[发明专利]贵金属负载光催化剂粒子的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及表现出高的光催化活性的贵金属负载光催化剂粒子(或贵金属负载光催化剂体粒子)的制造方法，以及通过该方法得到的贵金属负载光催化剂粒子的分散液。

背景技术

当半导体受到能量大于其带隙能的光照射时，价带中的电子被激发至导带。因此，在价带中产生空穴，并且电子被激发至导带。因为这种空穴和电子分别具有强氧化能力和强还原能力，所以他们表现出对半导体接触物质的氧化-还原反应。这种氧化-还原反应称为光催化活性，而这种能够表现出这种光催化活性的半导体称为光催化剂。

以前，氧化钨和氧化钛被用作这种光催化剂。具体而言，氧化钨已知为即使在例如主要为可见光的荧光下仍能表现出令人满意的光催化活性的光催化剂。此外，作为进一步增强诸如氧化钨和氧化钛的光催化剂的光催化活性的手段，近年来已经研究了在这些光催化剂上负载诸如铂的贵金属。报道了例如所谓的“光电沉积法”(Solar EnergyMaterials and Solar Cells，51(1998)，203-219)，其中将粒状光催化剂分散并将贵金属前体溶于分散介质中，然后利用高强度紫外光照射所得的分散液，由此将贵金属前体还原转化成贵金属。通过在紫外光照射后从分散液中除去分散介质，可以得到作为固体内容物的贵金属负载光催化剂粒子。

然而，当利用上述常规方法工业化生产贵金属负载光催化剂粒子时，光电沉积的效率低下并且不能得到表现出足够活性的贵金属负载光催化剂粒子。这是因为在还原贵金属前体的步骤中照射强紫外光，但是该照射却是在未经控制的环境气氛下进行的，因此贵金属前体的还原伴随着其中分散有光催化剂粒子的分散介质(例如水)中溶解氧的还原一起发生。因此，从工业化观点出发，需要一种能够高效率地负载贵金属并且表现出高活性的贵金属负载光催化剂粒子的制造方法。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种能够制造表现出高的光催化活性的贵金属负载光催化剂粒子的方法。

本发明人为实现上述目的进行了深入研究。结果，已经发现可以在光催化剂粒子上负载贵金属的步骤中，通过在将惰性气体吹入光催化剂粒子的分散液之后进行光照射来得到表现出高的光催化活性的贵金属负载光催化剂粒子，由此完成了本发明。

因此，本发明提供一种用于制造贵金属负载光催化剂粒子的方法，其中在光催化剂粒子表面上负载贵金属，该方法包括以下步骤：

将惰性气体吹入原料分散液中，所述原料分散液中分散有光催化剂粒子并且在分散介质中溶解有贵金属前体；和

利用能量大于光催化剂粒子的带隙能的光来照射原料分散液，由此在光催化剂粒子上负载贵金属。

本发明还提供一种用于制造贵金属负载光催化剂粒子的分散液的方法，其中贵金属负载在光催化剂粒子表面上并且贵金属负载光催化剂粒子分散在分散介质中，该方法包括以下顺序步骤：将惰性气体吹入原料分散液中，所述原料分散液中分散有光催化剂粒子并且在分散介质中溶解有贵金属前体；和利用能量大于光催化剂粒子的带隙能的光来照射原料分散液，由此在光催化剂粒子上负载贵金属。

根据本发明，通过将惰性气体吹入原料分散液中来减少在原料分散液中溶解氧的量，因此可以通过利用能量大于光催化剂粒子的带隙能的光进行照射来高效率地实施将贵金属前体还原成贵金属的光电沉积法，由此可以制造表现出高的光催化活性的贵金属负载光催化剂粒子。

具体实施方式

<光催化剂>

光催化剂是例如通过利用紫外光或可见光照射而发现光催化活性的半导体，其具体实例包括具有特定晶体结构的金属元素与氧、氮、硫和/或氟的化合物。金属元素的实例包括Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb、Bi、La、Ce。该化合物的实例包括一种或更多种上述金属的氧化物、氮化物、硫化物、氮氧化物、硫氧化物、氟氮化物、氟氧化物、氟氧氮化物。其中，优选Ti、W或Nb的氧化物，并且特别优选偏钛酸、氧化钛、氧化钨等。光催化剂可以单独使用，也可以组合使用两种以上类型的光催化剂。

<偏钛酸>

偏钛酸(H₂TiO₃，TiO(OH)₂，β-氢氧化钛)可以例如通过硫酸氧钛水溶液经加热水解得到。