(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タングステン酸とアンモニアの反応物に増粘剤を加えて焼結することを特徴とする光触媒膜の製造方法。
【請求項２】
タングステン酸とアンモニアを水中で反応させた後に水溶性有機溶媒を加えてタングステン酸とアンモニアの反応物を析出させ、この反応物に増粘剤を加えて混合して成膜し、焼結することを特徴とする光触媒膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒膜及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光触媒は、光励起により生じる還元力と酸化力により、有害物質の分解、抗菌、金属の防食などの機能を示すことが知られ、すでに実用化されている。
【０００３】
光触媒の材料としては、安価で高活性であるという理由から、酸化チタンが最も一般的に用いられているが、バンドギャップが約３．２ｅＶであり、光触媒活性を得るためには紫外光を照射する必要があるという欠点があった。
【０００４】
これに対し、酸化タングステンは、可視光の照射により光触媒活性を示すため、光触媒のほかにも、太陽電池の材料としても期待されている。
【０００５】
ところで、この酸化タングステンを光触媒や太陽電池に応用するには、成膜の技術が重要となる。通常、酸化タングステン膜は、スパッタリング法や真空蒸着法で作成されるが、大型装置を必要とするという欠点があった。そこで、簡便な製膜法として、タングステン酸ナトリウム（Ｎａ２ＷＯ４）水溶液をイオン交換樹脂に通して調製したタングステン酸コロイド溶液に増粘剤を加え、基板に塗布した後焼結処理により酸化タングステン膜を作成する方法が報告されている。しかし、この作成法ではイオン交換の手間がかかる上、再現性よく成膜できないという問題があった。
【０００６】
また、酸化タングステン膜を光触媒や太陽電池に応用する場合においては、光触媒活性及び電池特性の向上が求められる。そこで、例えば、ナノポーラス構造の酸化タングステン膜を作成することができれば、膜の表面積が飛躍的に増加し、光触媒活性及び電池特性を大幅に向上させることができるものと期待される。しかし、スパッタリング法や真空蒸着法で作成された酸化タングステン膜はもちろん、イオン交換による方法によっても、ナノポーラス構造を有する膜は作成できなかった。すなわち、これまでナノポーラス構造を有する酸化タングステン膜を作成する方法は見出されていなかった。
【特許文献１】特開２００１−３８２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は上記問題点に鑑み、可視光の照射によって高い光触媒活性を有する光触媒膜と、この光触媒膜を簡便に再現性よく成膜することのできる光触媒膜の製造方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１記載の光触媒膜の製造方法は、タングステン酸とアンモニアの反応物に増粘剤を加えて焼結することを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２記載の光触媒膜の製造方法は、タングステン酸とアンモニアを水中で反応させた後に水溶性有機溶媒を加えてタングステン酸とアンモニアの反応物を析出させ、この反応物に増粘剤を加えて混合して成膜し、焼結することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、可視光の照射によって高い光触媒活性を有する光触媒膜を提供することができる。また、この光触媒膜を簡便に再現性よく成膜することのできる光触媒膜の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の光触媒膜は、ナノポーラス構造を有する酸化タングステン（ＷＯ３）からなる。ナノポーラス構造とは、ナノメートルオーダーの微細な多孔構造のことをいう。この光触媒膜は、タングステン酸（Ｈ２ＷＯ４）とアンモニアの反応物に増粘剤を加えて焼結することにより得られたものである。
【００１２】
本発明の光触媒膜の製造方法について説明すると、まず、撹拌しながらアンモニア水溶液にタングステン酸を加えて溶解し、タングステン酸とアンモニアを反応させる。つぎに、この反応水溶液に水溶性有機溶媒を添加して、酸化タングステンの前駆体となる反応物を析出させる。ここで、水溶性有機溶媒としては、メタノール、エタノール、ブチルアルコールなどのアルコール、アセトニトリル、アセトンなどを用いることができるが、反応生成物をより多く析出させるためには、エタノールが最も好適に用いられる。
【００１３】
続いて、反応物が析出した反応液を撹拌しながら増粘剤を加えて混合し、粘性液体を調製する。増粘剤としては、析出した反応物を均一に分散させることができるものであれば特定のものに限定されないが、例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）やその誘導体などを用いることができる。その後、必要に応じ、増粘剤を加えて混合した粘性液体をしばらく放置し、デカンテーションなどにより上澄みを取り除く。
【００１４】
そして、粘性液体を基板上などに塗布して成膜し、４００℃以上で１．５時間加熱する焼結処理を行うことにより、従来の技術では得ることができなかったナノポーラス構造を有する酸化タングステン膜を合成することができる。このナノポーラス構造を有する酸化タングステン膜は、水又は有機物の分解に対して非常に高い活性を示す。
【００１５】
本発明の光触媒膜は、ナノポーラス構造を有する酸化タングステン膜であって、従来の酸化タングステン膜と比べて、１〜２桁高い光触媒活性を示す。したがって、本発明の光触媒膜及びその製造方法によれば、可視光の照射によって高い光触媒活性を有する光触媒膜を提供することができる。また、この光触媒膜を簡便に再現性よく成膜することのできる光触媒膜の製造方法を提供することができる。本発明の光触媒膜は、可視光の照射によって高い光触媒活性を有するので、光触媒のみならず、太陽電池の材料として応用できるものと期待される。
【００１６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。
【００１７】
以下、より具体的に、本発明の光触媒膜及びその製造方法について説明する。
【実施例１】
【００１８】
撹拌しながら０．２５ｇのタングステン酸（Ｈ２ＷＯ４）をアンモニア水溶液（３０％ ０．６ｍｌ）に溶解した。つぎにエタノール１ｍｌを加えて白色の析出物を析出させ、撹拌しながらこれに増粘剤であるポリエチレングリコール（ＰＥＧ）０．７８ｇを添加した。その後、この粘性液体をしばらく放置し、デカンテーションにより上澄み０．６ｍｌを取り除いた。
【００１９】
残った白色の析出物を含む粘性液体をＩＴＯ（インジウム−酸化錫）電極基板上に塗布し、室温で風乾後、５５０℃で１．５時間焼結することにより酸化タングステン膜を得た。
【００２０】
以上のようにして得られた酸化タングステン膜は、図１の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真に示すように、表面に微細な多孔構造を有するナノポーラス構造となっていることが確認された。
【実施例２】
【００２１】
実施例１で得られた酸化タングステン膜のサイクリックボルタモグラムを図２に示す。支持電解質として、１．０Ｍ過塩素酸水溶液を用いた。
【００２２】
暗時ではほとんど電流は流れない（Ａ）が、５００Ｗキセノンランプを用いて光照射することにより、４ｍＡｃｍ−２を超える光電流が観察された（Ｂ）。
【００２３】
このように、実施例１で得られたナノポーラス構造の酸化タングステン膜は、高い光触媒活性を有することが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】酸化タングステン膜の走査型電子顕微鏡写真である。
【図２】酸化タングステン膜の暗時（Ａ）と光照射時（Ｂ）のサイクリックボルタモグラムである。
【図１】
0004437226.tif 000002
【図２】
0004437226.tif 000003