(57)【要約】【課題】過酸化水素を安価で収率よく得ることができる光触媒体、並びに該光触媒体を用いた過酸化水素の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の光触媒体は、フェナジン骨格を有する光触媒体を用いて、該光触媒体を光励起しうる波長の範囲の光を照射下において、酸素分子と水と接触させることで過酸化水素を製造する方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒体を光励起しうる波長範囲の光の照射下、酸素分子と水とを接触させることを特徴とする過酸化水素の製造方法。
【請求項２】
光触媒体を下記の一般式（１）で示されるフェナジン骨格を特徴とする
【化１】
2015218105.tif 000005
一般式（１）において、Ｘ１及びＸ２は、同一であっても異なってもよく、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、カルボキシル基、アルデヒド基、アセチル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シリル基、シロキサン基のいずれかを示す。又は、それらの混合物を含んで成る群から選択する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
光触媒体を下記の化学式（２）で示されるフェナジンを特徴とする請求項１に記載の方法。
【化２】
2015218105.tif 000006
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、光触媒体に関し、詳しくは、酸素分子と水を接触させることによる過酸化水素の製造に適した光触媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、過酸化水素の製造方法としてアントラキノン法が用いられている。具体的には、２−エチルアントラヒドロキノンもしくは２−アミルアントラヒドロキノンを溶媒に溶解し、空気中の酸素と混合することによりアントラヒドロキノンが酸化されてアントラキノンと過酸化水素が生じる。ここからイオン交換水を用いて抽出し、アントラキノンと過酸化水素を分離する。分離後、わずかに混入している有機溶媒を除去し、さらに減圧蒸留することにより高濃度（３０〜６０質量％）のものを得る。副生成物であるアントラキノンをニッケルまたはパラジウム触媒を用いて水素還元することでアントラヒドロキノンへと戻し再利用する。またアントラヒドロキノンの酸化の際に側鎖の酸化、還元の際に芳香環が還元されてしまうことがあり、適当な再生処理が必要となる。このアントラキノン法は、多段プロセスであること、有機溶媒の除去を必要とすること、副反応を起こしたアントラキノンの再生が必要であること、還元に水素を用いること、など過酸化水素が高価になる原因となっている。【０００３】  そのためアントラキノン法に代わる製造法、精製法の研究開発が進められている。例えば、下記特許文献１に記載の過酸化水素の製造方法がある。しかし、光触媒として９−メシチル−１０−メチルアクリジニウムイオンを用い、過酸化水素を製造するのにアントラセンなどの材料を必要としている。そのため煩雑な作業と費用を要する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３０８３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかしながら、本発明は、例えば過酸化水素の製造に用いた場合に過酸化水素を安価で収率よく得ることができる光触媒体、並びに該光触媒体を用いた過酸化水素の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明者は、上記目的を達成するために、以下の発明を提供する。下記の一般式（１）で示されるフェナジン骨格を有する光触媒体であれば、安価で高い収率で過酸化水素を製造できることを見出し、本発明を完成した。【０００７】  すなわち、下記の一般式（１）で示されるフェナジン骨格を特徴とする光触媒体。【０００８】
【化１】
2015218105.tif 000002
（一般式（１）において、Ｘ１及びＸ２は、同一であっても異なってもよく、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、カルボキシル基、アルデヒド基、アセチル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シリル基、シロキサン基のいずれかを示す。）【０００９】  また上記、一般式（１）の光触媒体を光励起しうる波長範囲の光の照射下、酸素分子と水とを接触させることを特徴とする過酸化水素の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】  本発明によれば、過酸化水素を安価で収率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る実施例における光触媒体（２）の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１２】  本発明の光触媒体は、フェナジン骨格を特徴とする光触媒体。
【００１３】  当該光触媒体は下記の一般式（１）で示される。
【化１】
2015218105.tif 000003
【００１４】  一般式（１）において、Ｘ１及びＸ２は、同一であっても異なってもよく、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、カルボキシル基、アルデヒド基、アセチル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シリル基、シロキサン基のいずれかを示す。
【００１５】  一般式（１）において、Ｘ１及びＸ２で示されるアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、アミル基、２−エチルヘキシル等が挙げられ、ハロゲン原子としてはフッ素原子、塩素原子，臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基，ｎ―プロポキシ基，ｎ−ブトキシ基、ｎ−ヘキシルオキシ基が挙げられ、アリールオキシ基としては、フェノキシ基、ｐ−メチルフェノキシ基、ｏ−メチルフェノキシ基、ｐ−クロロフェノキシ基、ｏ−クロロフェノキシ基、ｐ−ヒドロキシフェノキシ基，ｏ−ヒドロキシフェノキシ基等が挙げられ、アルキルチオ基としてはメチルチオ基、エチルチオ基等が挙げられ、アリールチオ基としては、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等が挙げられ、シリル基としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ブチルジメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、ブチルジフェニルシリル基、トリイソプロピルシリル基、ブチルジフェニルシリル基、トリイソプロピルシリル基、ブチルジフェニルシリル基等が挙げられる。
【００１６】  一般式（１）で示される化合物において代表的な化合物は、フェナジンであり、下記化学式（２）の化合物である。
【００１７】
【化２】
2015218105.tif 000004
【００１８】  本発明の光触媒体は、光触媒反応を利用した種々の用途に用いることができるが、とりわけ、過酸化水素の合成に適したものである。以下、本発明の光触媒体を用いた過酸化水素の製造方法について説明する。本発明の光触媒体に、光励起しうる波長範囲の光の照射下、酸素分子と水とを接触させることにより、過酸化水素を製造することができる。具体的には、まず、光を透過するガラス製等の管または容器に、本発明の光触媒体を、粉末のまま、又は、シリコンオイルに溶かして、ガラス基板や金属基板等に塗布して入れるか、または、管もしくは容器の内壁に本発明の光触媒体を塗布しておく。次いで、管または容器に水を導入して、外部から光を照射すればよい。こうして光を光触媒体に照射すると、管または容器に導入された水が酸化分解し、それに伴って、水に溶存する酸素分子が還元されて過酸化水素が生成する。
【００１９】  過酸化水素の製造方法において照射する光は、この光触媒体を光励起しうる波長範囲、具体的には、３００〜８００ｎｍ、好ましくは３００〜５００ｎｍ、最も好ましくは３００〜４００ｎｍの範囲の波長の光である。かかる光を照射する光源は、特に制限されるものではなく、例えば、太陽光線、蛍光灯、ハロゲンランプ、ブラックライト、キセノンランプ、水銀灯、ナトリウムランプ等が適用できる。光源には、必要に応じて、紫外線カットフィルターまたは赤外線カットフィルターを装着してもよい。光の照射時間は、光源の光の強度および触媒の量などに応じて適宜設定すればよい。
【００２０】  過酸化水素の製造方法における反応条件（光照射時の状態）としては、反応温度は、０〜１００℃、好ましくは０〜５０℃である。
【実施例】
【００２１】  以下、本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００２２】  室温にて、フェナジン（東京化成工業株式会社製、純度９９％）０．０２ｇを、直径８ｃｍガラスシャーレの水３０ｍｌを満たし、該フェナジンを水面上に均一になるように散布する、紫外線ライト（東芝製ネオボール５、ブラックライト、中心波長３５２ｎｍ）を用いて、水面から３ｃｍの距離、紫外線強度が１．３ｍＷ／ｃｍ２となる光を照射して、光照射時間における過酸化水素生成量（ｍｇ／Ｌ）を吸光光度法（株式会社共立理化学研究所製、デジタルパックテスト、４−アミノアンチピリン、よう化カリウム）により過酸化水素を測定した。その結果を図１に示す。
【産業上の利用可能性】
【００２３】  以上説明した通り、本発明の製造方法によれば、過酸化水素を安価に製造できる。原料は水と酸素（空気）であるので、過酸化水素の製造コストを従来法に比べて遙かに低くすることができる。したがって、過酸化水素の用途である例えば、製紙の際のパルプ漂白、廃水処理、半導体の洗浄、消毒・殺菌等、多様な分野で安価に使用できる。過酸化水素は、使用後は水と酸素とに分解可能である。このため、過酸化水素は、塩素系漂白剤等と異なり有害な物質を生じず、環境に対する悪影響がきわめて少ないと考えられている。【００２４】  過酸化水素は、燃料としての用途も種々検討されている。過酸化水素を燃料として用いた機関としては、例えば、ヴァルター機関が知られている。ヴァルター機関とは、高濃度の過酸化水素が分解する時に発生する水蒸気や酸素を利用する熱機関の総称である。過酸化水素を燃料とする燃料機関は、高性能でありながら過酸化水素の高コストにより広く普及していなかった。しかし、本発明によれば、過酸化水素をきわめて安価に供給できるので、これらの燃料機関の有用性を大幅に高めることができる。これにより、過酸化水素を、石油や天然ガスに依存しない新エネルギー源とし得る。
【図１】
2015218105.tif 000007