(57)【要約】【課題】  光触媒機能と導電性を十分に両立可能にする光触媒を提供すること。【解決手段】  インジウム、錫及び酸素からなる酸化物、例えばＩＴＯを含む（更には、ＩＴＯとＩＺＯ又はＡＺＯとの組み合せからなる）、例えばＩＴＯ薄膜３からなる光触媒。この光触媒に近紫外光の波長以下の短波長光５を照射することによって、光触媒の表面に存在する有機物を分解する有機物分解方法。この光触媒は、有機汚染物質の除去・洗浄等が可能であり、また、従来の絶縁性の光触媒（ＴｉＯ2等）に対し、比較的高い導電性を有する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジウム、錫及び酸素からなる酸化物を含む光触媒。
【請求項２】
近紫外光の波長以下の短波長光を十分に吸収する半導体特性を示す、請求項１に記載した光触媒。
【請求項３】
ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）単独物の被膜、又はＩＴＯとＩＺＯ（Indium-Zinc-Oxide）又はＡＺＯ（Aluminum-Zinc-Oxide）との積層膜からなる、請求項１に記載した光触媒。
【請求項４】
ＩＴＯ単独物の粉末、又はＩＴＯ粉末とＩＺＯ又はＡＺＯからなる粉末との混合物からなる、請求項１に記載した光触媒。
【請求項５】
インジウム、錫及び酸素からなる酸化物を含む光触媒に光を照射することによって、前記光触媒の表面に存在する有機物を分解する、有機物分解方法。
【請求項６】
前記光触媒に、近紫外光の波長以下の短波長光を照射する、請求項５に記載した有機物分解方法。
【請求項７】
前記光触媒が、ＩＴＯ単独物の被膜、又はＩＴＯとＩＺＯ又はＡＺＯとの積層膜からなる、請求項５に記載した有機物分解方法。
【請求項８】
前記光触媒が、ＩＴＯ単独物の粉末、又はＩＴＯ粉末とＩＺＯ又はＡＺＯからなる粉末との混合物からなる、請求項５に記載した有機物分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば有機物の分解や、窓ガラスの洗浄等の用途に使用される光触媒と、それを用いた有機物分解方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、屋外で使用される窓材等、定期的な洗浄が困難な場所において、光触媒による有機分解能を利用した自動洗浄機能が利用されてきた。実用的に代表的な光触媒としては、酸化チタンが幅広く使われている（後記の特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００３】
酸化チタン（ＴｉＯ2）には、約４００ｎｍ以下の波長の紫外線を吸収して電子を励起させる性質がある。発生した励起電子とホールは光触媒粒子表面に到達すると、酸素や水と化合して様々なラジカル種を発生させる。このラジカル種が主として酸化作用を示し、粒子表面に吸着した物質を酸化分解する。これが光触媒の基本原理である。
【０００４】
こうした酸化チタンの光触媒機能を利用して、抗菌、消臭、防汚、大気の浄化、水質の浄化等の環境浄化が検討されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３６３４５８４号（積水樹脂株式会社）
【非特許文献１】クリーンテクノロジーVol.17，No.1，Page59-62（2007.01.01）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のＴｉＯ2などの光触媒は、導電性が無く、絶縁性であるため、導電機能が求められる金属表面の被覆には使用できない。例えば、ＴｉＯ2を金属表面に被覆した場合、表面抵抗が非常に増大するので、電子機器のコネクタ等に使用することができない。
【０００７】
本発明は、ＴｉＯ2やＳｒＴｉＯ3等の如き従来の光触媒ではなく、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）として用いられてきた材料が光触媒機能も有することに着目し、光触媒機能と導電性の双方を有し、導電機能が求められる表面に適用可能な光触媒と、その使用方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
即ち、本発明は、インジウム、錫及び酸素からなる酸化物、例えばＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）を含む光触媒に係るものである。
【０００９】
また、本発明は、インジウム、錫及び酸素からなる酸化物、例えばＩＴＯを含む光触媒に光を照射することによって、前記光触媒の表面に存在する有機物を分解する有機物分解方法も提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明者は、ＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3等の如き従来の光触媒ではなく、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）として用いられてきたＩＴＯを用い、これが光触媒としての機能も有することを新たに見出し、この知見に基づいて、ＩＴＯを光触媒として用いて上記した課題を解決し、本発明に到達したものである。
【００１１】
即ち、ＩＴＯ等の上記酸化物を含むＴＣＯはこれまで、光触媒機能を有することは知られていなかったが、近紫外光の波長以下の短波長域（λ≦３８０ｎｍ）に吸収を持ち、価電子帯と伝導帯との間の禁制帯幅（Ｅb：バンドギャップ）が３．３ｅＶ付近の値を示す酸化物半導体であると考えられ、近紫外光の波長又はそれ以下の波長光の照射によって、電子が励起され、この励起電子とホール（正孔）が光触媒表面で酸素や水と化合してラジカル種を発生させ、このラジカル種による酸化作用で吸着物質を酸化分解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明においては、上記した効果を十二分に実現する上で、ＩＴＯを含む光触媒が、近紫外光の波長以下、特にλ≦３８０ｎｍの短波長域の短波長光を十分に吸収する半導体特性を示すことが望ましい。ここで、本発明のＩＴＯを含むＴＣＯは十分な導電性も有する。
【００１３】
特に、インジウムと錫と酸素からなる酸化物、例えばＩＴＯは導電性透明電極材料としても用いられ、Ｓｎ／Ｉｎ＝ｔとすると、０．０５＜ｔ＜０．１２を満たす組成を持つ酸化物であることが望ましい。Ｉｎ酸化物は通常、導電キャリアが少ないため、導電性が低いが、導電性を改善するためには、一般にＳｎをドープしてキャリア密度を増やす。Ｓｎ組成が１０％程度の材料はＩＴＯとして、ディスプレイデバイス等に使用されている。
【００１４】
こうしたＴＣＯにおいては、ＺｎＯを除いてこれまで光触媒機能の存在が知られていなかった。しかし、本発明のＴＣＯは、近紫外光以下の短波長域（λ≦３８０ｎｍ）に吸収を持ち、価電子帯と伝導帯との間の禁制帯幅（Ｅb：バンドギャップ）が３．３ｅＶ付近の酸化物半導体であるため、光触媒機能を持つ可能性がある。例えば、図１（ｂ）に示すように、インジウム（Ｉｎ）と錫（Ｓｎ）の混合酸化物３は、２５０ｎｍ〜４４０ｎｍ域の波長を含む近紫外光５の照射によって電子が励起され、この励起電子とホール（正孔）が光触媒表面で酸素や水と化合してラジカル種を発生させ、このラジカル種による酸化作用で吸着物質を酸化分解することができる。これによって、抗菌、消臭、防汚、大気の浄化、水質の浄化等の環境浄化が可能となる。
【００１５】
また、上記の励起電子が、図１（ｃ）に示すように、接触している金属２の電位を下げる効果を持つことが本発明者によって見い出された。また、インジウム（Ｉｎ）と錫（Ｓｎ）の混合酸化物は、組成によっては、導電性も１０-5Ωｃｍ（比抵抗）オーダーと高く、金属表面を被覆しても、接触抵抗を上げにくいという利点がある。
【００１６】
このように、ＩＴＯ等のＴＣＯは、酸化物半導体として、バンドギャップ以上のエネルギーを持つ光が照射されると、光吸収により電子が励起され、光触媒機能を生じることができ、しかも、導電性も高いために金属接点等の金属導電部に適用することが可能となる。
【００１７】
前記光触媒の存在形態としては、ＩＴＯの単独物の被膜、又はＩＴＯとＩＺＯ（Indium-Zinc-Oxide）又はＡＺＯ（Aluminum-Zinc-Oxide）との積層膜からなっていてよく、或いは、ＩＴＯ単独物の粉末か、ＩＴＯ粉末とＩＺＯ又はＡＺＯからなる粉末との混合物が塗布等により付着されたものであってよい。
【００１８】
ＩＴＯ等の本発明のＴＣＯは、スプレー法、スパッタ法、ＣＶＤ（化学的気相成長法）、レーザーアブレーション等の汎用薄膜形成技術によって薄膜に形成してよく、或いは、本発明のＴＣＯ粉体を絶縁性樹脂等に混練してインク化し、これを塗布してもよい。ここで使用可能な樹脂は汎用エポキシ樹脂、透明ポリイミド等、λ≦３８０ｎｍでの光吸収が１００％でない樹脂であればよい。
【実施例】
【００１９】
次に、本発明を実施例によって更に具体的に説明する。
【００２０】
実施例１
市販のＩＴＯ基板（ＩＴＯ薄膜 １５０ｎｍ厚／ガラス基板 ２ｍｍ厚）を作用電極とし、０．１Ｎ ＮａＯＨ水溶液中で常温下、Ａｇ／ＡｇＣｌ電極（北斗電工社製）を基準としてＩＴＯ面の界面電位を測定した。
【００２１】
測定は、東洋テクニカ社製のＳＩ１２８７の開回路モードを使用した。約２ｃｍの電解液を通過したＵＶ光（含有波長２５０〜４４０ｎｍ：ウシオ電機社製  ＵＶスポットキュア）をＩＴＯ薄膜に照射した。照射はオン−オフを２回繰り返し、その時の電位変化を調べた。電解液温度は棒温度計で調べたが、常温からの変化は観測されなかった。図１（ａ）に電位変化の様子を示したが、ＵＶ光の照射によって電子が励起され、６〜７秒でΔＶ＝０．０２８Ｖと電位が低下した。
【００２２】
また、酸化物の光触媒機能を確認するため、０．１ｍｏｌ／ｌのエタノール水溶液に電極面積４ｃｍ2（２×２ｃｍ）のＩＴＯ基板を沈め、上記のＵＶ光を１時間照射した。もし触媒能があるならば、エタノール（ＣＨ3ＣＨ2ＯＨ）は触媒上（ここではＩＴＯ膜上）で酸化を受け、酢酸（ＣＨ3ＣＯＯＨ）もしくは炭酸ガス（ＣＯ2）に変化すると思われる。そのために、水溶液のｐＨは酸性にシフトするはずであるが、実際、ｐＨは光照射前の７．１から４．９に変化した。このことは、ＩＴＯ薄膜の光触媒機能を裏付けるものである。
【００２３】
以上の結果から、インジウム−錫−酸化物にＵＶ光を照射すると、有機物の分解効果を示すこと、即ち、光触媒作用を示すことが明らかとなった。これによって、インジウム−錫−酸化物を用い、有機汚染物質の除去・洗浄等の応用に結びつく可能性がある。また、従来の絶縁性の光触媒（ＴｉＯ2等）に対し、比較的高い導電性を有するため（約２×１０-5Ωｃｍ）、配線材料として電子機器内の配線材としても使用することができる。
【００２４】
以上、本発明を実施の形態及び実施例について例示したが、これらの例は本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変形可能であることはいうまでもない。
【００２５】
例えば、上述したＩＴＯ薄膜又はＩＴＯ塗布膜に代えて、ＩＺＯやＡＺＯの薄膜又は塗布膜を形成してよいし、これらのＴＣＯを積層膜としたり、混合粉末として塗布してもよい。また、これらのＴＣＯ薄膜を形成する対象は、上述した例以外にも、種々であってよい。
【００２６】
また、ＴＣＯ薄膜に入射させる光は、その光半導体特性を発現できる波長光であればよく、特に近紫外光のようにλ≦３８０ｎｍの短波長光、又はこの波長光を含む光であってよい。この光は、室内光、太陽光（自然光）であればよいが、キセノンランプ、水銀ランプ、ハロゲンランプ等のランプから放射されたものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
光触媒機能の発現と導電性の確保とを両立させた光触媒であって、金属表面に被覆可能な有機物分解用の光触媒を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による光触媒としてのＩＴＯの光照射による電位変化を示す特性図（ａ）と、その光触媒能を説明するためのバンド図（ｂ）、その適用形態の概略図（ｃ）である。
【符号の説明】
【００２９】
２…金属、３…ＩＴＯ薄膜、５…光
【図１】
2008229476.tif 000003