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公開番号2025118065
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2024013153
出願日2024-01-31
発明の名称二酸化炭素還元光触媒粒子及びその製造方法
出願人住友金属鉱山株式会社,国立大学法人京都大学
代理人個人
主分類B01J 35/39 20240101AFI20250805BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】COガス発生速度とCO選択率とを高いレベルで両立し得る二酸化炭素還元光触媒粒子及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】母材粒子と前記母材粒子の表面に担持された金属銀(Ag)粒子とを含み、前記母材粒子は、一般式:K₂YTa₅O₁₅で表される化合物を含む、二酸化炭素還元光触媒粒子。
【選択図】図5

特許請求の範囲【請求項１】
母材粒子と前記母材粒子の表面に担持された金属銀（Ａｇ）粒子とを含み、
前記母材粒子は、一般式：Ｋ
２
ＹＴａ
５
Ｏ
１５
で表される化合物を含む、
二酸化炭素還元光触媒粒子。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
前記金属銀（Ａｇ）粒子の担持量が前記母材粒子に対して０質量％超１．０質量％未満である、請求項１に記載の二酸化炭素還元光触媒粒子。
【請求項３】
前記金属銀（Ａｇ）粒子の平均粒径が５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である、請求項１又は２に記載の二酸化炭素還元光触媒粒子。
【請求項４】
前記金属銀（Ａｇ）粒子の粒径頻度分布曲線において、粒径２０ｎｍでの頻度が１５個数％以上である、請求項１又は２に記載の二酸化炭素還元光触媒粒子。
【請求項５】
ＣＯ
２
還元光触媒性能評価試験において、ＣＯ選択率が５０％以上である、請求項１又は２に記載の二酸化炭素還元光触媒粒子。
【請求項６】
母材粒子と前記母材粒子の表面に担持された金属銀（Ａｇ）粒子とを含む二酸化炭素還元光触媒粒子の製造方法であって、
母材粒子と銀（Ａｇ）供給源とを還元液に加えて反応液を作製する工程、及び
前記反応液に超音波を照射して、金属銀（Ａｇ）粒子を担持した母材粒子を作製する工程、を含み、
前記母材粒子は、一般式：Ｋ
２
ＹＴ
５
Ｏ
１５
で表される化合物を含む、方法。
【請求項７】
前記金属銀（Ａｇ）粒子の担持量が前記母材粒子に対して０質量％超１．０質量％未満である、請求項６に記載の方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素還元光触媒粒子及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体光触媒粒子を用いた水分解及び二酸化炭素還元技術は、エネルギー問題や環境問題を解決できる技術として注目を集めている。この光触媒粒子に助触媒として銀（Ａｇ）などからなる粒子を担持させることで、光励起によって生成した電子をトラップして電荷分離を促進する効果や二酸化炭素還元生成物を選択する効果が期待できる。例えば通常の光触媒では光照射により水が水素（Ｈ
２
）と酸素（Ｏ
２
）とに分解する。これに対して銀（Ａｇ）粒子を担持した光触媒では、二酸化炭素（ＣＯ
２
）の還元により一酸化炭素（ＣＯ）が水素（Ｈ
２
）とともに生成する。
【０００３】
一酸化炭素（ＣＯ）は化学工業や産業における重要な出発物質であり、これを水素と反応させて様々な燃料や化学物質を合成することが可能である。したがって、二酸化炭素還元光触媒では、一酸化炭素の生成割合、すなわちＣＯ選択率の高いことが望ましい。ここでＣＯ選択率とは、下記（１）式に表されるように、還元反応により生じる水素（Ｈ
２
）ガスの発生（生成）速度と一酸化炭素（ＣＯ）ガスの発生速度の合計に対するＣＯガスの発生速度の割合である。
【０００４】
TIFF
2025118065000002.tif
16
134
【０００５】
ところで、銀（Ａｇ）などの金属粒子を担持させる方法として、化学還元法、含浸法、及び光電析法（光電着法）などの手法が従来から知られている。例えば、特許文献１には二酸化炭素の還元方法に関して、ＣＯ
２
とＨ
２
Ｏと光触媒とに光を照射してＣＯ
２
を還元する反応によりＣＯを生成させること、光電着法又は含浸法で銀を酸化ガリウムに担持した触媒を用いること、光電着法では硝酸銀など銀前駆体を含むアルコール水溶液に酸化ガリウム粉末を入れて混合後、光照射を行って銀前駆体を還元処理すること、含浸法では銀前駆体水溶液に酸化ガリウムを加えて攪拌し、水を除去した後に加熱乾燥し、更に空気中で焼成することが記載されている（特許文献１の請求項１、２及び［００１５］）。
【０００６】
二酸化炭素還元触媒に関するものではないが、特許文献２には超音波を照射して溶媒中に１種類以上の貴金属酸化物を分散させて貴金属酸化物分散液を得る工程と、前記貴金属酸化物分散液を加熱する工程とを含むことを特徴とする貴金属ナノ材料の製造方法が開示されている（特許文献２の請求項１）。また、溶媒に貴金属担持用の担体を更に含有させること、担体の表面上に高度な分散性を持って担持された状態の貴金属ナノ材料を得ることが可能であるため、これを燃料電池用触媒、材料合成用触媒等に好適に利用することが可能となることが記載されている（特許文献２の請求項６及び［００１４］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１２－１９２３０２号公報
特開２００８－０２４９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
二酸化炭素還元光触媒が従来から提案されるものの、従来の光触媒には改良の余地があった。すなわち、光触媒反応により一酸化炭素（ＣＯ）を効率的に得る上で、ＣＯガス発生速度とＣＯ選択率を高めることが重要である。しかしながら、従来の光触媒では、ＣＯガス発生速度を高いレベルに維持した状態でＣＯ選択率を高めることには限界があった。
【０００９】
本発明者らは、この問題点に鑑みて鋭意検討を行った。その結果、特定組成の母材粒子と助触媒とを組み合わせて含む二酸化炭素還元光触媒粒子は、ＣＯガス発生速度とＣＯ選択率とを高いレベルで両立し得るとの知見を得た。
【００１０】
本発明は、このような知見に基づき完成されたものであり、ＣＯガス発生速度とＣＯ選択率とを高いレベルで両立し得る二酸化炭素還元光触媒粒子及びその製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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