(57)【要約】【課題】チタンの代わりに、亜鉛酸化物を含む光触媒を提供すること。【解決手段】本発明は酸化亜鉛（ＺｎＯ）ナノ細線を用いた近接場光触媒に関する。本発明の光触媒は、従来の光触媒に使用されて来たチタンを安価の亜鉛で取り替えて費用節減の効果を得ることができるだけでなく、酸化亜鉛ナノ細線の先端に発生する光近接場（ｏｐｔｉｃａｌ ｎｅａｒ ｆｉｅｌｄ）を用いることで、別途の外部電圧を印加する必要なしに、水素発生に十分な過電圧を得ることができるので、白金のような高価の電極の使用を避け、工程を単純化することができる利点がある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノ細線の先端に発生する光近接場を用いた近接場光触媒において、
基板、及び
前記基板上に形成され、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＧａＰ、ＺｒＯ２、ＳｉＣｄＳ、ＫＴａＯ２、ＫＴａＮＢＯ、ＣｄＳｅ、ＳｒＴｉＯ３、Ｎｂ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＷＯ２、ＳａＯ２またはその混合物よりなる群から選ばれる少なくとも１種を主成分とするナノ素材でなる基材、を含み、
前記ナノ素材は、ナノニードル、ナノロッドまたはナノチューブを含むナノ細線の形態を持つことを特徴とする、近接場光触媒。
【請求項２】
前記ナノ素材はナノニードルの形態であることを特徴とする、請求項１に記載の近接場光触媒。
【請求項３】
前記酸化亜鉛ナノ素材は、直径が２００ｎｍ以下、長さが０．５〜１００μｍであることを特徴とする、請求項２に記載の近接場光触媒。
【請求項４】
前記基板は、シリコン基板、ガラス基板、石英基板、パイレックス（登録商標）基板、サファイア基板、及びプラスチック基板よりなる群から選択されることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の近接場光触媒。
【請求項５】
前記酸化亜鉛ナノ素材は、前記基板上に垂直に配向されることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の近接場光触媒。
【請求項６】
前記酸化亜鉛ナノ素材は、有機金属気相成長法、有機金属化学気相蒸着法、スパッタリング法、熱または電子ビーム蒸着法、パルスレーザー蒸着法、気相移送法、または化学的合成のいずれか一つによって前記基板上に形成されることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の近接場光触媒。
【請求項７】
前記酸化亜鉛ナノ素材は、主成分の酸化亜鉛の外に、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｔｉ、Ｌｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｙ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｖ、Ｆｅ、Ｌａ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｂ、Ｎ、Ｓｂ及びＨよりなる群から選ばれる１種以上の元素を不純物としてさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の近接場光触媒。
【請求項８】
前記酸化物系ナノ素材は、ＭｇＯ、ＣｄＯ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰまたはこれらの化合物よりなる群から選ばれる化合物でコートされることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の近接場光触媒。
【請求項９】
光触媒を用いて水素を発生させる方法において、前記光触媒は、
基板、及び
前記基板上にナノニードル、ナノロッドまたはナノチューブのナノ細線の形態をしており、酸化亜鉛を主成分とするナノ素材でなる基材、を含むことを特徴とする、水素発生方法。
【請求項１０】
前記ナノ素材は、ナノニードルの形態であることを特徴とする、請求項９に記載の水素発生方法。
【請求項１１】
前記酸化亜鉛ナノ素材は、直径が２００ｎｍ以下、長さが０．５〜１００μｍであることを特徴とする、請求項１０に記載の水素発生方法。
【請求項１２】
光触媒を含む水素発生装置において、前記光触媒は、
基板、及び
前記基板上にナノニードル、ナノロッドまたはナノチューブのナノ細線の形態をしており、酸化亜鉛を主成分とするナノ素材でなる基材、を含むことを特徴とする、水素発生装置。
【請求項１３】
前記ナノ素材は、ナノニードルの形態であることを特徴とする、請求項１２に記載の水素発生装置。
【請求項１４】
前記酸化亜鉛ナノ素材は、直径が２００ｎｍ以下、長さが０．５〜１００μｍであることを特徴とする、請求項１３に記載の水素発生装置。
【請求項１５】
光触媒を用いて廃水または空気を浄化する方法において、前記光触媒は、
基板、及び
前記基板上にナノニードル、ナノロッドまたはナノチューブのナノ細線の形態をしており、酸化亜鉛を主成分とするナノ素材でなる基材、を含むことを特徴とする、廃水または空気の浄化方法。
【請求項１６】
前記ナノ素材は、ナノニードルの形態をしていることを特徴とする、請求項１５に記載の廃水または空気の浄化方法。
【請求項１７】
前記酸化亜鉛ナノ素材は、直径が２００ｎｍ以下、長さが０．５〜１００μｍであることを特徴とする、請求項１６に記載の廃水または空気の浄化方法。
【請求項１８】
光触媒を含む廃水または空気浄化装置において、前記光触媒は、
基板、及び
前記基板上にナノニードル、ナノロッドまたはナノチューブのナノ細線の形態をしており、酸化亜鉛を主成分とするナノ素材でなる基材、を含むことを特徴とする、廃水または空気浄化装置。
【請求項１９】
前記ナノ素材は、ナノニードルの形態をしていることを特徴とする、請求項１８に記載の廃水または空気浄化装置。
【請求項２０】
前記酸化亜鉛ナノ素材は、直径が２００ｎｍ以下、長さが０．５〜１００μｍであることを特徴とする、請求項１９に記載の廃水または空気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光触媒に係り、より詳しくは酸化亜鉛ナノ細線を用いた近接場光触媒に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光触媒とは、光を受ければ触媒反応を引き起こす触媒物質で、本明細書においては、このうち光反応を加速させる触媒物質を意味し、特に紫外線を吸収して強力な酸化力または還元力を持つ物質を生成することができる物質を言う。かかる光触媒は、多量の化学品または難分解性汚染物質を親環境的に処理するのに使用することができる。光触媒のうち、二酸化チタン（ＴｉＯ２）が一番多用されている。これは、二酸化チタンが耐酸性、耐アルカリ性などに優れ、人体に無害であるからである。
【０００３】
図１に示すように、二酸化チタン光触媒はｎ型半導体であり、二酸化チタンのバンドギャップ（ｂａｎｄｇａｐ）以上のエネルギー（λ＜４００ｎｍ）を持つ波長の光（例えば、紫外線）を受ければ、二酸化チタン表面の電子は価電子帯（ｖａｌｅｎｃｅ ｂａｎｄ）から伝導帯（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ）への転移を引き起こし、これにより価電子帯には正孔が生成し、伝導帯には過剰電子が誘導される。
【０００４】
このような電子と正孔は二酸化チタンの表面に拡散移動し、二酸化チタン表面に吸着された水または水酸化イオン（ＯＨ−）と正孔が反応すれば、ヒドロキシラジカル（ＯＨ）が生成し、水中に存在する酸素と電子が反応すれば、スーパーオキサイド（Ｏ２２−）が生成する。このように生成したヒドロキシラジカル及びスーパーオキサイドは、有機物質を酸化させて水と炭酸ガスに変化させる酸化剤として作用する。また、細菌も有機化合物であるので、光触媒の強酸化作用により酸化分解されて殺菌される。かかる二酸化チタンの作用については、大韓民国公開特許第１０−２００３−００８３９０１号に開示されている。
【０００５】
しかし、かかるチタンは非常に稀少の金属で、二酸化チタンは非常に高価の材料であり、このような点は二酸化チタンを広く常用化するのに深刻な問題点になっている。
【０００６】
さらに、二酸化チタンは、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴＯ３）とともに、前記のような作用の外にも、光化学電池の電極としても利用されている。すなわち、二酸化チタンは、太陽光などの光を受けて光起電力を発生させ、前記光起電力により電気化学反応を引き起こす半導体光触媒であり、水中に白金電極と酸化チタン電極を配置し、二酸化チタン電極に光を照射することで、水を電気分解して水素を発生させることにも活用されている。このような二酸化チタンの作用及び活用については大韓民国登録特許第１０−０３７７８２５号に開示されている。
【０００７】
しかし、二酸化チタンの光触媒を太陽光による水の電気分解に適用する場合、水の電解に必要な最小限の起電力（理論値１．２３Ｖ）以上の光起電力を備えることが必要である。したがって、別途の外部電圧を印加することになるが、これにより水素発生の装置及び工程が非常に複雑になる欠点がある。また、白金のような稀少金属を電極として使用することになるので、これにより製造費用が上昇する欠点もある。
【０００８】
一方、光近接場（ｏｐｔｉｃａｌ ｎｅａｒ ｆｉｅｌｄ）は高解像度光学燎微鏡、高密度光学メモリ、原子操作などに利用されて来た［Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ Ｎａｎｏ／Ａｔｏｍ Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｓｐｒｉｎｇｅｒ， Ｔｏｋｙｏ， １９９８］。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記のような従来技術の問題点を解決するために、チタンの代わりに、亜鉛酸化物を含む光触媒を提供することに本発明の目的がある。チタンとは異なり、亜鉛は安価で大量購入することができる安い金属で、光触媒製造の費用を大幅に低めることができる利点がある。
【００１０】
本発明の他の目的は、酸化亜鉛をナノ細線場で構成した光触媒を提供することにある。ナノ細線の先端に発生する近接場により、別の電極の利用及びさらなる電圧の印加なしにも、水素の発生に必要な電位を得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した目的を達成するに、本発明は近接光の光触媒を提供する。この近接光の光触媒は、基板、及び前記基板上に形成され、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＧａＰ、ＺｒＯ２、ＳｉＣｄＳ、ＫＴａＯ２、ＫＴａＮＢＯ、ＣｄＳｅ、ＳｒＴｉＯ３、Ｎｂ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＷＯ２、ＳａＯ２またはその混合物よりなる群から選ばれる少なくとも１種を主成分とするナノ素材でなる基材、を含み、前記ナノ素材は、ナノニードル、ナノロッドまたはナノチューブを含むナノ細線の形態を持つことを特徴とする。
【００１２】
前記ナノ素材は、酸化亜鉛を主成分とすることが好ましい。
【００１３】
前記ナノ素材の形態は、ナノニードルのナノ細線の形態が好ましく、直径が２００ｎｍ以下、より好ましくは５〜２００ｎｍ、長さが０．５〜１００μｍであることを特徴とする。
【００１４】
前記基板は、シリコン基板、ガラス基板、石英基板、パイレックス（登録商標）基板、サファイア基板、及びプラスチック基板よりなる群から選択されることを特徴とする。
【００１５】
前記酸化亜鉛ナノ素材は、前記基板上に垂直に配向されることを特徴とする。
【００１６】
前記酸化亜鉛ナノ素材は、有機金属気相成長法、有機金属化学気相蒸着法、スパッタリング法、熱または電子ビーム蒸着法、パルスレーザー蒸着法、気相移送法、または化学的合成のいずれか一つによって前記基板上に形成されることを特徴とする。
【００１７】
前記酸化亜鉛ナノ素材は、主成分の酸化亜鉛の外に、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｔｉ、Ｌｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｙ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｖ、Ｆｅ、Ｌａ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｂ、Ｎ、Ｓｂ及びＨよりなる群から選ばれる１種以上の元素を不純物としてさらに含むことを特徴とする。
【００１８】
前記酸化物系ナノ素材は、ＭｇＯ、ＣｄＯ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰまたはこれらの化合物よりなる群から選ばれる化合物でコートされることを特徴とする。
【００１９】
一方、本発明は、前記本発明による光触媒を用いる水素発生方法を提供し、また、前記本発明による光触媒を含む水素発生装置を提供する。
【００２０】
また、本発明は、前記本発明による光触媒を用いる廃水または空気の浄化方法を提供し、また、前記本発明による光触媒を含む廃水または大気浄化装置を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
このような本発明の光触媒は、従来の光触媒に使用されて来たチタンを安価の亜鉛で取り替えて費用節減の効果を得ることができるだけでなく、酸化亜鉛ナノ細線の先端に発生する光近接場を用いることで、別途の外部電圧の印加の必要なしに、水素発生に十分な過電圧を得ることができるので、白金のような高価の電極の使用を避け、工程を単純化することができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明をより詳細に説明する。本発明の説明において、関連した公知の技術または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要にあいまいにすることができると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は本発明の機能を考慮して定義するもので、これは使用者、運用者の意図または慣例などによって変わり得る。したがって、その定義は本明細書の全般にわたる内容に基づいて決定されるべきである。
【００２３】
本発明の近接場光触媒は、従来に広く使用された高価の二酸化チタンに代わって、酸化亜鉛を主成分とするナノ素材を含むことを基本的な特徴とする。図２に示すように、酸化亜鉛は、エネルギーバンドギャップ及び水素発生に対する触媒活性の準位が二酸化チタンと同等な物質で、二酸化チタンと同等な水準の水素発生材としての使用が可能であり、特に水の電気分解に使用できる。
【００２４】
また、本発明は、基板上に酸化亜鉛を主成分とするナノ素材が、ナノロッド、ナノチューブ、あるいは好ましくはナノニードルのナノ細線の形をしていることを特徴とする近接光の光触媒に関するものである。
【００２５】
特に、ナノニードル形態のナノ細線の酸化亜鉛ナノ素材の場合において、図６及び図７に示すように、その成長条件を調節することで、一先端を非常に鋭い形状に製作することが可能である。
【００２６】
特に、前記酸化亜鉛ナノ素材の直径が２００ｎｍ以下、より好ましくは５〜２００ｎｍ、長さが０．５〜１００μｍになるように製作することが好ましい。
【００２７】
光遠隔場（ｏｐｔｉｃａｌ ｆａｒ ｆｉｅｌｄ）の場合、場（ｆｉｅｌｄ）の強さ（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）が波長より小さい中性分子において均一である（ｕｎｉｆｏｒｍ）。この場合、分子内に電子のみが同一の相（ｐｈａｓｅ）及び強さを有する電場に応答することになり、よって遠隔場の場合、分子振動（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）のエネルギーを高めることはできなくなる。
【００２８】
一方、光近接場の場合、その位置による急勾配（ｓｔｅｅｐ ｓｐａｔｉａ１ ｇｒａｄｉｅｎｔ）により分子内の場の強さが均一にならなくなる。この場合、図３に示すように、分子軌道が変化して電子が不均一に応答し、かかる電子の不均一な応答によってで分子が極性化することになる。
【００２９】
本発明によって、前記の構造を持つ光触媒に光遠隔場を照射する場合、その先端（ａｐｅｘ）に光近接場が発生する。先端に発生する光近接場は、その電場勾配が非常に急に形成されるので、これにより、別に外部電圧を印加する必要なしに、水素を発生させるのに十分な過電圧を得ることができる。
【００３０】
前述したように、二酸化チタンの光触媒を水の電気分解に使用する場合、水の電解に必要な最小限の起電力（理論値１．２３Ｖ）以上の光起電力を備えるために、白金のような稀少金属を電極として使用して外部電圧を印加することになる。本発明の場合においては、白金のような高価の電極の使用及び別途の外部電圧の印加なしにも水素発生に必要な過電圧を得ることができるので、水素発生の装置及び工程を非常に単純化して製造単価を低めることができる利点をを持つ。
【００３１】
また、光触媒の材料として酸化亜鉛ナノニードルの構造を用いる場合、可視領域へのの反応効率が向上する効果もあるので、全体としてのエネルギーの変換効率も大きく増加する効果を有する。
【００３２】
本発明の光触媒において、基板は、一般的に基板上に形成される酸化物系ナノ素材との反応性がない素材であり、その非制限的な例としては、シリコン基板、ガラス基板、石英基板、パイレックス（登録商標）基板、サファイア基板、またはプラスチック基板などを含む。
【００３３】
一方、本発明の酸化亜鉛ナノ素材は、基板に垂直に配向した形態の構造が好ましいが、本発明による光触媒としては、基板上にナノ素材が垂直に配向していない形態を取ることもできる。
【００３４】
また、前記金属／酸化物半導体の異種接合構造を利用すれば、光を受けて生成した電子を金属側に集めることができるので、電子と正孔の再結合速度を遅くすることができる。これにより、電子と正孔が外部の酸素または水と容易に結合することになり、その結果、外部の汚染物質を光分解する効率が増大する効果を期待することができる。
【００３５】
本発明のナノ素材は、有機気相成長法（ＭＯＶＰＥ）、有機気相蒸着法を含む化学気相蒸着法またはスパッタリング法（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、熱または電子ビーム蒸着法（ｔｈｅｒｍａｌ ｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、パルスレーザー蒸着法（ｐｕｌｓｅ ｌａｓｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などのような物理的成長方法だけでなく、金のような金属触媒を用いる気相搬送法（ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｐｒｏｃｅｓｓ）、化学的合成などにより多様な基板上に形成される。好ましくは、有機気相成長法（ＭＯＶＰＥ）または有機金属化学気相蒸着法（ＭＯＣＶＤ）により成長させることができる。
【００３６】
本発明の光触媒製造方法の具体例において、酸化亜鉛ナノニードルは次のような工程によって基板上に形成される。まず、亜鉛−含有有機金属及び酸素−含有気体または酸素−含有有機物を別個のラインを介してそれぞれ有機金属気相蒸着反応器に注入する。前記亜鉛−含有有機金属の非制限的な例には、ジメチル亜鉛［Ｚｎ（ＣＨ３）２］、ジエチル亜鉛［Ｚｎ（Ｃ２Ｈ５）２］、亜鉛アセテート［Ｚｎ（ＯＯＣＣＨ３）２・Ｈ２Ｏ］、亜鉛アセテート無水物［Ｚｎ（ＯＯＣＣＨ３）２］または亜鉛アセチルアエトナート［Ｚｎ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２］などが含まれ、前記酸素−含有気体の非制限的な例は、Ｏ２、Ｏ３、ＮＯ２、水蒸気、ＣＯ２などを含む。酸素−含有有機物の非制限的な例はＣ４Ｈ８Ｏを含む。
【００３７】
その後、１０−５〜７６０ｍｍＨｇの圧力及び２００〜９００℃の温度条件で前記反応物を反応させ、基板上に酸化亜鉛ナノニードルを蒸着かつ成長させる。前記反応圧力、温度及び反応物質の流速を調節して、基板上に形成されるナノニードルの直径、長さ及び密度を調節することで、所望の総表面積を持つナノ素材を基板上に形成することができる。
【００３８】
本発明による光触媒の酸化亜鉛ナノ素材は、ナノ素材の電子及び正孔の形成能力を向上させるために、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｔｉ、Ｌｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｙ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｖ、Ｆｅ、Ｌａ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｂ、Ｎ、Ｓｂ及びＨよりなる群から選ばれる１種以上の元素を不純物としてさらに含むことができる。この場合、前記不純物の濃度が高い場合には、酸化物半導体物質の合金と命名することもできる。前記元素を含有する有機金属などを亜鉛−含有有機金属とともに有機金属気相蒸着反応器に供給することで、本発明のナノ素材の成分に前記元素を含ませることができる。
【００３９】
一方、本発明による光触媒のナノ素材は、ＭｇＯ、ＣｄＯ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰまたはこれらの化合物よりなる群から選ばれる化合物でコートされた構造を持つことができる。図４には基板上に垂直に配向された酸化物系ナノニードルにＧａＮがコートされた構造のナノニードルが示され、図５にはこのような構造を持つナノニードルの透過電子燎微鏡写真が示されている。前記物質のコーティング層は、電子及び正孔の形成能力を向上させ、ナノ素材の保護層を形成するなど、本発明の光触媒に対して多様な作用をすることができる。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。ただ、本発明の範囲が下記の実施例にだけ限定されるものではない。
【００４１】
実施例１：酸化亜鉛ナノニードルを含む光触媒の製造（ＭＯＣＶＤ）
有機金属化学気相蒸着（ＭＯＣＶＤ）反応器にガラス基板を入れた後、ジメチル亜鉛（Ｚｎ（ＣＨ３）２）及びＯ２気体のそれぞれを個別ラインを介して前記反応器に０．１〜１０ｓｃｃｍ及び１０〜１００ｓｃｃｍ範囲の流速で注入した。この際、搬送ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を使用した。
【００４２】
前記反応器の内部を０．２ｔｏｒｒの圧力及び５００℃の温度の条件で１時間維持しながら、前記ガラス基板上でジメチル亜鉛及び酸素を化学反応させて酸化亜鉛ナノニードルを成長及び蒸着させた。
【００４３】
その結果、製造されたガラス基板上に垂直に配向された酸化亜鉛ナノニードルを図６に示し、その直径は６０ｎｍ、長さは１μｍ、密度は１０１０／ｃｍ２であった。
【００４４】
実施例２：酸化亜鉛ナノニードルを含む光触媒の製造（ＭＯＶＰＥ）
反応器に基板を入れた後、基板温度を４００〜５００℃にし、ガス源のジメチル亜鉛（Ｚｎ（ＣＨ３）２）及びＯ２のそれぞれを個別ラインを介して前記反応器に０．１〜１０ｓｃｃｍ及び１０〜１００ｓｃｃｍ範囲の流速で注入した。この際、搬送ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を使用した。
【００４５】
前記反応器の内部を０．２ｔｏｒｒの圧力及び５００℃の温度の条件で１時間維持しながら、前記ガラス基板上でジメチル亜鉛及び酸素を化学反応させて酸化亜鉛ナノニードルを成長及び蒸着させた。図７に示すように、先端が鋭くなったナノニードルが基板に対して垂直に形成された。
【００４６】
評価例１
前記実施例１及び実施例２で製造された酸化亜鉛ナノニードル光触媒を超純水たる蒸溜水に浸漬し、波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザーを３０秒間照射した。その結果、二酸化チタンの場合のように、超親水性を示す結果を得ることができた。
【００４７】
また、照射付近の水分中の物質が析出していることを表面の電子顕微鏡によって確認することができ、これを図８に示した。また、前記析出がナノニードルの先端のみを繋ぐように形成されていることから、ナノニードルの先端に発生している光近接場によって物質が析出したことを確認することができた。
【００４８】
評価例２
本発明の光触媒の先端を繋ぐように表面に付着した物質に対し組成分析を実施し、その結果を図９に示した。図９において、＃１は光照射領域に対するものであり、＃２は非照射領域に対するものである。図９を参照すれば、光を照射した場所で炭素及び窒素の成分が増加していることを確認することができた。これは、水分中の有機不純物及び窒素が析出した事実を現し、これから、酸化亜鉛ナノニードルを用いることによって水質が改善したことを確認することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
光触媒技術は、近年幅広い分野で実用化して世界的に注目されており、本発明の酸化亜鉛ナノ細線を用いた近接場光触媒技術は、高価の酸化チタンを取り替える材料で、実用上非常に重要であり、さらに電極を要しない本発明はプロセスの簡略化にも大きな意味があると言える。
【００５０】
説明のために本発明の好ましい実施態様を記載したが、当業者であれば特許請求の範囲に記載した発明の目的及び思想から逸脱することなく、様々な修正、追加及び置換をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】光触媒反応の原理を示す概念図である。
【図２】代表的な光触媒材料のバンド構造と、水の酸化及び還元準位を示す概念図である。
【図３】光近接場によって分子振動モードが励起される原理を示す概念図である。
【図４】本発明による酸化亜鉛ナノニードル光触媒を示すもので、ナノニードル上にＧａＮがコートされた光触媒の一実施例の構造図及び透過電子燎微鏡（ＴＥＭ）写真である。
【図５】本発明による酸化亜鉛ナノニードル光触媒を示すもので、ナノニードル上にＧａＮがコートされた光触媒の一実施例の構造図及び透過電子燎微鏡（ＴＥＭ）写真である。
【図６】本発明の一実施例によって製造された酸化亜鉛ナノニードル光触媒の走査電子燎微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図７】本発明の一実施例によって製造された酸化亜鉛ナノニードル光触媒のＴＥＭ写真である。
【図８】本発明の一実施例による酸化亜鉛ナノニードル光触媒に光を照射した後のナノニードルの表面を示すＳＥＭ写真である。
【図９】本発明の一実施例による酸化亜鉛ナノニードル光触媒に対するＥＤＸ分析結果を示すグラフである。
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１】
2009505829.tif 000009
【図３】
2009505829.tif 000010
【図８】
2009505829.tif 000011
【国際調査報告】
2009505829.tif 000012
2009505829.tif 000013