擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦光催化劑和其制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了具有金紅石型氧化鈦的含量為50摩爾%以上的氧化鈦和在所述氧化鈦的表面上擔(dān)載的一價(jià)銅化合物和二價(jià)銅化合物的、擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦光催化劑，以及通過在金紅石型氧化鈦的含量為50摩爾%以上的氧化鈦的表面上擔(dān)載一價(jià)銅化合物和二價(jià)銅化合物來制造擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦光催化劑的制造方法，由此能夠得到光催化劑活性和病毒去活性優(yōu)異的擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦光催化劑和其制造方法。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及在氧化鈦的表面具有銅化合物的、。
技術(shù)介紹
使用氧化鈦的光催化劑，價(jià)格低廉，且化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異，具有高催化劑活性，對(duì)人體無害，因而作為光催化劑被廣泛使用(參照例如、專利文獻(xiàn)I和2)。但氧化鈦只能在紫外線照射下發(fā)揮光催化劑活性，在幾乎不含紫外線的室內(nèi)光下不能表現(xiàn)出充分的催化劑活性。因此，提出了在熒光燈那樣的室內(nèi)光下也可表現(xiàn)出光催化劑活性的可見光響應(yīng)型光催化劑。例如、專利文獻(xiàn)3中，作為可見光響應(yīng)型光催化劑記載了在晶格中摻雜了氮、碳、硫等原子的二氧化鈦。此外，專利文獻(xiàn)4中記載了由以Cu0/Ti02(質(zhì)量％比)=1.0 3.5的范圍含有銅的銳鈦型氧化鈦形成的噬菌體病毒失活化劑。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-51263號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開2006-346651號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本特開 2004-143032號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4:日本特開2006-232729號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)要解決的課題對(duì)于上述可見光響應(yīng)型光催化劑，期望病毒去活性(下文中有時(shí)稱作“抗病毒性”)和光催化活性進(jìn)一步提高。也就是說，專利文獻(xiàn)3那樣的在氧化鈦的晶格中摻雜氮等原子的可見光響應(yīng)型光催化劑，由于其摻雜量有限，所以光催化活性的提高也有限度，此外，病毒去活性不足。專利文獻(xiàn)4那樣的由含有二價(jià)銅的銳鈦型氧化鈦形成的可見光響應(yīng)型光催化劑，病毒去活性不充分，此外，也不能充分提高光催化活性。本專利技術(shù)鑒于這樣的狀況而完成，其目的在于，提供具有可見光響應(yīng)性(在熒光燈之類的室內(nèi)光下也能表現(xiàn)光催化活性的性能)，病毒去活性和光催化活性優(yōu)異的。解決課題的手段本專利技術(shù)者為了實(shí)現(xiàn)上述目的進(jìn)行了各種研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在氧化鈦的表面具有銅化合物的擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦光催化劑，當(dāng)作為氧化鈦使用金紅石型氧化鈦的含量為50摩爾％以上的氧化鈦，并且與二價(jià)銅化合物一起使用一價(jià)銅化合物作為銅化合物，能夠得到病毒去活性(抗病毒性)和光催化劑活性優(yōu)異的擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦光催化劑。本專利技術(shù)基于這樣的認(rèn)識(shí)而完成。也就是說，本專利技術(shù)提供了以下 的方案。, 一種擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦光催化劑，含有:金紅石型氧化鈦的含量為50摩爾％以上的氧化鈦、和擔(dān)載在所述氧化鈦的表面上的一價(jià)銅化合物和二價(jià)銅化合物。,如上述所述的擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦光催化劑，相對(duì)于一價(jià)銅和二價(jià)銅的合計(jì)，所述一價(jià)銅的存在比為20 70摩爾％。,如上述或所述的擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦光催化劑，所述一價(jià)銅化合物含有氧化亞銅。.如上述 的任一項(xiàng)所述的擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦光催化劑,所述二價(jià)銅化合物含有氫氧化銅。.如上述 的任一項(xiàng)所述的擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦光催化劑,所述氧化鈦是由氣相法得到的。, 一種擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦光催化劑的制造方法，在金紅石型氧化鈦的含量為50摩爾％以上的氧化鈦的表面上擔(dān)載一價(jià)銅化合物和二價(jià)銅化合物。,如上述所述的擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦光催化劑的制造方法，包含以下 工序:向配合有金紅石型氧化鈦的含量為50摩爾％以上的氧化鈦和二價(jià)銅化合物的懸濁液中，添加用于使二價(jià)銅還原成一價(jià)銅的還原劑。,如上述所述的擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦光催化劑的制造方法，包含以下工序:對(duì)含有金紅石型氧化鈦的含量為50摩爾％以上的氧化鈦、和擔(dān)載在所述氧化鈦的表面上的二價(jià)銅化合物的催化劑前體進(jìn)行光照射，使所述二價(jià)銅化合物的一部分還原成一價(jià)銅化合物。,如上述所述的擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦光催化劑的制造方法，在含醇的氣氛中進(jìn)行所述光照射。.如上述 的任一項(xiàng)所述的擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦光催化劑的制造方法，所述氧化鈦是由氣相法得到的。專利技術(shù)效果本專利技術(shù)能夠提供病毒去活性(抗病毒性)和光催化劑活性優(yōu)異的。附圖說明圖1是實(shí)施例1和比較例I 2的Cu-K殼XANES譜圖。圖2是顯示參比樣品I 6中的、Cu (I)的存在比和Cu-K殼XANES譜圖的標(biāo)準(zhǔn)化值之間的關(guān)系的參比線。圖3是顯示實(shí)施例3和比較例I 2的試樣中的、CO2發(fā)生量的歷時(shí)變化的曲線圖。圖4是顯示實(shí)施例3和比較例I 2的試樣中的、噬菌體相對(duì)濃度(LOG (N/N0))的歷時(shí)變化的曲線圖。圖5是顯示在氮?dú)夂鸵掖細(xì)夥障聦?duì)擔(dān)載有二價(jià)銅化合物的金紅石型氧化鈦進(jìn)行光照射時(shí)的Cu-K殼XANES譜圖變化的曲線圖。圖6是顯示在氮?dú)夂鸵掖細(xì)夥障聦?duì)擔(dān)載有二價(jià)銅化合物的銳鈦型氧化鈦進(jìn)行光照射時(shí)的Cu-K殼XANES譜圖變化的曲線圖。圖7是顯示在氮?dú)夂鸵掖細(xì)夥障聦?duì)擔(dān)載有二價(jià)銅化合物的板鈦礦型氧化鈦進(jìn)行光照射時(shí)的Cu-K殼XANES譜圖變化的曲線圖。具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)的擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦光催化劑具有金紅石型氧化鈦的含量為50摩爾％以上的氧化鈦、和在所述氧化鈦的表面上擔(dān)載的一價(jià)銅化合物和二價(jià)銅化合物。本專利技術(shù)的擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦催化劑，由于在氧化鈦的表面上擔(dān)載有二價(jià)銅化合物，所以可見光下的光催化劑活性優(yōu)異。也就是說，氧化鈦單體通過紫外線照射引起的光激發(fā)而生成電子和空穴。該生成的電子如下述式(I)那樣，將吸附在氧化鈦表面上的空氣或水中的氧氣進(jìn)行一電子還原。O2 + H + + 丨—HO2 (-0.046V vs.SHE、pH = O) (I)需說明的是，式(I)中、SHE表示標(biāo)準(zhǔn)氫電極,vs.SHE表示以SHE為基準(zhǔn)測(cè)定電位，pH = O表示氫氣的實(shí)質(zhì)濃度和氫離子的實(shí)質(zhì)濃度均為I。通過發(fā)生上述反應(yīng)(I)，能夠使通過上述光激發(fā)而生成的空穴和電子分離，防止兩者的再結(jié)合，通過空穴的強(qiáng)氧化力和高移動(dòng)度將有機(jī)物氧化分解。為了使氧化鈦的氧氣這樣進(jìn)行一電子還原，需要將電子光激發(fā)到作為其氧化還原電位的-0.046V(pH = O)的高位置。與此相對(duì)，用在氧化鈦的表面上擔(dān)載銅化合物的擔(dān)載銅的氧化鈦，即使不將氧化鈦中的電子光激發(fā)到上述那樣高的位置，只要通過可見光將電子光激發(fā)到銅離子的氧化還原電位+ 0.16V(ρΗ = 0)，就可以將二價(jià)銅還原。然后一價(jià)銅通過下面的式(2)、(3)還原氧氣，一價(jià)銅本身變回二價(jià)銅，由此就可以將電子和空穴分離開，防止兩者的再結(jié)合。由于該空穴具有與以往的氧化鈦同樣強(qiáng)的氧化力和高移動(dòng)度，所以能夠使有機(jī)物氧化分解。O2 + 2H + + 2丨—H2O2 ( + 0.068V vs.SHE、pH = O) (2)O2 + 4H + +4e-— 2H20( + 1.23V vs.SHE、pH = O) (3)此外，本專利技術(shù)的擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦催化劑，由于含有一價(jià)銅化合物和二價(jià)銅化合物這兩者，所以病毒去活性和光催化劑活性這兩者優(yōu)異。也就是說，本專利技術(shù)的擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦催化劑，由于含有病毒去活性比二價(jià)銅化合物優(yōu)異的一價(jià)銅化合物，所以病毒去活性優(yōu)異。此外，本專利技術(shù)的擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦催化劑，由于含有上述的可見光下的光催化劑活性所必要的二價(jià)銅化合物，所以可見光下的光催化劑活性優(yōu)異。需說明的是，本專利技術(shù)的擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦催化劑，通過紫外光也能夠發(fā)揮上述光催化劑活性。 進(jìn)而，本專利技術(shù)的擔(dān)載有銅化合物的氧化鈦催化劑，氧化鈦的主成分是金紅石型氧化鈦，所以與以銳鈦型氧化鈦或板鈦礦型氧化鈦為主成分的情況相比，病毒去活性和光催化劑活性優(yōu)異。雖然其理由尚不清楚，但可以推測(cè)，這是由于，上述一價(jià)銅和二價(jià)銅之間的氧化還原反應(yīng)在金紅石型氧化鈦的存在下能夠更有效地進(jìn)行的緣故。其中，光催化劑活性是指選自光本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：橋本和仁，宮內(nèi)雅浩，邱曉清，砂田香矢乃，黑田靖，細(xì)木康弘，李定，下平祥貴，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：昭和電工株式會(huì)社，國立大學(xué)法人東京大學(xué)，
類型：
國別省市：