特許ウォッチ

公開番号2025078013
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-19
出願番号2024184343
出願日2024-10-18
発明の名称可視光応答型光触媒
出願人シャープ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類B01J 35/39 20240101AFI20250512BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】本発明は、高い光触媒活性を有する可視光応答型光触媒を提供する。
【解決手段】本発明の可視光応答型光触媒は、少なくとも1つの酸化タングステン粒子と、前記酸化タングステン粒子の表面に担持された少なくとも1つの助触媒粒子とを備える可視光応答型光触媒であって、前記可視光応答型光触媒の電子顕微鏡像で一次粒子径が測定可能な100個以上の複数の助触媒粒子のうち20%以上の助触媒粒子が非凝集体であり、かつ、6nm以上20nm以下の一次粒子径を有することを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも１つの酸化タングステン粒子と、前記酸化タングステン粒子の表面に担持された少なくとも１つの助触媒粒子とを備える可視光応答型光触媒であって、
前記可視光応答型光触媒の電子顕微鏡像で一次粒子径が測定可能な１００個以上の複数の助触媒粒子のうち２０％以上の助触媒粒子が非凝集体であり、かつ、６ｎｍ以上２０ｎｍ以下の一次粒子径を有することを特徴とする可視光応答型光触媒。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
酸化タングステン粒子と、前記酸化タングステン粒子の表面に担持された複数の助触媒粒子とを備える可視光応答型光触媒であって、
前記可視光応答型光触媒の電子顕微鏡像で一次粒子径が測定可能な非凝集体である複数の助触媒粒子の平均一次粒子径が６ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする可視光応答型光触媒。
【請求項３】
前記可視光応答型光触媒の電子顕微鏡像で一次粒子径が測定可能な１００個以上の複数の助触媒粒子のうち５０％以上の助触媒粒子が、その助触媒粒子が担持されている酸化タングステン粒子上の他の助触媒粒子と接触していない請求項１に記載の可視光応答型光触媒。
【請求項４】
複数の酸化タングステン粒子に対する複数の助触媒粒子の質量割合は、０．０１ｗｔ％以上２．０ｗｔ％以下である請求項１に記載の可視光応答型光触媒。
【請求項５】
前記助触媒粒子は、少なくとも白金を含む金属粒子又は金属酸化物粒子である請求項１に記載の可視光応答型光触媒。
【請求項６】
前記可視光応答型光触媒の電子顕微鏡像で一次粒子径が測定可能な１００個以上の複数の酸化タングステン粒子のうち９０％以上の酸化タングステン粒子が、５ｎｍ以上４００ｎｍ以下の一次粒子径を有する請求項１～５のいずれか１つに記載の可視光応答型光触媒。
【請求項７】
酸化タングステン粒子と、前記酸化タングステン粒子の表面に担持された複数の助触媒粒子とを備える可視光応答型光触媒であって、
前記可視光応答型光触媒の電子顕微鏡像からアスペクト比（一次粒子の短径ａに対する長径ｂの比（ｂ／ａ））が算出可能な１００個以上の複数の酸化タングステン粒子のうち５０％以上の酸化タングステン粒子が、１．３以上１０以下のアスペクト比を有する可視光応答型光触媒。
【請求項８】
前記可視光応答型光触媒の電子顕微鏡像から円形度が算出可能な１００個以上の複数の酸化タングステン粒子のうち７０％以上の酸化タングステン粒子の円形度が、０．２以上０．８以下である請求項７に記載の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に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
酸化タングステン粒子に白金粒子（Pt粒子）を担持した光触媒が知られている（例えば、特許文献１参照）。この光触媒では、一次粒子径が約５ｎｍである複数の白金粒子の凝集体が酸化タングステン粒子の表面に付着している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００９－１６０５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の光触媒では、白金粒子の凝集体が酸化タングステン粒子の表面に付着しているため、酸化タングステン粒子における助触媒による光励起電子と正孔とを分離する効果が小さくなり、光触媒活性が低くなる場合がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高い光触媒活性を有する可視光応答型光触媒を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、少なくとも１つの酸化タングステン粒子と、前記酸化タングステン粒子の表面に担持された少なくとも１つの助触媒粒子とを備える可視光応答型光触媒であって、前記可視光応答型光触媒の電子顕微鏡像で一次粒子径が測定可能な１００個以上の複数の助触媒粒子のうち２０％以上の助触媒粒子が非凝集体であり、かつ、６ｎｍ以上２０ｎｍ以下の一次粒子径を有することを特徴とする可視光応答型光触媒を提供する。
また、本発明は、可視光応答型光触媒の電子顕微鏡像で一次粒子径が測定可能な非凝集体である複数の助触媒粒子の平均一次粒子径が６ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする可視光応答型光触媒も提供する。
また、本発明は、可視光応答型光触媒の電子顕微鏡像からアスペクト比（一次粒子の短径ａに対する長径ｂの比（ｂ／ａ））が算出可能な１００個以上の複数の酸化タングステン粒子のうち５０％以上の酸化タングステン粒子が、１．３以上１０以下のアスペクト比を有する可視光応答型光触媒も提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の可視光応答型光触媒は高い光触媒活性を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
（ａ）（ｂ）は実施例１の光触媒のＳＴＥＭ画像であり、（ｃ）は、（ａ）（ｂ）の画像において一次粒子径が測定可能な７個のＰｔ粒子の一次粒子径を示した表である。
（ａ）（ｂ）は、実施例１の光触媒のＳＥＭ画像である。
図２（ａ）（ｂ）の画像において一次粒子径が測定可能な１０個の酸化タングステン粒子の短径、長径、アスペクト比、周囲長、面積、円形度を示した表である。
（ａ）は、実施例１の光触媒を用いて行ったアセトアルデヒドガス分解実験におけるアセトアルデヒド残存率（％）の変化を示したグラフであり、（ｂ）にはこのアセトアルデヒドガス分解実験で測定したアセトアルデヒド濃度を示した表及びガス分解速度を示している。
（ａ）は実施例２の光触媒のＳＴＥＭ画像であり、（ｂ）は、（ａ）の画像において一次粒子径が測定可能な８個のＰｔ粒子の一次粒子径を示した表である。
（ａ）（ｂ）は、実施例２の光触媒のＳＥＭ画像である。
図６（ａ）（ｂ）の画像において一次粒子径が測定可能な１０個の酸化タングステン粒子の短径、長径、アスペクト比、周囲長、面積、円形度を示した表である。
（ａ）は、実施例２の光触媒を用いて行ったアセトアルデヒドガス分解実験におけるアセトアルデヒド残存率（％）の変化を示したグラフであり、（ｂ）にはこのアセトアルデヒドガス分解実験で測定したアセトアルデヒド濃度を示した表及びガス分解速度を示している。
（ａ）は実施例３の光触媒のＳＴＥＭ画像であり、（ｂ）は、（ａ）の画像において一次粒子径が測定可能な１１個のＰｔ粒子の一次粒子径を示した表である。
（ａ）（ｂ）は、実施例３の光触媒のＳＥＭ画像である。
図１０（ａ）（ｂ）の画像において一次粒子径が測定可能な１０個の酸化タングステン粒子の短径、長径、アスペクト比、周囲長、面積、円形度を示した表である。
（ａ）は、実施例３の光触媒を用いて行ったアセトアルデヒドガス分解実験におけるアセトアルデヒド残存率（％）の変化を示したグラフであり、（ｂ）にはこのアセトアルデヒドガス分解実験で測定したアセトアルデヒド濃度を示した表及びガス分解速度を示している。
（ａ）は比較例１の光触媒のＳＴＥＭ画像であり、（ｂ）は、（ａ）の画像において一次粒子径が測定可能な５個のＰｔ粒子の一次粒子径を示した表である。
（ａ）（ｂ）は、比較例１の光触媒のＳＥＭ画像である。
図１４（ａ）（ｂ）の画像において一次粒子径が測定可能な８個の酸化タングステン粒子の短径、長径、アスペクト比、周囲長、面積、円形度を示した表である。
（ａ）は、比較例１の光触媒を用いて行ったアセトアルデヒドガス分解実験におけるアセトアルデヒド残存率（％）の変化を示したグラフであり、（ｂ）にはこのアセトアルデヒドガス分解実験で測定したアセトアルデヒド濃度を示した表及びガス分解速度を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
第１実施形態
本実施形態の可視光応答型光触媒は、少なくとも１つの酸化タングステン粒子と、前記酸化タングステン粒子の表面に担持された少なくとも１つの助触媒粒子とを備える可視光応答型光触媒であって、前記可視光応答型光触媒の電子顕微鏡像で一次粒子径が測定可能な１００個以上の複数の助触媒粒子のうち２０％以上の助触媒粒子が非凝集体であり、かつ、６ｎｍ以上２０ｎｍ以下の一次粒子径を有すること又は前記可視光応答型光触媒の電子顕微鏡像で一次粒子径が測定可能な非凝集体である複数の助触媒粒子の平均一次粒子径が６ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする。本明細書において一次粒子とは、電子顕微鏡像で粒子径が測定可能な最小単位の粒子である。複数の一次粒子が凝集したものが二次粒子である。一次粒子は、二次粒子を構成していない粒子であってもよい。また、本明細書において非凝集体とは、電子顕微鏡像で形状が測定可能な最小単位の粒子が、他の粒子との接触が無いもしくは少なく、団塊を形成しない程度に分散していることを意味する。
【０００９】
可視光応答型光触媒は、可視光を受光することにより光触媒活性が生じる光触媒であり、複数の酸化タングステン粒子と、酸化タングステン粒子の表面に担持された複数の助触媒粒子とを備える。可視光応答型光触媒は、粉末状であってもよく、分散媒に分散していてもよく、光触媒層に含まれていてもよい。例えば、ガラス繊維で通気性を確保できるように加工したものを使用してフィルタ化し、当該フィルタに光触媒を担持させて光触媒層を有する光触媒フィルタにしてもよい。
【００１０】
酸化タングステン粒子は、三酸化タングステン（ＷＯ
3
）の粒子である。酸化タングステンは、光触媒活性を有すれば、化学量論的組成からずれた組成を有してもよい。また、光触媒の酸化タングステン含有量は、９０ｗｔ％以上であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許