽车内装构件、其他室内构件、牙科用材等中的场合，不能得到充分的反应。另外，上述现有技术，虽能提高金属氧化物在紫外光区的光催化剂活性，但是不能提高在可见光区具有活性的光催化剂体的光催化剂活性。另外，在光催化剂体中担载铂(Pt)等贵金属的技术，有原料价高的问题。
技术实现思路
本专利技术是一种使含有氮、硫、碳及磷之中至少1种的金属氧化物的表面或内部以与氧原子结合的状态、氢氧化物的状态或盐的状态含有钒、锰、铬、铁、钴、铜、钇、锆、铌、钼、镧系元素之中至少1种的在可见光照射下呈现光催化剂活性的光催化剂体。在此，在上述本专利技术的光催化剂体中，优选上述金属氧化物是钛、锡、锌之中至少1种的氧化物。另外，在上述本专利技术的光催化剂体中，优选上述金属氧化物含有氮和硫之中至少1种。进一步地，优选其含量按原子比计为全体的0.01-13％以内。更优选为0.01％-2.00％以内的范围内。另外，在上述本专利技术的光催化剂体中，优选含有处于比在大气中作为氧化物能稳定地存在的最大原子价低的状态的钒、锰、铬、铁、钴、铜、钇、锆、铌、钼、镧系元素之中至少1种。另外，在上述本专利技术的光催化剂体中，优选在0.01重量％以上6.0重量％以下的范围含有钒、锰、铬、铁、钴、铜、钇、锆、铌、钼、镧系元素。另外，在上述本专利技术的光催化剂体中，优选含有铁和铜之中至少1种，并在XPS的2p层光谱中分别在709eV以上710eV以下及932eV以上933eV以下处具有最大的峰。另外，在上述本专利技术的光催化剂体中，优选含有Cu2O及FeO之中至少1种。另外，在上述本专利技术的光催化剂体中，优选含有铁或铜的硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、醋酸盐及氯化物之中至少1种。另外，在上述本专利技术的光催化剂体中，优选一次粒径为5nm以上50nm以下。本专利技术的别的方式是一种光催化剂体原料，其包含金属氧化物、和钒、锰、铬、铁、钴、铜、钇、锆、铌、钼、镧系元素之中至少1种的盐或离子，所述金属氧化物含有氮、硫、碳、磷之中至少1种。本专利技术的别的方式是一种光催化剂体原料，其包含金属氧化物或其前体、和铵盐或氨水、和钒、锰、铬、铁、钴、铜、钇、锆、铌、钼、镧系元素之中至少1种的盐或离子。本专利技术的别的方式是一种光催化剂体原料，其包含金属氧化物或其前体、和尿素、硫脲、二氧化脲及二氧化硫脲之中至少1种、及钒、锰、铬、铁、钴、铜、钇、锆、铌、钼、镧系元素之中至少1种的盐或离子。在此，在上述本专利技术的光催化剂体原料中，优选上述金属氧化物是氧化钛。另外，在上述本专利技术的光催化剂体原料中，优选上述金属氧化物的前体含有氧化硫酸钛、硫酸钛、含水氧化钛、氢氧化钛、烷氧化钛、偏钛酸、原钛酸、水合氧化钛、氯化钛及有机钛化合物之中至少1种。本专利技术的别的方式是一种在可见光照射下具有光催化剂活性的光催化剂体的制造方法，其包括在金属氧化物或其前体中添加氮、硫、碳及磷之中至少1种的第1工序；使上述金属氧化物或上述前体的表面或内部以与氧原子结合的状态、氢氧化物的状态或盐的状态含有钒、锰、铬、铁、钴、铜、钇、锆、铌、钼、镧系元素之中至少1种的第2工序。本专利技术的别的方式是一种在可见光照射下具有光催化剂活性的光催化剂体的制造方法，其特征在于，向在表面或内部以与氧原子结合的状态、氢氧化物的状态或盐的状态含有钒、锰、铬、铁、钴、铜、钇、锆、铌、钼、镧系元素之中至少1种的金属氧化物或其前体中添加氮、硫、碳及磷之中至少1种。本专利技术的别的方式是一种在可见光照射下具有光催化剂活性的光催化剂体的制造方法，其特征在于，使添加了氮、硫、碳及磷之中至少1种的金属氧化物或其前体的表面或内部以与氧原子结合的状态、氢氧化物的状态或盐的状态含有钒、锰、铬、铁、钴、铜、钇、锆、铌、钼、镧系元素之中至少1种。本专利技术的别的方式是一种在可见光照射下具有光催化剂活性的光催化剂体的制造方法，包括混合含有氮、硫、碳、磷之中至少1种的金属氧化物和钒、锰、铬、铁、钴、铜、钇、锆、铌、钼、镧系元素之中至少1种的盐的第1工序；将此混合物在80℃以上600℃以下的温度加热的第2工序。本专利技术的别的方式是一种在可见光照射下具有光催化剂活性的光催化剂体的制造方法，包括在含有氨气的气氛下加热金属氧化物或其前体的第1工序；混合在上述第1工序中得到的生成物、和钒、锰、铬、铁、钴、铜、钇、锆、铌、钼、镧系元素之中至少1种的盐的第2工序；在80℃以上600℃以下的温度加热在上述第2工序中得到的混合物的第3工序。本专利技术的别的方式是一种在可见光照射下具有光催化剂活性的光催化剂体的制造方法，包括将金属氧化物或其前体、和尿素、硫脲、二氧化脲、二氧化硫脲、蜜胺、胍、氰尿酸、双缩脲、尿嘧啶和其他的酰胺和酰亚胺之中至少1种的混合物加热的第1工序；混合在上述第1工序中得到的生成物、和钒、锰、铬、铁、钴、铜、钇、锆、铌、钼、镧系元素之中至少1种的盐的第2工序；在80℃以上600℃以下的温度加热在上述第2工序中得到的混合物的第3工序。在此，在上述本专利技术中，优选上述金属氧化物的前体是氧化硫酸钛、硫酸钛、含水氧化钛、氢氧化钛、烷氧化钛、偏钛酸、原钛酸、水合氧化钛、氯化钛及有机钛化合物之中至少1种。本专利技术的别的方式是一种在可见光照射下具有光催化剂活性的光催化剂体的制造方法，包括混合金属氧化物的前体、和非金属的硫化物或有SH基的有机硫化合物的第1工序；在含有氧的气氛下加热在上述第1工序中得到的生成物的第2工序；混合在上述第2工序中得到的生成物、和钒、锰、铬、铁、钴、铜、钇、锆、铌、钼、镧系元素之中至少1种的盐的第3工序；在80℃以上600℃以下的温度加热在上述第3工序中得到的混合物的第4工序。在此，在上述本专利技术中，上述金属氧化物的前体优选包含金属的有机化合物、卤化物及氧卤化物之中至少1种。而且，在上述本专利技术中，优选上述金属氧化物是氧化钛。附图说明图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在可见光照射下呈现光催化剂活性的光催化剂体，使含有氮、硫、碳及磷之中至少１种的金属氧化物的表面或内部以与氧原子结合的状态、氢氧化物的状态或盐的状态含有钒、锰、铬、铁、钴、铜、钇、锆、铌、钼、镧系元素之中至少１种。

【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：森川健志，铃木宪一，正木英之，大脇健史，多贺康训，
申请(专利权)人：株式会社丰田中央研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]