[发明专利]光触媒复合粒子及其制造方法

说明书

本发明公开了分散性高的金属氮化物光触媒粒子及/或金属氧氮化物光触媒粒子。通过包含经可见光照射可水分解的金属氮化物光触媒粒子及/或金属氧氮化物光触媒粒子以及在该粒子的表面所吸附的磷酸聚合物，可得到分散性高的金属氮化物光触媒粒子及/或金属氧氮化物光触媒粒子。另外，由于该粒子在可见光照射下具有高光触媒活性，故而通过使用该粒子进行水分解可高效生成氢及/或氧。

技术领域

本发明涉及光触媒复合粒子及其制造方法。

背景技术

可见光应答性光触媒作为可利用太阳光中大量包含的可见光的光触媒，可期待应用于有机物的光分解、由水的光分解进行的氢制造。其中，旨在进行氢制造的水分解用光触媒作为利用可再生能源的氢制造方法而备受关注，其高活化的需求逐年提高。

已知在晶格中，由包含金属与氮的金属氮化物构成的光触媒、或由包含金属、氧与氮的金属氧氮化物构成的光触媒为水分解活性高的可见光应答性光触媒(例如专利文献1、非专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-066333号公报

非专利文献

非专利文献1：J.Phys.Chem.Lett.，2010，1(18)，pp 2655-2661

发明内容

通常金属氮化物光触媒粒子及/或金属氧氮化物光触媒粒子通过将金属氧化物光触媒粒子在氨气气流中进行高温加热来制作。所制作的金属氮化物光触媒粒子及/或金属氧氮化物光触媒粒子通过从氧化物向氮化物及/或氧氮化物的结晶结构的变化，一次粒子彼此熔接并作为牢固凝聚的二次粒子而存在。因此，存在于一次粒子表面的光触媒反应的活性点与水的接触变得不充分，从而存在水分解的反应效率降低的趋势。进而，一次粒子凝聚而形成5μm以上巨大的二次粒子时，由于二次粒子表面的光散射变大，从而也存在金属氮化物光触媒粒子及/或金属氧氮化物光触媒粒子内部的有效的光吸收受损等的可能性。

本发明鉴于这样的课题，其所要解决的技术课题在于提供分散性高的金属氮化物光触媒粒子及/或金属氧氮化物光触媒粒子。

本发明涉及包含经可见光照射可水分解的金属氮化物光触媒粒子及/或金属氧氮化物光触媒粒子以及在该粒子的表面所吸附的磷酸聚合物的光触媒复合粒子。

根据本发明可得到分散性高的金属氮化物光触媒粒子及/或金属氧氮化物光触媒粒子。另外，通过在可见光照射下使用本发明的光触媒复合粒子能够以高效率生成氢及/或氧。

具体实施方式

金属氮化物光触媒粒子及/或金属氧氮化物光触媒粒子

本发明中的金属氮化物光触媒粒子及/或金属氧氮化物光触媒粒子通过吸收可见光可进行水分解从而生成氢及/或氧。另外，在金属氮化物光触媒粒子及/或金属氧氮化物光触媒粒子的表面吸附有后述的磷酸聚合物。以下，在本说明书中有时也仅将“金属氮化物光触媒粒子及/或金属氧氮化物光触媒粒子”称作“光触媒粒子”。

本发明中的光触媒粒子显示具有光学带隙的半导体物性。另外，通过由吸收包含波长420nm以上的可见光的光引起的带间跃迁等的电子跃迁，在传导带(或存在于带隙内的电子受主能级)上产生激发电子，及在价电子带(或存在于带隙内的电子施主能级)上产生激发空穴。据此，本发明中的光触媒粒子可将反应对象物还原及氧化。

在本发明中“水分解”是指以下的反应。光触媒粒子的传导带处在低于水的还原电位(0V vs.NHE(标准氢电极电位)，pH＝0)的位置时，可将水还原而生成氢。光触媒粒子的价电子带处在高于水的氧化电位(1.23V vs.NHE(标准氢电极电位)，pH＝0)的位置时，可将水氧化而生成氧。本发明中的光触媒粒子只要具有可将水还原及/或氧化的传导带及/或价电子带即可。