(57)【要約】【課題】紫外光のみならず可視光領域に対しても活性を示す光触媒を提供し、この触媒を用いて有害物質や細菌などを分解除去し、これによって、有害物質を無害化する処理技術を提供しようとするものである。【解決手段】一般式（Ｉ）：ＡｇxＢｉyＭzＯw（式中、ＭはＶ、Ｎｂ、Ｔａの５Ａ族金属元素から選ばれた１種または２種類以上の元素であり、ｘ、ｙは０＜ｘ、ｙ≦３を、ｚは０＜ｚ≦９を、ｗは０＜ｗ≦２４の任意の数値をそれぞれ示す。)で表される複合酸化物半導体からなる光触媒を使用することによって、有害物質無害処理問題の解決手段とするものである。【選択図】        図１
2005199134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（Ｉ）：ＡｇxＢｉyＭzＯw（式中、ＭはＶ、Ｎｂ、Ｔａの５Ａ族金属元素から選ばれた１種または２種類以上の元素であり、ｘ、ｙは０＜ｘ、ｙ≦３を、ｚは０＜z≦９を、ｗは０＜ｗ≦２４の任意の数値をそれぞれ示す。)で表される複合酸化物半導体からなる光触媒。
【請求項２】
請求項１に記載の複合酸化物半導体からなる有害物質分解用光触媒。
【請求項３】
請求項２に記載の有害物質分解用光触媒の存在下、有害化学物質に紫外線および可視光線を含む光を照射することを特徴とする有害化学物質分解除去方法。
【請求項４】
請求項１に記載の複合酸化物半導体からなる汚れを分解し、清浄化する光触媒。
【請求項５】
請求項２に記載の汚れ清浄用光触媒の存在下、汚れ物質に紫外線および可視光線を含む光を照射することを特徴とする汚れ分解清浄方法。
【請求項６】
Ａｇ／Ｍ比、Ｂｉ／Ｍ比、および（Ａｇ＋Ｂｉ）／Ｍ比（Ｍ＝Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）を制御することによりバンドギャップが１．９ｅＶから３．０ｅＶをもつことを特徴とする請求項１に記載の光触媒材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光触媒材料とその製造方法およびその使用方法に関するものである。
特に太陽光、室内照明などに含まれる紫外線および可視光線に高い光触媒活性を示す複合酸化物半導体光触媒材料とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光触媒材料にそのバンドギャップ以上のエネルギーをもつ光が照射されると価電子帯の電子が伝導帯に励起し、伝導帯には電子が、価電子帯にはその電子の抜け殻であるホールが生成する。生成した電子、ホールはそれぞれ還元能力、酸化能力を持ち、さまざまな物質を還元あるいは酸化することができる。そして、このような光触媒反応を利用して、脱臭や抗菌などさまざまな分野に応用されている（例えば、特許文献１、非特許文献１）。
【０００３】
上記のような光触媒の応用材料にはこれまでは酸化チタンが主に利用されている（非特許文献２、非特許文献３）。酸化チタンのバンドギャップは３．２ｅＶと大きいため４００ｎｍより短い波長の紫外光に対しては極めて高い光触媒活性を示すが、より長い波長の可視光に対しては活性を示さない。一方、光源となる太陽光や蛍光灯に含まれている紫外線の量は可視光の約４〜１０％しかなく、その余の可視光部分は、全く利用されることがなかった。光の利用効率からみると極めて低いものであった。そのため、光の大部分を占める波長領域、すなわち可視光領域にまで活性を示す触媒の開発が待たれていた。これによって、光の有している波長全般の有効利用が高まり、光化学反応に一層有効に利用され、寄与するものと期待され、望まれている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２７３１５号公報
【非特許文献１】Ｍ．Ｗａｋａｍｕｒａ、Ｋ．Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ、Ｔ．Ｗａｔａｎａｂｅ、Ｌａｎｇｍｕｉｒ  Ｖｏｌ．１９、Ｎｏ．８、ｐ．３４２８〜３４３１、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ、（２００３．４．１５）
【非特許文献２】Ｋ．Ｓｕｎａｄａ、Ｙ．Ｋｉｋｕｃｈｉ、Ｋ．Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ、Ａ．Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ、Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ＆  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｖｏｌ．３２、Ｎｏ．５、ｐ．７２６〜７２８、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ、（１９９８．３．１）
【非特許文献３】Ａ．Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ、Ｋ．Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ、Ｔ．Ｗａｔａｎａｂｅ、ＴｉＯ2  ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓ：Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、ＢＫＣ  Ｉｎｃ、（１９９９．５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は前記期待に応えられる光触媒を提供しようと言うものである。太陽光や室内照明に含まれている光、とりわけ比較的長波長の可視光領域の光をも効率よく利用する光触媒、すなわち、紫外線、可視光線の両方に対して高い活性を示す新規な光触媒材料を提供しようとするものである。さらにこの触媒に光を照射することによって、有害物質を酸化、還元、分解することにより有害物質の無害化処理する方法、あるいは汚れを清浄化する方法、そしてそれらの光触媒材料とそれらの製造方法およびそれらの使用方法を提供しようと云うものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等においては、鋭意研究した結果、上記の課題を下記（１）〜（６）に記載の手段により解決し、達成することに成功したものである。
【０００７】
（１）  一般式（Ｉ）：ＡｇxＢｉyＭzＯw（式中、ＭはＶ、Ｎｂ、Ｔａの５Ａ族金属元素から選ばれた１種または２種類以上の元素であり、ｘ、ｙは０＜ｘ、ｙ≦３、ｚは０＜z≦９、ｗは０＜ｗ≦２４の任意の数値をそれぞれ示す。）で表される複合酸化物半導体からなる光触媒。
（２）  前記（１）記載の複合酸化物半導体からなる有害物質分解用光触媒。
（３）  前記（２）記載の有害化学物質分解用光触媒の存在下、有害物質に紫外線および可視光線を含む光を照射することを特徴とする有害物質分解除去方法。
（４）  前記（１）記載の複合酸化物半導体からなる汚れを分解し、清浄化する光触媒。
（５）  前記（２）記載の汚れ清浄用光触媒の存在下、汚れ物質に紫外線および可視光線を含む光を照射することを特徴とする汚れ分解清浄方法。
（６）  Ａｇ／Ｍ比、Ｂｉ／Ｍ比、および（Ａｇ＋Ｂｉ）／Ｍ比（Ｍ＝Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）を制御することによりバンドギャップが１．９ｅＶから３．０ｅＶをもつことを特徴とする前記（１）記載の光触媒材料。
【発明の効果】
【０００８】
以上の通り一般式（Ｉ）：ＡｇxＢｉyＭzＯw（式中、ＭはＶ、Ｎｂ、Ｔａの５Ａ族金属元素から選ばれた１種または２種類以上の元素であり、x、yは０＜ｘ、ｙ≦３を、ｚは０＜z≦９を、ｗは０＜ｗ≦２４の任意の数値をそれぞれ示す。）で表される複合酸化物半導体からなる光触媒はx、y、z、wの値とＭの金属元素の種類を制御することによりバンドギャップを１．９から３．０ｅＶまで連続的に変化させることができ、最大で約６５０ｎｍの可視光まで吸収できるようになった。これまでの光触媒が、紫外光領域でのみ機能していたことを考えると、有効利用できる波長領域を大きく広げることができたという意義は極めて大きい。本発明によれば、可視光を利用して２−プロピルアルコールを効率よく分解できるが、この光触媒特性はこれだけにとどまらず、他の環境ホルモンなどの有害物質や細菌などの殺菌など様々なものの分解、除去に利用することができる。以上本発明の複合酸化物半導体光触媒は、可視光、紫外光領域に対して活性を有することは上記の通りであり、その特性の故、前示した使用例以外にも多様な用途に利用できることが期待され、今後その果たす役割は、非常に大きいものと考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施例および図面に基づいて具体的に説明するが、これらは何れも当業者が本発明を容易に理解するための一助として具体例を示したものであり、本発明はこれに限られるものではない。
【００１０】
本発明の前記（１）に記載するＡｇxＢｉyＭzＯwで表される複合酸化物半導体からなる光触媒は、ＭとしてＶ、Ｎｂ、Ｔａを１種又は２種以上含むものであり、具体的には例えばＡｇＢｉ2Ｖ5Ｏ16、ＡｇＢｉ2Ｎｂ5Ｏ16、ＡｇＢｉ2Ｔａ5Ｏ16、Ａｇ2ＢｉＶ5Ｏ16、ＡｇＢｉＮｂ2Ｏ7、ＡｇＢｉＶ2Ｏ7、ＡｇＢｉＴａ2Ｏ7、Ａｇ2ＢｉＮｂ5Ｏ15 、ＡｇＢｉＶＮｂＯ7、ＡｇＢｉＶＴａＯ7、ＡｇＢｉＴａ2Ｏ7などでＡｇとＢｉの量は０から３へさらにはＭサイトに前記複数の元素を含むものも有効であり、これらを含むものである。
【００１１】
本発明の一般式（Ｉ）で表される化合物のｘ、ｙ、ｚ、ｗの値は、０＜ｘ、ｙ≦３、０＜ｚ≦９、０＜ｗ≦２４の範囲で任意の値を取ることができ、この値とＭの金属元素の種類とを制御することによりバンドギャップが１．９から３．０ｅＶまで連続的に変化させることができる。このようにバンドギャップを制御できると使用用途毎に最も適したバンドギャップを持つ光触媒材料を選択できるようになり、より効率化が図られることになる。
【００１２】
本発明の複合酸化物半導体を得るためには、通常の固相反応法、すなわち原料となる各金属成分の酸化物あるいは金属炭酸塩あるいは金属硝酸塩あるいは金属硫酸塩、あるいは金属塩化物を目的組成の比率で混合し、常圧下空気中で焼成することで合成することができる。昇華し易い原料では少し多めに加える必要がある。
また、金属アルコキシドや金属塩を原料とした各種ゾルゲル法、共沈法、錯体重合法、スパッタリング法、化学蒸着法、水熱合成法など様々な方法も用いられる。その中には酸化物前駆体を調製し、焼成することで合成することも含むものである。
【００１３】
本発明の光触媒の形状は、光を有効に利用するために極力表面積の大きな設計にすることが望ましい。焼結法によるいわゆる固相反応法によって調製してなる複合酸化物系光触媒は、大きな成型物あるいは塊状物として得られるため、これをボールミルなどで粉砕するか、あるいは酸などでエッチングすることによってさらに表面積を大きくすることができる。一般には触媒の粉末粒子の大きさは、１μｍ以下にまで小さくするのが望ましい。次いで粉末粒子を適宜大きさの形状、形態に成形して使用することができる。本発明の光触媒は、焼結法以外にも、前記（００１２）に記載した様々な調整手段が適用でき、たとえば、触媒成分を含む水溶液等反応原料溶液を用意し、反応溶液から共析反応、あるいは共沈反応によって、触媒成分を含む物質を共析、共沈させ、回収し、乾燥脱水し、あるいは焼成することによって生成することもできる。
【００１４】
本発明の光触媒の使用方法は使用場所、使用用途に応じて、様々な使用態様、反応形式が考えられる。図１、図２は、その具体的実施態様を示すものである。図１は、本発明の光触媒を被処理液体に分散させ、これを光を通すガラス等の透明な反応容器に入れ、外部から光を照射させて光反応を行わせる態様を示すものであり、本発明はこの態様を実施態様として含むものである。この様な懸濁液型反応形式は、それ自体は反応形式としては通常の形式であるが、本発明は、可視光領域にも活性な触媒を使用することから、使用する光源は、紫外光発生光源に限定される必要はなく、可視光を発生する光源を使用することができる。可視光によっても励起され、光の利用効率は極めて高いのが特徴である。紫外領域に偏重していたこれまでの紫外線励起型光触媒に比し、その分使用領域が広がり光の利用効率が高くなり、反応効率も良い。勿論従来通り、紫外光発光光源を使用することはできる。
【００１５】
前記装置を使用した実施態様では反応に必要な光は、装置の外部から窓を通して光を照射する態様を示したが、その場合の光を取り入れる手段としての透明ガラスは、反応に関与する波長領域の光に対しては吸収率の低い、すなわち透過率の高い材質を選択するのがよい。また、このような光反応装置の外部から照射する態様に代えて、光源を直接装置内に布設してもよい。そのため液密構造に設定した安全ランプを反応液に直接投入して実施することも可能である。また、上記装置を使用した実施態様では、処理液をポンプによって循環させながら反応を行う循環式を示したが、その反応液の流れは、連続的に循環しても良く、あるいは間欠的に循環しても良い。また、その固（触媒）−液（反応液）接触形式は、サスペンション方式以外にも、固定触媒層に液体を通す方式でもよいことは言うまでもない。
【００１６】
さらに、本発明の光触媒は、液体の処理以外にも、気体に対しても有効であり、従って、本発明は、上記液体を気体に代えた実施態様も含むものである。反応気体に対して光触媒を適用する態様としては、反応装置を使用し、装置内に触媒を循環させた反応気体に搬送させて、気流中に自由に流動させて固−気接触反応を行うことができる。また、本発明の光触媒を基板にコーティング、あるいは担持せしめ、これを光のあたる反応空間に設置して反応気体と接触させる、固定式反応形式によって反応させる態様も含むものである。図２は、このような態様示すものである。このような態様としては、装置を使用せず直接太陽光のもとで野外に設置し、車から排出される有害ガス等の分解反応、無害化反応に供することもできる。あるいは前記塗布あるいは担持形式以外にも、触媒粉末そのもの、あるいは触媒粉末を成形して利用してもよい。さらには、建物外装用塗料に混入し、自然光によって協働して作用し、防薇性塗料として使用することも出来、本発明はこの実施態様を含むものである。
【００１７】
本発明の光触媒材料の光触媒反応により分解あるいは酸化あるいは還元反応により除去できる有害物質としては環境ホルモン、農薬、殺虫剤、カビ、細菌、ウィルス、藻類、環境汚染物質、フロンガス、炭化水素、アルコール、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、一酸化炭素、アミン、油、芳香族化合物、有機ハロゲン化合物、窒素化合物、硫黄化合物、有機リン化合物、蛋白質などが挙げられる。さらに身の回りの汚れの原因となっている石鹸や油、手垢、茶渋、台所のシンクなどのぬめりなどもこの光触媒材料の光触媒反応により分解できる。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明を具体的に実施例に基づいて詳細に説明する。以下の実施例においては、ＡｇxＢｉyＭzＯw（Ｍ＝Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ；０＜ｘ、ｙ≦３、０＜ｚ≦９、０＜ｗ≦２４）の合成を固相反応法によって行った。
【００１９】
実施例１；
ＡｇxＢｉyＭzＯw（Ｍ＝Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ；０＜ｘ、ｙ≦３、０＜ｚ≦９、０＜  ｗ≦２４）の１種類の化合物であるＡｇＢｉＮｂ2Ｏ7を以下に述べる要領にて固相反応法によって合成した。
先ず、Ａｇ2Ｏを０．８７ｇとＢｉ2Ｏ3を１．７５ｇ、Ｎｂ2Ｏ5を２．３８ｇそれぞれ秤量した。これをボールミルや乳鉢などの粉砕混合器具を利用して十分に粉砕混合したあと、アルミナるつぼに入れて、大気圧空気雰囲気下に設置された電気炉中で７００℃、５時間保持し予備反応させた後、さらに粉砕混合し、９００℃で１２時間焼結した。これによって、約５ｇのＡｇＢｉＮｂ2Ｏ7が合成、回収された。焼成終了後、この焼成物を乳鉢で１０μｍ以下の大きさに粉砕した。
紫外−可視吸収スペクトル測定の結果、本実施例の光触媒は紫外線領域から５１０ｎｍ以上の可視光領域まで吸収を示し、バンドキャップは２．４ｅＶ以下と見積もることができ、可視光応答性があることがわかった。
【００２０】
得られた０．４ｇのＡｇＢｉＮｂ2Ｏ7で約６００ｐｐｍの２−プロピルアルコールの分解試験を行った。光源には３００ＷＸｅランプを用い、カットオフフィルターを利用して、４２０ｎｍ以上の可視光を反応セルに照射させた。２−プロピルアルコールとその分解物質のアセトン、二酸化炭素の検出及び定量はガスクロマトグラフィーで行い、アセトンの発生量から２−プロピルアルコールの分解率を計算した。その結果を表１に示す。
２−プロピルアルコールは、１時間で４８％以上が分解されることが確認された。さらに光を照射し続けると二酸化炭素の発生も確認でき、２−プロピルアルコールなどの有機物を完全分解できる光触媒であることも確認された。
【００２１】
実施例２；
ＡｇxＢｉyＭzＯw（Ｍ＝Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ；０＜ｘ、ｙ≦３、０＜ｚ≦９、０＜ｗ≦２４）の1種類の化合物であるＡｇＢｉＴａ2Ｏ7を以下に述べる要領にて固相反応法によって合成した。
すなわち、Ａｇ2Ｏを０．７５ｇとＢｉ2Ｏ3を１．４７ｇ、Ｔａ2Ｏ5を２．７９ｇそれぞれ秤量した。これをボールミルや乳鉢などの粉砕混合器具を利用して十分に粉砕混合したあと、アルミナるつぼに入れて、大気圧空気雰囲気下に設置された電気炉中で７００℃、５時間保持し予備反応させた後、１１００℃で１２時間焼結した。焼成終了後、この焼成物を乳鉢で１０μｍ以下の大きさに粉砕した。以上の反応によって、約５ｇのＡｇＢｉＴａ2Ｏ7が合成された。
紫外−可視吸収スペクトル測定の結果、本実施例の光触媒は紫外線領域から４８０ｎｍ以上の可視光領域まで吸収を示し、バンドキャップは２．６ｅＶ以下と見積もることができ、可視光の応答性を有することがわかった。
【００２２】
０．４ｇのＡｇＢｉＴａ2Ｏ7を用いて約６００ｐｐｍの２−プロピルアルコールの分解試験を行った。光源には３００ＷＸｅランプを用い、カットオフフィルターを利用して、４２０ｎｍ以上の可視光を反応セルに照射させた。２−プロピルアルコールとその分解物質のアセトン、二酸化炭素の検出及び定量はガスクロマトグラフィーで行い、アセトンの発生量から２−プロピルアルコールの分解量を計算した。その結果を表１に示す。
２−プロピルアルコールは、１時間で８６％以上が分解されることが確認された。さらに光を照射し続けると二酸化炭素の発生も確認でき、２−プロピルアルコールなどの有機物を完全分解できる光触媒であることも確認された。
【００２３】
実施例３
ＡｇxＢｉyＭzＯw（Ｍ＝Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ；０＜ｘ、ｙ≦３、０＜ｚ≦９、０＜ｗ≦２４）の1種類の化合物であるＡｇＢｉ2Ｎｂ5Ｏ16を以下に述べる要領にて固相反応法によって合成した。
すなわち、Ａｇ2Ｏを０．４８ｇとＢｉ2Ｏ3を１．８７ｇ、Ｎｂ2Ｏ5を２．６７ｇそれぞれ秤量した。これをボールミルや乳鉢などの粉砕混合器具を利用して十分に粉砕混合したあと、アルミナるつぼに入れて、大気圧空気雰囲気下に設置された電気炉中で７００℃、５時間保持し予備反応させた後、１０５０℃で１２時間焼結した。焼成終了後、この焼成物を乳鉢で１０μｍ以下の大きさに粉砕した。その結果、約５ｇのＡｇＢｉ2Ｎｂ5Ｏ16が合成、回収された。
紫外−可視吸収スペクトル測定の結果、本実施例の光触媒は紫外線領域から４８０ｎｍ以上の可視光領域まで吸収を示し、バンドキャップは２．６ｅＶ以下と見積もることができ、可視光の応答性を有することがわかった。
【００２４】
合成されたＡｇＢｉ2Ｎｂ5Ｏ16０．４ｇを用いて６００ｐｐｍの２−プロピルアルコールの分解試験を行った。光源には３００ＷＸｅランプを用い、カットオフフィルターを利用して、４２０ｎｍ以上の可視光を反応セルに照射させた。２−プロピルアルコールとその分解物質のアセトン、二酸化炭素の検出及び定量はガスクロマトグラフィーで行い、アセトンの発生量から２−プロピルアルコールの分解量を計算した。その結果を表１に示す。
２−プロピルアルコールは、１時間で９％以上が分解されることが確認された。さらに光を照射し続けると二酸化炭素の発生も確認でき、２−プロピルアルコールなどの有機物を完全分解できる光触媒であることも確認された。
【００２５】
実施例４
ＡｇxＢｉyＭzＯw（Ｍ＝Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ；０＜ｘ、ｙ≦３、０＜ｚ≦９、０＜ｗ≦２４）の1種類の化合物であるＡｇ2ＢｉＮｂ5Ｏ15を以下に述べる要領にて固相反応法によって合成した。
先ず、Ａｇ2Ｏを１．０６ｇとＢｉ2Ｏ3を１．０３ｇ、Ｎｂ2Ｏ5を２．９４ｇそれぞれ秤量した。これをボールミルや乳鉢などの粉砕混合器具を利用して十分に粉砕混合したあと、アルミナるつぼに入れて、大気圧空気雰囲気下に設置された電気炉中で７００℃、５時間保持し予備反応させた後、１０５０℃で１２時間焼結した。焼成終了後、この焼成物を乳鉢で１０μｍ以下の大きさに粉砕した。
その結果、約５ｇのＡｇ2ＢｉＮｂ5Ｏ15が合成、回収された。紫外−可視吸収スペクトル測定の結果、本実施例の光触媒は紫外線領域から４７０ｎｍ以上の可視光領域まで吸収を示し、バンドキャップは２．６ｅＶ以下と見積もることができ、可視光の応答性を有することがわかった。
【００２６】
合成された０．４ｇのＡｇ2ＢｉＮｂ5Ｏ15を用いて６００ｐｐｍの２−プロピルアルコールの分解試験を行った。光源には３００ＷＸｅランプを用い、カットオフフィルターを利用して、４２０ｎｍ以上の可視光を反応セルに照射させた。２−プロピルアルコールとその分解物質のアセトン、二酸化炭素の検出及び定量はガスクロマトグラフィーで行い、アセトンの発生量から２−プロピルアルコールの分解量を計算した。その結果を表１に示す。
２−プロピルアルコールは、１時間で２４％以上が分解されることが確認された。さらに光を照射し続けると二酸化炭素の発生も確認でき、２−プロピルアルコールなどの有機物を完全分解できる光触媒であることも確認された。
【００２７】
実施例５
ＡｇxＢｉyＭzＯw（Ｍ＝Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ；０＜ｘ、ｙ≦３、０＜ｚ≦９、０＜ｗ≦２４）の1種類の化合物であるＡｇＢｉ2Ｔａ5Ｏ16を以下に述べる要領にて固相反応法によって合成した。
すなわち、Ａｇ2Ｏを０．３５ｇとＢｉ2Ｏ3を１．３８ｇ、Ｔａ2Ｏ5を３．２８ｇそれぞれ秤量した。これをボールミルや乳鉢などの粉砕混合器具を利用して十分に粉砕混合したあと、アルミナるつぼに入れて、大気圧空気雰囲気下に設置された電気炉中で7００℃、５時間保持し予備反応させた後、１０５０℃で１２時間焼結した。焼成終了後、この焼成物を乳鉢で１０μｍ以下の大きさに粉砕した。その結果、約５ｇのＡｇＢｉ2Ｔａ5Ｏ16を合成、回収した。紫外−可視吸収スペクトル測定の結果、本実施例の光触媒は紫外線領域から４３０ｎｍ以上の可視光領域まで吸収を示し、バンドキャップは２．９ｅＶ以下と見積もることができ、可視光の応答性を有することがわかった。
【００２８】
合成された０．４ｇのＡｇＢｉ2Ｔａ5Ｏ16を用いて６００ｐｐｍの２−プロピルアルコールの分解試験を行った。光源には３００ＷＸｅランプを用い、カットオフフィルターを利用して、４２０ｎｍ以上の可視光を反応セルに照射させた。２−プロピルアルコールとその分解物質のアセトン、二酸化炭素の検出及び定量はガスクロマトグラフィーで行い、アセトンの発生量から２−プロピルアルコールの分解量を計算した。その結果を表１に示す。
２−プロピルアルコールが、１時間で２％以上が分解されることが確認された。さらに光を照射し続けると二酸化炭素の発生も確認でき、２−プロピルアルコールなどの有機物を完全分解できる光触媒であることも確認された。
【００２９】
実施例６
ＡｇxＢｉyＭzＯw（Ｍ＝Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ；０＜ｘ、ｙ≦３、０＜ｚ≦９、０＜ｗ≦２４）の1種類の化合物であるＡｇＢｉＶ2Ｏ7を以下に述べる要領にて固相反応法によって合成した。
すなわち、Ａｇ2Ｏを１．１２ｇとＢｉ2Ｏ3を２．１９ｇ、Ｖ2Ｏ5を１．７１ｇそれぞれ秤量した。これをボールミルや乳鉢などの粉砕混合器具を利用して十分に粉砕混合したあと、アルミナるつぼに入れて、大気圧空気雰囲気下に設置された電気炉中で６００℃、５時間時間焼結した。焼成終了後、この焼成物を乳鉢で１０μｍ以下の大きさに粉砕した。その結果、約５ｇのＡｇＢｉＶ2Ｏ7を合成、回収することができた。
紫外−可視吸収スペクトル測定により、本実施例の光触媒は紫外線領域から６６０ｎｍ以上の可視光領域まで吸収を示し、バンドキャップは１．９ｅＶ以下と見積もることができ、可視光の応答性を有することがわかった。
【００３０】
合成されたＡｇＢｉＶ2Ｏ7０．４ｇを用いて、６００ｐｐｍの２−プロピルアルコールの分解試験を行った。光源には３００ＷＸｅランプを用い、カットオフフィルターを利用して、４２０ｎｍ以上の可視光を反応セルに照射させた。２−プロピルアルコールとその分解物質のアセトン、二酸化炭素の検出及び定量はガスクロマトグラフィーで行い、アセトンの発生量から２−プロピルアルコールの分解量を計算した。その結果を表１に示す。
２−プロピルアルコールは、１時間で３５％以上が分解されることが確認された。さらに光を照射し続けると二酸化炭素の発生も確認でき、２−プロピルアルコールなどの有機物を完全分解できる光触媒であることも確認された。
【００３１】
比較例１
代表的な光触媒であるＴｉＯ2を使用して２−プロピルアルコール分解の可視光分解活性を調べた。測定に使用した機器は実施例１と同じであった。その結果、
1時間経過してもアセトン、二酸化炭素の生成量はなく、気相中の２−プロピルアルコールの量に変化もないことから２−プロピルアルコールは、全く分解されないことが確認された（表１）。紫外光において優れた活性を示すＴｉＯ2も可視光照射においては活性を示さず、可視光領域における光触媒活性はＡｇxＢｉyＭzＯw（Ｍ＝Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ；０＜ｘ、ｙ≦３、０＜ｚ≦９、０＜ｗ≦２４)よりも著しく劣っていた。これより、このＴｉＯ2光触媒は、事実上、可視光照射下においては２−プロピルアルコールをはじめとする有機物を分解する触媒としては機能しなかった。
【００３２】
以上の結果については、表１にまとめて示していることは、前述したとおりである。すなわち、使用された光触媒成分、反応の種類（反応目的）、用いた光源及び波長、光照射時間及び分解率を、表１にまとめて示した。
【００３３】
【表１】
2005199134.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上説明してきたように、本発明は、一般式（Ｉ）：ＡｇxＢｉyＭzＯw（式中、ＭはＶ、Ｎｂ、Ｔａの５Ａ族金属元素から選ばれた１種または２種類以上の元素であり、x、yは０＜ｘ、ｙ≦３を、ｚは０＜z≦９を、ｗは０＜ｗ≦２４の任意の数値をそれぞれ示す。）で表される組成に設計することによって、得られてなる複合酸化物半導体の光触媒特性は、組成式中のx、y、z、wの値、Ｍの金属元素の種類を適宜選択し、制御することによってバンドギャップを１．９から３．０ｅＶまで連続的に変化させることができ、最大で約６５０ｎｍの可視光まで吸収できるようになった。本発明によって、これまでの光触媒が、紫外光領域でのみ機能していたことを考えると、有効利用できる波長領域を大きく広げることができたという意義は極めて大きい。本発明によれば、可視光を利用して各種有害な化合物、例えば、環境ホルモンや細菌等いわゆる有害物質に作用し、これらを殺菌、分解、除去等無害化するのに使用される環境対策技術を始めとして各種化学反応に大いに利用され、産業の発展に寄与するものと期待される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の光触媒を使用したサスペンジョン方式の実施態様図
【図２】本発明の光触媒を使用した気−固接触型実施態様図
【図１】
2005199134.tif 000004
【図２】
2005199134.tif 000005