(57)【要約】【課題】簡便、確実、かつ低コストで実現可能な可視光応答型光触媒の製造方法を確立する。【解決手段】大気圧下で酸化チタンにフェムト秒レーザを照射し、当該酸化チタンの結晶中に酸素欠陥及びＴｉ３＋の少なくとも一方を形成させる可視光応答型光触媒の製造方法を実施する。ここで、フェムト秒レーザの照射エネルギーは１３３〜５３３ＧＷ／ｃｍ２であり、パルス幅は５０〜１０００ｆｓであり、波長は２５０〜１６００ｎｍである。これにより、酸化チタンの結晶中に酸素欠陥及びＴｉ３＋の少なくとも一方を有する可視光応答型光触媒が得られる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧下で酸化チタンにフェムト秒レーザを照射し、当該酸化チタンの結晶中に酸素欠陥及びＴｉ３＋の少なくとも一方を形成させる可視光応答型光触媒の製造方法。
【請求項２】
前記フェムト秒レーザの照射エネルギーは、１３３〜５３３ＧＷ／ｃｍ２である請求項１に記載の可視光応答型光触媒の製造方法。
【請求項３】
前記フェムト秒レーザのパルス幅は、５０〜１０００ｆｓである請求項１又は２に記載の可視光応答型光触媒の製造方法。
【請求項４】
前記フェムト秒レーザの波長は、２５０〜１６００ｎｍである請求項１〜３の何れか一項に記載の可視光応答型光触媒の製造方法。
【請求項５】
前記酸化チタンとして、ドーパントが添加された酸化チタンを用いる請求項１〜４の何れか一項に記載の可視光応答型光触媒の製造方法。
【請求項６】
酸化チタンの結晶中に酸素欠陥及びＴｉ３＋の少なくとも一方を有する可視光応答型光触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光応答型光触媒の製造方法、及び当該方法によって得られる可視光応答型光触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
代表的な光触媒として酸化チタン（ＴｉＯ２）がある。酸化チタンにバンドギャップより大きいエネルギーを有する紫外光を照射すると、価電子帯の電子が伝導帯に励起され、価電子帯に正孔が生成する。この正孔は強い酸化作用を有するため、悪臭物質や汚染物質の分解、防汚、殺菌等に有効である。
【０００３】
ところが、通常の酸化チタン（アナターゼ型）が光触媒活性を発現するのは、波長が約４００ｎｍ以下の紫外光を照射した場合に限られる。従って、主に可視光や赤外光を多く含む太陽光や蛍光灯の光では、約４００ｎｍ以下の紫外光の割合が少ないため、効率よく正孔を発生させることができない。そこで、従来、可視光の照射でも光触媒活性を発現させるべく、酸化チタンに対して種々工夫が行われている。
【０００４】
例えば、酸化チタンに少量のＢ、Ｐ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ等の陽イオンを含有させた陽イオンドープ酸化チタンが知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１によれば、酸化チタンに陽イオンをドープすると、酸化チタンの結晶構造において電子状態が変化し、これにより可視光に対しても光触媒活性を発現するようになるとされている。
【０００５】
また、酸化チタンにプラズマ処理を施す方法も提案されている（例えば、特許文献２を参照）。特許文献２によれば、減圧下で、酸化チタンに対して水素プラズマ処理又は希ガス類プラズマ処理を行っている。これにより、酸化チタンの結晶構造中に安定した酸素欠陥が生成し、可視光の照射でも光触媒活性が得られるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２３７５９８号公報
【特許文献２】国際公開第ＷＯ００／１０７０６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１や特許文献２の方法には幾つかの問題がある。特許文献１では、酸化チタンに陽イオンを導入するために当該陽イオンを含む溶液を酸化チタンに含浸させている。ところが、このような方法はウェットコンディションで行うことになるため、後に乾燥や加熱等の処理工程が必要となる。また、含浸処理では溶液が酸化チタンの全体に含浸するため、例えば、所定の部位のみに陽イオンをドープするなどの精密な触媒設計をすることは不可能である。さらに、酸化チタンへの陽イオンの導入は、ある意味で不純物を添加することになる。従って、一旦陽イオンのドープを行うと元の純粋な酸化チタンに再生することは困難である。
【０００８】
特許文献２では、プラズマ処理を減圧下で行う必要がある。このため、装置構成が複雑になり、製造コストが高くなる。また、減圧下ではプラズマ処理の最中に不純物が混入する可能性が高く、目的物のイオンとともに不純物が酸化チタンに注入されるおそれがある。
【０００９】
このように、現状では、有効に可視光応答型光触媒を得る手法は十分に確立されていない。本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡便、確実、かつ低コストで実現可能な可視光応答型光触媒の製造方法を確立するとともに、当該製造方法によって得られる可視光応答型光触媒を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明に係る可視光応答型光触媒の製造方法の特徴構成は、
大気圧下で酸化チタンにフェムト秒レーザを照射し、当該酸化チタンの結晶中に酸素欠陥及びＴｉ３＋の少なくとも一方を形成させることにある。
【００１１】
上記課題で説明したように、従来行われていた酸化チタンの光触媒活性を可視光で発現させる手法は、製造工程が煩雑である、精密な触媒設計が不可能である、再生が困難である、装置構成が複雑になる、コスト高になる、コンタミ混入のおそれがある等の問題があった。
この点、本構成の可視光応答型光触媒の製造方法によれば、酸化チタンにフェムト秒レーザを照射するという簡便な方法で可視光応答型の酸化チタンを得ることができる。ここで、フェムト秒レーザの照射は、酸化チタンの結晶中に酸素欠陥及びＴｉ３＋の少なくとも一方が形成するように行われる。結晶中に形成した酸素欠陥又はＴｉ３＋は、比較的安定した状態で存在し続けると考えられる。その結果、酸化チタンは、紫外光だけでなく可視光に対しても有効な吸収を示すようになる。
本構成の可視光応答型光触媒の製造方法であれば、従来のような陽イオンドープを行わなくても酸化チタンに可視光吸収特性を発現させることができる。すなわち、不純物を含まない再生可能な可視光応答型酸化チタンを実現することができる。また、フェムト秒レーザを照射する手法は、酸化チタンの特定の部位に対して選択的に処理を行うことも容易である。このため、使用目的等に応じて精密な触媒設計が可能となる。さらに、本構成の可視光応答型光触媒の製造方法は、大気圧下で実施し得るものである。従って、製造装置の構成を簡素化でき、製造コストの低減に寄与し得る。
【００１２】
本発明に係る可視光応答型光触媒の製造方法において、
前記フェムト秒レーザの照射エネルギーは、１３３〜５３３ＧＷ／ｃｍ２であることが好ましい。
【００１３】
本構成の可視光応答型光触媒の製造方法によれば、酸化チタンに照射するフェムト秒レーザの照射エネルギーを１３３〜５３３ＧＷ／ｃｍ２とすることにより、酸化チタンの結晶中に酸素欠陥及びＴｉ３＋を確実に形成することができる。
【００１４】
本発明に係る可視光応答型光触媒の製造方法において、
前記フェムト秒レーザのパルス幅は、５０〜１０００ｆｓであることが好ましい。
【００１５】
本構成の可視光応答型光触媒の製造方法によれば、酸化チタンに照射するフェムト秒レーザのパルス幅を５０〜１０００ｆｓとすることにより、酸化チタンの結晶中に酸素欠陥及びＴｉ３＋を確実に形成することができる。
【００１６】
本発明に係る可視光応答型光触媒の製造方法において、
前記フェムト秒レーザの波長は、２５０〜１６００ｎｍであることが好ましい。
【００１７】
本構成の可視光応答型光触媒の製造方法によれば、酸化チタンに照射するフェムト秒レーザの波長を２５０〜１６００ｎｍとすることにより、酸化チタンの結晶中に酸素欠陥及びＴｉ３＋を確実に形成することができる。
【００１８】
本発明に係る可視光応答型光触媒の製造方法において、
前記酸化チタンとして、ドーパントが添加された酸化チタンを用いることが好ましい。
【００１９】
本構成の可視光応答型光触媒の製造方法によれば、可視光に対してある程度の吸収特性を有するドーパントが添加された酸化チタンにフェムト秒レーザを照射することにより、酸化チタン光触媒の可視光吸収特性をさらに向上させることができる。その結果、強力な可視光応答型光触媒を生成することができる。
【００２０】
上記課題を解決するための本発明に係る可視光応答型光触媒の特徴構成は、
酸化チタンの結晶中に酸素欠陥及びＴｉ３＋の少なくとも一方を有することにある。
【００２１】
本構成の可視光応答型光触媒では、結晶中において、酸素欠陥又はＴｉ３＋が比較的安定した状態で存在し続けると考えられる。その結果、酸化チタンは、紫外光だけでなく可視光に対しても有効な吸収を示すようになる。
本構成の可視光応答型光触媒であれば、従来のような陽イオンドープ酸化チタン等とは異なり、再生可能な純粋な酸化チタンのみで可視光吸収特性を発現する。また、本構成の可視光応答型光触媒は、使用目的等に応じて精密な触媒設計が可能となる。さらに、本構成の可視光応答型光触媒は、大気圧下で製造することができるため、製造装置の構成を簡素化でき、製造コストの低減に寄与し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、ガラス基板に酸化チタン膜を形成するために使用する成膜装置の概略図である。
【図２】図２は、レーザ光の照射装置の概略図である。
【図３】図３は、実施例１におけるレーザ光の照射パターンを示す図である。
【図４】図４は、レーザ光を照射した後の酸化チタン膜の表面の全体写真、及び酸化チタン膜の一部の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影した拡大写真である。
【図５】図５は、実施例２におけるレーザ光の照射パターンを示す図である。
【図６】図６は、アセトアルデヒド分解試験を行うための試験装置の概略図である。
【図７】図７は、紫外光によるアセトアルデヒド分解試験の結果を示すグラフである。
【図８】図８は、可視光によるアセトアルデヒド分解試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に関する実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施例や図面に記載される構成に限定されることを意図せず、それらと均等な構成も含む。
【００２４】
本発明の可視光応答型光触媒における一つの大きな特徴は、実質的に不純物を含まず、純粋な酸化チタンのみから構成し得る点にある。従って、再生やリサイクルが容易である。原料の酸化チタンの結晶形態は、光触媒用として広く利用されているアナターゼ型酸化チタンの他、ルチル型酸化チタンやブルッカイト型酸化チタンも使用可能である。ただし、光触媒活性の大きさや入手容易性等を考慮すると、アナターゼ型酸化チタンが好ましい。原料の酸化チタンは、市販されている酸化チタン粉末をそのまま使用することができる。一方、有機チタン化合物から酸化チタンを合成しても構わない。例えば、チタンアルコキシドをゾル−ゲル反応させることにより、所望の酸化チタンを合成することができる。使用に供する酸化チタンの性状は、粉末状、膜状、固体状等、用途に応じて任意の性状とすることができる。また、多孔質体などの触媒担体に酸化チタンを担持させた担持タイプや、基板上に酸化チタンを成膜したフィルムタイプも使用可能である。なお、本実施形態では、ガラス基板に酸化チタンを成膜した酸化チタン膜を使用した。
【００２５】
図１に、ガラス基板に酸化チタン膜を形成するために使用する成膜装置１００の概略図に示す。成膜装置１００は、主に、プロセスチャンバ１、エアロゾルチャンバ２、ガスボンベ３、メカニカルブースターポンプ４、及びロータリーポンプ５から構成される。
【００２６】
プロセスチャンバ１の内部には基板を配置するためのプロセスステージ１１が設けられ、当該プロセスステージ１１に対向するように酸化チタンのエアロゾルを吹き付けるためのノズル１２が設けられている。プロセスステージ１１は可動式であり、コントローラ１３により、プロセスステージ１１に載置したサンプルをノズル１２に対して縦方向（Ｙ方向）及び横方向（Ｘ方向）に相対移動させることができる。プロセスステージ１１上に基板Ａを配置した後、メカニカルブースターポンプ４及びロータリーポンプ５を作動させ、プロセスチャンバ１の内部を減圧する。
【００２７】
エアロゾルチャンバ２の内部には、成膜原料となる酸化チタン微粒子が予め導入されている。また、エアロゾルチャンバ２には、フローガスとしての不活性ガス（例えば、ヘリウム、窒素等）を供給するガスボンベ３が接続されている。エアロゾルチャンバ２の内部にガスボンベ３から不活性ガスを導入すると、酸化チタン微粒子はエアロゾルチャンバ２中に吹き上げられて不活性ガスと混合状態（エアロゾル）となり、上方のホース２１を通って下流のノズル１２に供給される。ここで、エアロゾルチャンバ２には、酸化チタン微粒子の分散性を向上させるために振動装置２２を必要に応じて設ける。プロセスチャンバ１内では、ノズル１２からプロセスステージ１１上に配置された基板Ａに向けて酸化チタン微粒子の噴流（エアロゾルビーム）が入射角θで吹き付けられる。ここで、吹き付けの最中にプロセスステージ１１をノズル１２に対して相対移動させる。プロセスステージ１１の移動パターンは、設計した酸化チタン膜の形状に応じて、コントローラ１３にプログラミングされている。基板Ａの表面に酸化チタンのエアロゾルが衝突すると、当該エアロゾルが破壊されて薄膜化する。このとき、薄膜の表面には活性な新生面が生成する。この活性な新生面に後から到来した別のエアロゾルが衝突すると、新生面の上に新たな酸化チタン膜が形成される。そして、この衝突が繰り返されることにより薄膜が成長し、緻密で強固な酸化チタン膜となる。
【００２８】
成膜装置１００によって形成した酸化チタン膜を可視光応答型光触媒へと変化させるには、酸化チタン膜にフェムト秒レーザを照射する。本明細書において「フェムト秒レーザ」とは、フェムト秒オーダーのパルス幅を有するレーザ光とする。フェムト秒レーザの照射は、減圧チャンバ等を必要とせず、通常の大気圧下で行うことができる。図２に、フェムト秒レーザの照射装置２００の概略図を示す。照射装置２００は、主に、フェムト秒レーザ発信器５１、エネルギー減衰器５２、反射ミラー５３、集光レンズ５４、及び照射ステージ５５から構成される。
【００２９】
フェムト秒レーザ発信器５１から出射したフェムト秒レーザ（以下、「レーザ光」とする）は、エネルギー減衰器５２によって照射エネルギーが調整される。その後、エネルギー調整されたレーザ光は反射ミラー５３及び集光レンズ５４を経由し、照射ステージ５５の上に載置された基板Ａ上の酸化チタン膜Ｓを照射する。ここで、フェムト秒レーザ発信器５１からのレーザ光の照射は、酸化チタン膜Ｓの結晶中に酸素欠陥及びＴｉ３＋の少なくとも一方が形成するように行われる。すなわち、酸化チタンのバンド構造内において、新たなドナー準位が形成されるように、レーザ照射が行われる。具体的には、酸化チタン膜Ｓに到達するレーザ光は、エネルギー減衰器５２によって照射エネルギーが１３３〜５３３ＧＷ（ギガワット）／ｃｍ２となるように、より好適には２６７〜５３３ＧＷ／ｃｍ２となるように減衰調整される。照射エネルギーが１３３ＧＷ／ｃｍ２より小さい場合、酸素欠陥又はＴｉ３＋が充分に形成されない。一方、照射エネルギーが大きくなり過ぎると、酸化チタン膜Ｓが破損されるおそれがある。また、レーザ光のパルス幅は５０〜１０００ｆｓに、より好適には１００〜２００ｆｓに調整される。これらの範囲であれば、レーザ光の照射により、酸化チタン膜Ｓが黒色化し、可視光を吸収するようになる。パルス幅が５０ｆｓより小さい場合、酸素欠陥又はＴｉ３＋が充分に形成されない。一方、パルス幅が１０００ｆｓより大きくなると、酸化チタン膜Ｓが溶融するおそれがある。さらに、レーザ光の波長は２５０〜１６００ｎｍに、より好適には７００〜８００ｎｍに調整される。波長が２５０ｎｍより小さい場合、あるいは１６００ｎｍより大きい場合では、酸素欠陥又はＴｉ３＋が充分に形成されない。
【００３０】
上記の照射条件により、フェムト秒レーザ発信器５１によってレーザ光を酸化チタン膜Ｓに照射すると、照射部が褐色乃至黒色に変色し、酸化チタン膜Ｓの結晶中に酸素欠陥又はＴｉ３＋が形成する。この酸素欠陥及びＴｉ３＋は、比較的安定した状態で存在し続けると考えられる。その結果、酸化チタンは、紫外光だけでなく可視光に対しても有効な吸収を示すようになる。また、レーザ光の照射により褐色乃至黒色に変色した酸化チタン膜Ｓについて、紫外光又は可視光を照射することにより電気抵抗を測定した。その結果、紫外光照射時だけでなく可視光照射時においても、酸化チタン膜Ｓは変色前の状態より電気抵抗が低下することが確認された。この新規で且つ特異な現象は、酸化チタンのバンド構造内の伝導帯から０．７５〜１．１８ｅＶ低位に新たなドナー準位が形成されたため発生すると考えられる。以上のようにして、本発明では、可視光に対して優れた活性を示し得る可視光応答型光触媒を形成することができる。
【実施例】
【００３１】
本発明の可視光応答型光触媒に関する実施例について説明する。以下に説明する実施例では、初めに、図１に示した成膜装置１００を用いて酸化チタン膜Ｓを成膜した。次いで、酸化チタン膜Ｓに対して、フェムト秒レーザ発信器５１から照射エネルギーの異なるレーザ光を照射し、本発明の可視光応答型光触媒を生成した。各実施例に共通の酸化チタン膜Ｓの成膜条件は以下のとおりである。
【００３２】
＜成膜条件＞
（１）原料：アナターゼ型酸化チタン粉末（平均粒径２００ｎｍ）
（２）搬送ガス：ヘリウム
（３）ガス流量：１７Ｌ／秒
（４）基板：スライドガラス
（５）ノズル−基板間距離：１０ｍｍ
（６）エアロゾルビーム入射角度：４０度
（７）掃引速度：３ｍｍ／秒
（８）エアロゾルビーム処理面積：１０×２０ｍｍ２
（９）処理温度：室温
【００３３】
＜実施例１＞
実施例１では、酸化チタン膜Ｓから可視光応答型光触媒を形成するのに適したレーザ光の照射エネルギー範囲を確認する試験を行った。フェムト秒レーザ発信器５１によるレーザ光の照射は、図２に示した照射装置２００を用いて行った。実施例１におけるレーザ光の照射条件は以下のとおりである。
【００３４】
＜照射条件＞
（１）波長：７７５ｎｍ
（２）パルス幅：１５０ｆｓ
（３）繰り返し周波数：１ｋＨｚ
（４）レンズ焦点距離：１００ｍｍ
（５）ビームスポット径：２５０μｍ
（６）照射エネルギー：６７〜１２６７ＧＷ／ｃｍ２の範囲で６７ＧＷ／ｃｍ２毎
（７）掃引速度：１μｍ／パルス
（８）照射雰囲気：大気
【００３５】
図３に、実施例１におけるレーザ光の照射パターンを示す。同図に示すように、酸化チタン膜Ｓの上に、６７〜１２６７ＧＷ／ｃｍ２の範囲で６７ＧＷ／ｃｍ２毎に照射エネルギーを調整したレーザ光をライン状に照射した。
【００３６】
図４に、レーザ光を照射した後の酸化チタン膜Ｓの表面の全体写真、及び酸化チタン膜Ｓの一部の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影した拡大写真を示す。同図より、照射エネルギーを１３３ＧＷ／ｃｍ２以上に調整した場合、白色の酸化チタン膜Ｓが褐色乃至黒色に変色した。ただし、照射エネルギーを１２００ＧＷ／ｃｍ２まで上げると、酸化チタン膜Ｓにクラック等の形状変化が見られた。これらの結果から、酸化チタン膜Ｓを可視光応答型光触媒に変化させるには、レーザ光の照射エネルギーを１３３〜１０６７ＧＷ／ｃｍ２程度に調整するのが好適と考えられる。
【００３７】
＜実施例２＞
実施例２では、可視光応答型光触媒によるアセトアルデヒドの分解試験を行った。この実施例２において使用した可視光応答型光触媒は、図２に示した照射装置２００を用いて酸化チタン膜Ｓにレーザ光を照射したものである。実施例２におけるレーザ光の照射条件は以下のとおりである。
【００３８】
＜照射条件＞
（１）波長：７７５ｎｍ
（２）パルス幅：１５０ｆｓ
（３）繰り返し周波数：１ｋＨｚ
（４）レンズ焦点距離：１００ｍｍ
（５）ビームスポット径：２５０μｍ
（６）照射エネルギー：１３３〜８００ＧＷ／ｃｍ２の範囲で１３３ＧＷ／ｃｍ２毎
（７）掃引速度：１μｍ／パルス
（８）照射雰囲気：大気
【００３９】
図５に、実施例２におけるレーザ光の照射パターンを示す。図５（ａ）に示すように、酸化チタン膜Ｓの上に照射エネルギーを調整したレーザ光を全面に照射し、可視光応答型光触媒の試料を得た。試料は、１３３〜８００ＧＷ／ｃｍ２の範囲で１３３ＧＷ／ｃｍ２毎に照射した試料を準備した（全６サンプル）。図５（ｂ）にレーザ光を照射した後の酸化チタン膜Ｓの表面写真の例を示す。同図より、白色の酸化チタン膜Ｓが褐色乃至黒色に変色したことが確認できる。
【００４０】
上記６つの試料を用いて、アセトアルデヒド分解試験を行った。図６に、アセトアルデヒド分解試験を行うための試験装置３００の概略図を示す。図６（ａ）に示すように、容量１Ｌの透明容器６１の内部にステージ６２を配置し、当該ステージ６２上に各照射エネルギーで照射した試料（基板Ａに形成した酸化チタン膜Ｓ）を載置した。そして、透明容器６１にアセトアルデヒド１００ｐｐｍを含むガスを導入し、紫外光を透明容器の下方から各サンプルに向けて照射した。紫外光は、図６（ｂ）に示すスペクトルを有する。紫外光の照射は４時間継続し、１時間毎にガス検知管６３を用いてガス濃度を測定した。また、対照試験として、レーザ光を照射していない酸化チタン膜Ｓについても同様のアセトアルデヒド分解試験を行った。試験結果を図７のグラフに示す。
【００４１】
次に、図６の試験装置３００を使用し、可視光によるアセトアルデヒド分解試験を行った。可視光は、図８（ａ）に示すスペクトルを有する。試験条件は、紫外光照射試験における試験条件と同様である。試験結果を図８（ｂ）のグラフに示す。
【００４２】
図７及び図８の試験結果より、フェムト秒レーザ発信器５１により酸化チタン膜Ｓにレーザ光を照射エネルギー１３３〜５３３ＧＷ／ｃｍ２で照射して得た可視光応答型光触媒は、優れたアセトアルデヒド分解性能を示すことが確認された。紫外光を照射した場合では、アセトアルデヒドを最高で８０％以上分解することができた。可視光を照射した場合においても、アセトアルデヒドを約５０％分解することができた。特に、可視光の照射によって発現する光触媒活性は、陽イオンドープ等の処理を施していない従来の純粋な酸化チタンには見られない新たな知見である。この理由については、まだ完全には解明されていないが、レーザ光の照射により酸化チタンの結晶中に形成した酸素欠陥又はＴｉ３＋が比較的安定した状態で存在し続けたことに起因するものと考えられる。このように、本発明の可視光応答型光触媒は、紫外光だけでなく可視光に対しても有意な光触媒活性を示しており、有機物質の分解に優れた効果が認められた。
【００４３】
＜別実施形態＞
上記実施形態（実施例）においては、フェムト秒レーザを照射する酸化チタンとして、実質的に不純物を含まない純粋な酸化チタンを使用している。しかしながら、本発明の技術思想は、酸化チタンにフェムト秒レーザを照射することにより、酸化チタンの結晶中に酸素欠陥及びＴｉ３＋の少なくとも一方を形成させ、その結果、可視光応答特性を向上させることにある。従って、照射対象の酸化チタンとして、純粋な酸化チタンだけでなく、ドーパントが添加された酸化チタン、例えば、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）等がドープされた陽イオンドープ酸化チタンや、硫黄（Ｓ）、窒素（Ｎ）等がドープされた陰イオンドープ酸化チタンを使用することも可能である。この場合、可視光に対してある程度の吸収特性を有するドーパントが添加された酸化チタンにフェムト秒レーザを照射することで、元々酸化チタン光触媒が備えていた可視光吸収特性をさらに向上させることができる。よって、強力な可視光応答型光触媒を生成するためには、ドーパントが添加された酸化チタンへのフェムト秒レーザの照射も有効である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の可視光応答型光触媒は、蛍光灯などの照明器具が設置された室内や、太陽光を利用できる屋外での使用において特に有用であり、悪臭物質や汚染物質の分解、防汚、殺菌等を目的として利用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１      プロセスチャンバ
２      エアロゾルチャンバ
３      ガスボンベ
４      メカニカルブースターポンプ
５      ロータリーポンプ
１１    プロセスステージ
１２    ノズル
５１    フェムト秒レーザ発信器
５２    エネルギー減衰器
５３    反射ミラー
５４    集光レンズ
５５    照射ステージ
１００  成膜装置
２００  照射装置
【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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【図８】
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