(57)【要約】【課題】単層カーボンナノチューブよりも安価な活性炭を用いて亜酸化銅を製造する方法を提供する。【解決手段】活性炭に酢酸銅を液相で吸着させる第１の工程と、酢酸銅の銅を吸着させた活性炭を真空加熱脱気する第２の工程と、真空加熱脱気された活性炭に対して水蒸気を飽和蒸気圧まで吸着させる第３の工程と、活性炭に可視光を照射する第４の工程とを有する亜酸化銅の製造方法とする。さらに、可視光が500〜530nmの波長域の光であること、第１〜３の工程を500〜530nmの波長の光が除去された環境下で行うこと、活性炭に形成されている微細孔の直径の平均を1nm以下としていることにも特徴を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭に酢酸銅を液相で吸着させる第１の工程と、
前記酢酸銅の銅を吸着させた活性炭を真空加熱脱気する第２の工程と、
真空加熱脱気された活性炭に対して水蒸気を飽和蒸気圧まで吸着させる第３の工程と、
活性炭に可視光を照射する第４の工程と
を有する亜酸化銅の製造方法。
【請求項２】
前記可視光が、500〜530nmの波長域の光である請求項１に記載の亜酸化銅の製造方法。
【請求項３】
前記第１〜３の工程は、500〜530nmの波長の光が除去された環境下で行う請求項２に記載の亜酸化銅の製造方法。
【請求項４】
前記活性炭は、前記活性炭に形成されている微細孔の直径の平均が1nm以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の亜酸化銅の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜酸化銅ナノ粒子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
亜酸化銅は、赤色の粉末顔料で、船底へのフジツボなどの付着を防止する船底塗料用防汚剤として使用されているが、古くから半導体材料としても知られており、昨今では、光起電力素子として利用されている。
【０００３】
亜酸化銅の製造方法としては、銅塩含有溶液にアルカリ溶液と還元糖を添加して亜酸化銅粉末を製造する方法や、塩酸含有塩化銅溶液に金属銅などを溶解させて塩化第二銅を塩化第一銅に還元し、得られた溶液をアルカリ溶液と反応させて亜酸化銅を生成する方法などが知られている。
【０００４】
あるいは、銅化合物と、錯化剤と、水酸化アルカリとを溶解した溶液中に光触媒を添加して、光照射することにより溶液中の銅イオンを還元し、亜酸化銅粉末を製造する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
本発明者らは、単層カーボンナノチューブに酢酸銅を担持させ、真空加熱処理することにより、一価の銅イオンが増加する現象をＸ線吸収分光法（ＸＡＦＳ）により見出した。
【０００６】
このことから、単層カーボンナノチューブに酢酸銅を液相で吸着させた後、150℃で真空加熱脱気し、さらに水蒸気を飽和蒸気圧にまで吸着させることによって、亜酸化銅が生成可能であることを確認した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３０８６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように亜酸化銅の作製に関する新規なメカニズムを見出したものの、単層カーボンナノチューブを用いた場合には、製造コストが高コスト化しやすく、安価な材料の利用を検討する必要があった。
【０００９】
そこで、単層カーボンナノチューブの代替として活性炭を利用することを検討し、研究開発を行う中で、本発明を成すに至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の亜酸化銅の製造方法では、活性炭に酢酸銅を液相で吸着させる第１の工程と、酢酸銅の銅を吸着させた活性炭を真空加熱脱気する第２の工程と、真空加熱脱気された活性炭に対して水蒸気を飽和蒸気圧まで吸着させる第３の工程と、活性炭に可視光を照射する第４の工程とを有するものである。
【００１１】
さらに、本発明の亜酸化銅の製造方法では、可視光が500〜530nmの波長域の光であること、第１〜３の工程を500〜530nmの波長の光が除去された環境下で行うこと、活性炭に形成されている微細孔の直径の平均を1nm以下としていることにも特徴を有するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、安価な活性炭を利用して亜酸化銅を製造することができ、亜酸化銅の製造コストを低減することができる。しかも、可視光による還元反応によって亜酸化銅を生成することができ、還元剤レスの製造を可能とすることができることによっても、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】亜酸化銅の生成を確認するためのＸＲＤパターンのグラフである。
【図２】サンプルＣの活性炭の細孔径分布のグラフである。
【図３】サンプルＤの活性炭の細孔径分布のグラフである。
【図４】サンプルＡのＸＲＤパターンのグラフである。
【図５】サンプルＢのＸＲＤパターンのグラフである。
【図６】サンプルＣのＸＲＤパターンのグラフである。
【図７】サンプルＤのＸＲＤパターンのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の亜酸化銅の製造方法は、活性炭に酢酸銅を液相で吸着させる第１の工程と、酢酸銅の銅を吸着させた活性炭を真空加熱脱気する第２の工程と、真空加熱脱気された活性炭に対して水蒸気を飽和蒸気圧まで吸着させる第３の工程と、活性炭に可視光を照射する第４の工程とを有し、可視光による還元反応によって亜酸化銅を生成しているものである。以下において実施例を示しながら、本発明を詳説する。
【実施例１】
【００１５】
まず、可視光による還元反応によって亜酸化銅が生成された事例を説明する。ここでは、活性炭ではなく単層カーボンナノチューブを用いている。
【００１６】
暗所下で、単層カーボンナノチューブに酢酸銅の銅を担持させ、150℃で真空加熱脱気し、さらに水蒸気を飽和蒸気圧にまで吸着させた。
【００１７】
酢酸銅の銅を担持した単層カーボンナノチューブに、次の４種類の処理をそれぞれ施し、ＸＲＤにより亜酸化銅の生成の確認を行った。４種類の処理のち、処理（ａ）では、暗所下で100℃まで加熱した。処理（ｂ）では、500〜600nmの波長の光をカットする波長カットフィルターを通してキセノンランプの光を照射した。処理（ｃ）では、425〜530nmの波長の光をカットする波長カットフィルターを通してキセノンランプの光を照射した。処理（ｄ）では、470nm以上の波長の光をカットする波長カットフィルターを通してキセノンランプの光を照射した。
【００１８】
処理（ａ）〜（ｄ）に対する結果を図１に示す。図１において、横軸の36 2θ/deg近傍で現れるピークが亜酸化銅の生成を示すピークであり、500〜530nmの波長の光を照射することにより亜酸化銅が生成されることが確認できた。
【実施例２】
【００１９】
まず、活性炭として、サンプルＡ、サンプルＢ、サンプルＣ、サンプルＤの４種類の活性炭を準備した。サンプルＡは、αs解析の結果、平均細孔サイズが0.63nmであった。サンプルＢは、αs解析の結果、平均細孔サイズが1.03nmであった。サンプルＣは、図２に示す細孔径分布を示すものであった。サンプルＤは、図３に示す細孔径分布を示すものであった。
【００２０】
＜第１の工程＞
各活性炭を50mgずつアンプル管内に入れ、0.26Mの酢酸銅水溶液を5ml加えて、アンプル管の口を封じ、30℃において24時間以上撹拌しながら活性炭に酢酸銅の銅を吸着させた。その後、撹拌させた活性炭を吸引濾過して洗浄した。このとき、吸引濾過を行いながらピペットを用いて20mlの蒸留水を滴下することにより洗浄した。
【００２１】
＜第２の工程＞
第１の工程において酢酸銅の銅を吸着させた活性炭を真空加熱脱気した。このとき、真空度は10-4torr以下とすることが望ましく、温度は200℃以下でよく、好適には120〜180℃程度が望ましい。真空加熱脱気の処理時間は長ければ長いほどよい。
【００２２】
＜第３の工程＞
真空加熱脱気された活性炭に対して水蒸気を飽和蒸気圧まで吸着させた。なお、後段の工程で光照射を行うため、暗所下で行った。
【００２３】
＜第４の工程＞
水蒸気を飽和蒸気圧まで吸着させた活性炭に、キセノンランプを用いて可視光を照射した。
【００２４】
図４は、サンプルＡ（平均細孔サイズ0.63nm）のＸＲＤパターンのグラフである。特に、上側のグラフは、500nm以上の波長の光を照射した場合であり、下側のグラフは、400〜500nm以上の波長の光を照射した場合である。図４より、亜酸化銅が生成されることが確認できた。特に、500nm以下の波長の光が照射された場合でも、亜酸化銅が生成されている。
【００２５】
図５は、サンプルＢ（平均細孔サイズ1.03nm）のＸＲＤパターンのグラフである。特に、上側のグラフは、500nm以上の波長の光を照射した場合であり、下側のグラフは、400〜500nm以上の波長の光を照射した場合である。図５より、500nm以上の波長の光の照射により、かろうじて亜酸化銅が生成されていることが確認できる。
【００２６】
図６は、サンプルＣのＸＲＤパターンのグラフであり、第４の工程で385〜740の波長の光を照射したが、亜酸化銅の生成は確認できなかった。
【００２７】
図７は、サンプルＤのＸＲＤパターンのグラフであり、第４の工程で385〜740の波長の光を照射したが、亜酸化銅の生成は確認できなかった。
【００２８】
以上のことから、500〜530nmの波長の可視光による還元反応によって亜酸化銅が生成可能であることが確認でき、特に、活性炭のような安価なカーボン材料を用いても亜酸化銅を生成可能であることから、亜酸化銅をより安価に製造することが可能となる。しかも還元剤レスとすることができることによっても、製造コストをより低減することができる。
【００２９】
なお、活性炭はできるだけ微細な細孔を有していることが望ましく、細孔の直径の平均が1nm以下であることが望ましい。特に、図４から明らかなように、細孔の直径が小さくなることで、可視光による還元反応が生じる波長域を広げることができ、反応効率の向上が期待できる。
【００３０】
また、可視光による還元反応を利用する関係上、その前工程では、還元反応が生じない環境下で行われることが望ましく、第１〜３の工程を、500〜530nmの波長の光が除去された環境下で行うことにより、第４の工程での効率を向上させることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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