(57)【要約】【課題】可視光下での光触媒作用を長期間にわたって発揮する光触媒を提供することを目的とする。【解決手段】Ｚｎ１＋０．５ｘＦｅ２−ｘＴｉ０．５ｘＯ４（０≦ｘ≦２）で表される複合酸化物よりなることを特徴とする光触媒。ｘは０．７〜１．３特に約１．０であることが望ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｚｎ１＋０．５ｘＦｅ２−ｘＴｉ０．５ｘＯ４（０≦ｘ≦２）で表される複合酸化物よりなることを特徴とする光触媒。
【請求項２】
請求項１において、ｘが０．７〜１．３であることを特徴とする光触媒。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記組成範囲の共沈殿物の少なくとも一部を結晶化させることにより製造されたものであることを特徴とする光触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化亜鉛、酸化チタン及び酸化鉄の複合酸化物よりなる光触媒に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
酸化チタンの光触媒活性は周知である。また、この酸化チタンの光触媒特性は紫外光領域（波長約３８０ｎｍ以下）で発揮されるため、可視光領域でも光触媒特性が発現するための研究も種々なされている（例えば特開平９−２６２４８２号公報、特開２００１−２０５１０３号公報、特許第３２１５６９８号）。
【特許文献１】特開平９−２６２４８２号公報
【特許文献２】特開２００１−２０５１０３号公報
【特許文献３】特許第３２１５６９８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特開平９−２６２４８２号では、触媒活性の高いアナターゼ型ＴｉＯ２にＣｒ，Ｖ等の金属元素をイオン注入して可視光での動作を可能にしているが、イオン注入には装置が大規模になり高価であるという問題点がある。
【０００４】
特許第３２１５６９８号ではＴｉＯ２の酸素に欠損を作ることにより、また、特開２００１−２０５１０３号では酸素の一部を窒素や硫黄で置換することにより、それぞれ可視光での動作を可能にしているが、多くの酸素欠損を形成しているため、不安定な結晶構造をとりやすく光触媒作用を長期間にわたって持続させることは難しい。
【０００５】
本発明は、可視光下での光触媒作用を長期間にわたって発揮する光触媒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（請求項１）の光触媒は、Ｚｎ１＋０．５ｘＦｅ２−ｘＴｉ０．５ｘＯ４（０≦ｘ≦２）で表される複合酸化物よりなることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２の光触媒は、請求項１において、ｘが０．７〜１．３であることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３の光触媒は、請求項１又は２において、上記組成範囲の共沈殿物の少なくとも一部を結晶化させることにより製造されたものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光触媒も含めて、一般に光触媒は、半導体バンドギャップ以上のエネルギーを吸収すると、電子と正孔を生成しこれらがそれぞれ還元反応、酸化反応を行う。この生成した電子や正孔に、水や酸素などが反応することによってヒドロキシラジカルやスーパーオキサイドアニオン等の活性酸素が生成し、これら活性酸素がＶＯＣ、悪臭ガスなどの分解を行う。種々の研究の結果、本発明の光触媒は、可視光下において上記の光触媒作用を発揮することが認められた。本発明の光触媒は、その組成に特徴を有するものであり、酸素欠損ではなくこの組成を有する複合酸化物によって光触媒作用を発揮するため、経時的な特性低下がなく、長期にわたり、可視光下でも十分な光触媒作用を発揮する。
【００１０】
なお、本発明の光触媒は、上記組成範囲の共沈物の少なくとも一部を結晶化させることにより製造されたものが好ましく、これにより、比表面積の大きな光触媒が得られるため重量あたりの性能が非常に優れたものとなる。また、１００℃付近からの低温合成が可能であるため、低エネルギー、低コストで合成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の光触媒を構成する複合酸化物の組成は、前記の通り、Ｚｎ１＋０．５ｘＦｅ２−ｘＴｉ０．５ｘＯ４（０≦ｘ≦２）で表わされる。種々の実験の結果、ｘ＝０のＺｎＦｅ２Ｏ４からｘ＝２のＺｎ２ＴｉＯ４の全域において、可視光下でも十分な光触媒作用が奏されることが認められたが、中でもｘが０．７〜１．３特に０．８〜１．２とりわけ約１である場合に著しく優れた光触媒作用が奏されることが認められた。
【００１２】
本発明の光触媒を製造するには、ＴｉＯ２、ＺｎＯ及びＦｅＯを目的とする割合にて混合・粉砕し、必要に応じ成形した後、焼成すればよい。
【００１３】
特に本発明を限定するものではないが、混合、粉砕はエタノール等の溶媒を用いて湿式方式にて行うのが好適である。また、混合、粉砕後は、プレス成形し、その後の焼成工程での焼結を促進するのが好適である。焼成雰囲気は大気が好適であり、焼成温度は１１００〜１２５０℃程度が好適である。
【００１４】
焼成後は、そのまま光触媒として用いてもよく、粉砕して光触媒粉体又は粒体として用いてもよい。
【００１５】
本発明の光触媒は、上記組成の複合酸化物よりなるものであるが、光触媒作用を損なわない限り、他の金属酸化物や金属成分を含んでもよい。また、光触媒の焼結体ないし粒子の表面に金属や金属酸化物のコーティングや担持処理が施されていてもよい。
【００１６】
なお、焼結体及び共沈殿物を熟成したものの結晶構造はｘ＝０〜２のいずれにおいても、スピネル構造を有する単結晶又は固溶体である。
【実施例】
【００１７】
以下、実施例及び比較例について説明する。
【００１８】
実施例１〜５
Ｚｎ１＋０．５ｘＦｅ２−ｘＴｉ０．５ｘＯ４において、ｘ＝０、０．５、１．０、１．５、２．０としたＺｎＦｅ２Ｏ４、Ｚｎ１．２５Ｆｅ１．５Ｔｉ０．２５Ｏ４、Ｚｎ１．５ＦｅＴｉ０．５Ｏ４、Ｚｎ１．７５Ｆｅ０．５Ｔｉ０．７５Ｏ４及びＺｎ２ＴｉＯ４をそれぞれ次のようにして製造した。即ち、試薬特級のＺｎＯ、ＴｉＯ２及びＦｅ２Ｏ３を上記比率となるように秤量し、エタノール中で混練し、乾燥後プレスによりペレットを作成した。これを空気中蒸気圧下で電気炉で１２００℃、２４時間焼成した。焼成終了後、乳鉢で粉砕しサンプルとした。
【００１９】
各サンプルについて紫外可視吸収スペクトルの測定を行った結果、４００ｎｍ以上の可視光の吸収が確認された。
【００２０】
また、各サンプルの触媒活性について次のようにして評価した。即ち、各サンプル０．５ｇをそれぞれガラス板に付着させた。各ガラス板をそれぞれアセトアルデヒド濃度５００ｐｐｍの３リットルの密閉容器内中に配置した。このとき、密閉容器は遮光された状態とし、アセトアルデヒド濃度５００ｐｐｍで吸着飽和するまでガス交換を行った。吸着飽和に達した後、蛍光灯（２０Ｗ）の波長４００ｎｍ未満の光をカットし、４００ｎｍ以上の光のみを該ガラス板に２４時間照射し、容器中のアセトアルデヒド濃度を測定し、アセトアルデヒドの除去率を測定した。除去率はサンプル比表面積当たりの数値で示した。
【００２１】
なお、参考のために、市販の酸化チタン系光触媒についても同様の評価を行った。結果は次の通りである。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
比較例１〜４
下記組成となるように原料調合を行った他は同様にして製造したＺｎＯ−ＴｉＯ２−ＦｅＯ系複合酸化物粉体について、上記と同一のアセトアルデヒド除去性能評価を行った。結果は次の通りである。
【００２４】
なお、この比較例１〜４の組成と、Ｚｎ１＋０．５ｘＦｅ２−ｘＴｉ０．５ｘＯ４（０≦ｘ≦２）の組成とをＺｎＯ−ＴｉＯ２−ＦｅＯ三元組成図（図１）に示す。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
実施例６
Ｚｎ１＋０．５ｘＦｅ２−ｘＴｉ０．５ｘＯ４において、ｘ＝１．０としたＺｎ１．５Ｆｅ２Ｔｉ０．５Ｏ４を次のようにして製造した。即ち、試薬特級のＺｎＳＯ４・７Ｈ２Ｏ、Ｔｉ（ＳＯ４）２溶液及びＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏを上記比率となるように秤量し、１ｍｏｌ／ｌ水溶液に調製した後、混合した。この溶液を０．０３ｍｏｌ／ｌＮａＯＨ水溶液中に滴下し沈殿物を製造した。このとき溶液量は１：１００とした。製造した沈殿物を蒸留水で水洗した後、蒸留水中に分散し、ｐＨを約８．５に調製したものを１００℃、１２時間熟成した。熟成後、沈殿物を水洗し１００℃で乾燥した。焼成終了後、乳鉢で粉砕しサンプルとした。上記と同一のアセトアルデヒド除去性能評価を行った。結果は次の通りである。
【００２７】
【表３】
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【００２８】
以上の実施例と比較例の実験結果から明らかな通り、本発明の光触媒は、可視光下での光触媒特性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明組成（実線で示す）及び比較例組成を示す組成図である。
【図１】
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