量子催化剂及量子催化剂的制造方法与流程

本发明涉及一种量子催化剂及量子催化剂的制造方法。

背景技术：

已知一种量子催化剂，其中能够表现光催化活性的第一物质与和第一物质不同的作为第1～3族元素和/或第5～7族元素的氧化物的第二物质彼此接合而成，且与单独第一物质的情况相比，光催化活性提高至10倍以上。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013－39522号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

然而，该量子催化剂需要第1～3族元素和/或第5～7族元素，因此，需要一种不使用这些元素就能够表现高光催化活性的量子催化剂。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其主要目的在于提供一种不使用第1～3族元素和/或第5～7族元素就能够表现高光催化活性的量子催化剂。另外，其目的还在于提供用于制造如此量子催化剂的量子催化剂的制造方法。

用于解决问题的方案

为了实现上述的主要目的，本发明人等制作氧化钛浆料，向氧化钛浆料中加入碱金属的碳酸盐水溶液并搅拌，由此制作混合浆料，向混合浆料中加入酸并搅拌，由此将氧化钛和二氧化碳接合，从而完成了本发明。

即，一种本发明的量子催化剂，其特征在于，所述量子催化剂中氧化钛和二氧化碳接合。

即，一种本发明的量子催化剂，其特征在于，通过包含下述步骤的方法制造：氧化钛浆料制作步骤，制作氧化钛浆料；搅拌步骤，将包含经酸或碱处理而可接合二氧化碳的化合物所成的溶液加入至所述氧化钛浆料中并搅拌，由此制作混合浆料；以及离子交换步骤，向所述混合浆料中加入酸并搅拌。

作为本发明的量子催化剂，将氧化钛的粉末加入溶剂中以制作氧化钛浆料，将包含经酸或碱处理而可接合二氧化碳的化合物所成的溶液加入至氧化钛浆料中，由此制作混合浆料，根据需要向该浆料中添加酸或碱中的至少一者，使二氧化碳接合于氧化钛的表面。通过该操作，制作氧化钛和二氧化碳接合而成的量子催化剂浆料。需要指出，在此，“接合”表示氧化钛和二氧化碳彼此实现了接合面的状态，该状态尚不明确，但发明人认为其为氧化钛的氧原子和二氧化碳的碳原子共享电子，且钛原子和碳原子处于彼此间隔着氧原子的位置关系的状态。如此一来，能够与现有的氧化钛相同地，从3.2ev以上的紫外线等获得激发能量并表现光催化活性。

在本发明的量子催化剂中，作为包含经酸或碱处理而可接合二氧化碳的化合物所成的溶液，可以使用例如碱金属碳酸盐水溶液、碱金属碳酸氢盐水溶液或者碱土金属碳酸氢盐水溶液等。

在本发明的量子催化剂中，作为本发明的碱金属的碳酸盐，例如，可以使用碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铷、碳酸铯等碱金属的碳酸盐；作为碱金属的碳酸氢盐，例如，可以使用碳酸氢锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铷、碳酸氢铯等碱金属的碳酸氢盐；作为碱土金属的碳酸氢盐，例如，可以使用碳酸氢钙、碳酸氢锶、碳酸氢钡等。

在本发明的量子催化剂中，在制作氧化钛浆料时，可以加入增稠剂及分散剂中至少一者，并包含增稠剂及分散剂中的至少一者。作为此时所使用的增稠剂或分散剂，例如，可以使用聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、聚羧酸、聚羧酸钠、羧酸类共聚物、羧酸类共聚物钠、羧酸类共聚物铵、磺酸类共聚物、磺酸类共聚物钠、环己烷直链淀粉、环辛烷直链淀粉、聚乙烯吡咯烷酮及纤维素纳米纤维等。

在制造该量子催化剂时，将氧化钛的粉末加入溶剂中，制作氧化钛浆料，将包含经酸或碱处理而可接合二氧化碳的化合物向所成的溶液加入至氧化钛浆料中，由此制作混合浆料，根据需要向该浆料中添加酸及碱中的至少一者，使二氧化碳接合于氧化钛的表面。通过该操作，制作氧化钛和二氧化碳接合而成的量子催化剂浆料。

已发现，在量子催化剂的制造方法中，在接合二氧化碳时，通过改变氧化钛和二氧化碳的比例(例如，摩尔比或原子数比)，能够使量子催化剂的光催化活性比单独氧化钛情况下的光催化活性更高。具体而言，已发现，若使相对于量子催化剂中氧化钛的二氧化碳逐渐增多，则量子催化剂的光催化活性(独特地提供光催化活性的反应速度比)升高后降低，显示出峰值。

发明人推测，反应速度比升高且比不存在二氧化碳时的氧化钛的反应速度高的原因在于，氧化钛的禁带内上述的二氧化碳作为杂质存在而产生的能级所带来的效果。发明人认为，先升高后降低大概是因为，氧化钛和二氧化碳的接合面积、厚度、未接合的自由表面的面积等变化，由此导致作为杂质的二氧化碳所产生的增强光催化活性的能力产生变化。

同理，已发现，在分散剂、增稠剂及其浓度、浆料浓度、浆料搅拌方法及浆料温度等条件下产生变化的浆料中的氧化钛的粒径、所添加的酸及碱中的至少一者的量、浓度及添加速度等，对量子催化剂的光催化活性产生影响，能够进一步增强不存在二氧化碳时的氧化钛的光催化活性。需要指出，“酸及碱中的至少一者”表示，在利用酸、碱析出氧化钛及二氧化碳时，为了调节其析出速度等目的，有时不单独使用酸或碱，而是使用酸和碱的混合物。

当使用酸及碱中的至少一者时，添加用溶液中的酸及碱中的至少一者的浓度优选在10穰分之1～1mol％的范围。另外，关于浆料浓度，优选固定物质的浓度在1～35w％的范围。关于浆料的搅拌方法及浆料的温度，由于它们能够对光催化活性产生影响，因此优选根据实际情况适当选择。

作为氧化钛和二氧化碳的摩尔比，例如，可以为氧化钛：碱金属的碳酸盐＝1：1×10^-31以上且1×10^-1以下，也可以为1：1×10^-21以上且1×10^-2以下，还可以为1：1×10^-24以上且1：1×10^-3以下，还可以为1：1×10^-8以上且1：1×10^-5以下。

而且，当包含增稠剂或分散剂中的至少一者时，作为氧化钛和二氧化碳的摩尔比，例如，优选氧化钛：碱金属的碳酸盐＝1：1×10^-31以上且1：0.1以下，优选1：1×10^-27以上且1：1×10^-3以下，优选1：1×10^-22以上且1：1×10^-7以下。

一种本发明的量子催化剂的制造方法，其为包含氧化钛和二氧化碳的量子催化剂的制造方法，其特征在于，包含如下步骤：氧化钛浆料制作步骤，制作氧化钛浆料；搅拌步骤，向所述氧化钛浆料中加入碱金属的碳酸盐水溶液并搅拌，由此制作混合浆料；以及离子交换步骤，向所述混合浆料中加入酸并搅拌。

本发明的量子催化剂的制造方法将氧化钛的粉末加入溶剂中以制作氧化钛浆料，将包含经酸或碱处理而可接合二氧化碳的化合物所成的溶液加入至氧化钛浆料中，由此制作混合浆料，根据需要向该浆料中添加酸或碱中的至少一者，使二氧化碳接合于氧化钛的表面。通过该操作，制作氧化钛和二氧化碳接合而成的量子催化剂浆料。如此一来，能够提供与现有的氧化钛相同地，从3.2ev以上的紫外线等获得激发能量并表现光催化活性的量子催化剂。

附图说明

图1为表示分散剂的种类与氧化钛和二氧化碳的摩尔比及反应速度比的关系的图表。

图2为表示分散剂的浓度与反应速度比的关系的图表。

图3为表示分散剂的浓度与反应速度比的关系的图表。

图4为表示混合浆料的浓度与反应速度比的关系的图表。

图5为表示混合浆料的温度与反应速度比的关系的图表。

具体实施方式

接着，对作为本发明的实施方式的一例的量子催化剂进行详细说明。该量子催化剂是在氧化钛上接合二氧化碳而成的，而且为了提高光催化活性而添加有增稠剂或分散剂中的至少一者，因此，通过详细地说明它们的制造方法，在示出本发明的量子催化剂的一例的同时，明确了本发明的量子催化剂的制造方法的一例。

在超临界场环境下制作的氧化钛浆料中，加入包含经酸或碱处理而可接合二氧化碳的化合物所成的溶液并搅拌，由此制作混合浆料，然后，加入酸并搅拌，在氧化钛的表面上接合二氧化碳，由此，制造该量子催化剂。如此一来，能够与现有的氧化钛相同地从3.2ev以上的紫外线等获得激发能量并表现光催化活性，此外，还能够从1.29ev～3.4ev(波长830nm～360nm)的可见光、以及1.29ev以下的红外光等热能获得激发能量而实现光催化活性。

(氧化钛浆料制作步骤)

向一次粒径为7nm左右的氧化钛粒子中适当地添加分散剂及增稠剂，由此制作氧化钛浆料。具体而言，以每1g溶质0.01w～100w的照射量照射19khz以上的超声波，产生超临界场，以使氧化钛浆料中的氧化钛浓度为0.1w％～35w％的浓度，并在氧化钛浆料的温度保持为10℃～95℃的状态下，在超临界场中与直径0.025mm～2mm的氧化锆珠一起进行搅拌。

(混合浆料制作步骤)

向氧化钛浆料制作工序中所制作的氧化钛浆料中加入碱金属的碳酸盐水溶液、碱金属的碳酸氢盐水溶液、碱土金属的碳酸氢盐水溶液中的至少一种，并在超临界场中搅拌，由此制作混合浆料。具体而言，以每1l溶液10w～10kw的照射量照射19khz以上的超声波，产生超临界场，以使氧化钛浆料中的氧化钛浓度为0.1w％～35w％的浓度，且使碳酸氢钠相对于溶质氧化钛的摩尔比为1×10^-31～1×10^-1的浓度，并在氧化钛浆料的温度保持为10℃～95℃的状态下，在超临界场中与直径0.025mm～2mm的氧化锆珠一起搅拌。需要指出，由于作为钛金属的氧化物的氧化钛的水浆料呈弱酸性，因此，在滴加碱金属的碳酸盐、碱金属的碳酸氢盐、碱土金属的碳酸氢盐等水溶液呈弱碱性的稀释溶液时，优选缓慢滴加。制作混合浆料时，更优选的是，将氧化钛浆料保持为20℃～90℃，一边搅拌一边缓慢滴加碳酸氢钠溶液。制作混合浆料时，更进一步优选的是，将氧化钛浆料保持为20℃～90℃，一边在超临界场中搅拌一边缓慢滴加碳酸氢钠水溶液。

(离子交换步骤)

一边向混合浆料制作工序中所制作的混合浆料中滴加盐酸一边进行搅拌，使二氧化碳接合于氧化钛微粒子的表面，由此制作接合有氧化钛和二氧化碳的量子催化剂浆料。需要指出，在混合浆料制作工序中，当碱金属盐的碱成分多于混合浆料制作工序的酸成分时，在加入碱金属碳酸盐、碱金属的碳酸氢盐、碱土金属的碳酸氢盐等水溶液并搅拌时，通过氧化钛浆料的酸成分进行离子交换，二氧化碳接合于氧化钛粒子的表面，因此，可以不执行滴加盐酸的离子交换工序。

(光催化活性评价)

分别将相同质量的量子催化剂或氧化钛(具体由石原产业制造，锐钛矿型氧化钛st-01)放入5l的泰德拉袋中，注入3l调节为80～125重量ppm浓度的标准气体(氮气载气、乙醛标准气体)，照射照射强度为1.0mw/cm²的紫外光，利用气体检测管测定经过5分钟～20分钟后的残留浓度，求得残留浓度和初始浓度的比作为残留浓度比(将该残留浓度比的对数作为反应速度)，将量子催化剂的反应速度与氧化钛的反应速度的比(量子催化剂的反应速度/氧化钛的反应速度)作为反应速度比。在此，即使使紫外光照射时间变化，反应速度比的值也不会变化而呈现固定值，因此，也可以设置为残留浓度容易测量的值及容易设置的照射时间。

当使用相同重量在相同环境下测定残留浓度时，待测定的量子催化剂中所含的氧化钛的量减少了除氧化钛以外的物质的重量。另外，已知碱金属碳酸盐、碱金属的碳酸氢盐、碱土金属碳酸氢盐几乎不会表现光催化活性。但是目前尚不知道，在这样的条件下，量子催化剂的光催化活性超过氧化钛的光催化活性，即，目前尚不知道量子催化剂的反应速度比超过1。一般认为，如前所述，这是因为，二氧化碳的碳原子作为氧化钛的杂质在氧化钛的带隙产生供体能级和受体能级，吸收充分低于氧化钛的带隙值3.2ev的能级的光量子能量，将供体能级处所产生的自由电子注入氧化钛的导电带，同时，在受体能级下从氧化钛的价电子带吸收电子(从受体能级向价电子带注入空穴)，从氧化钛的表面释放自由电子和空穴，其结果是，实现了超过氧化钛单质的光催化活性的光催化活性。

实施例

(实施例1)

将一次粒径为7nm左右的氧化钛粒子悬浮在水中，由此制作氧化钛浆料。具体而言，以每1g溶质0.01w～100w的照射量照射19khz以上的超声波，以使氧化钛浆料中的氧化钛浓度达到0.1w％～35w％的浓度，并在氧化钛浆料的温度保持为10℃～95℃的状态下，与直径为0.025mm～2mm的氧化锆珠一起进行搅拌。

接着，向氧化钛浆料中加入碳酸氢钠水溶液并搅拌，由此制作混合浆料。具体而言，以每1l溶液10w～10kw的照射量照射19khz以上的超声波，以使氧化钛浆料中的氧化钛浓度达到0.1w％～35w％的浓度，且使二氧化碳相对于溶质的氧化钛的摩尔比达到1×10^-10～1×10^-5的浓度，并在氧化钛浆料的温度保持为10℃～95℃的状态下，与直径为0.025mm～2mm的氧化锆珠一起进行搅拌。

一边向混合浆料中滴加盐酸至中和状态一边搅拌，使二氧化碳析出至氧化钛微粒子的表面，由此制作接合有氧化钛和二氧化碳的量子催化剂浆料。

将如此得到的量子催化剂浆料放入5l的泰德拉袋，注入3l已调节为80～125重量ppm浓度的标准气体(氮气载气、乙醛标准气体)，照射照射强度1.0mw/cm²的紫外光，利用气体检测管测定经过5分钟～20分钟后的残留浓度，求得残留浓度和初始浓度的比作为残留浓度比，并求得残留浓度比的对数作为反应速度，将量子催化剂的反应速度和氧化钛的反应速度的比(量子催化剂的反应速度/氧化钛的反应速度)作为反应速度比，并将其结果用实线示于图1的图表中。图1中，纵轴表示以氧化钛的反应速度为基准的反应速度比，横轴表示二氧化碳相对于氧化钛的摩尔比的常用对数。

如图1的实线所示，在使二氧化碳相对于氧化钛的摩尔比为1×10^-5以下的浓度下，具有与氧化钛同等程度以上的光催化活性。当使用相同重量在相同环境下测定残留浓度时，待测定的量子催化剂中所含的氧化钛的量减少除氧化钛以外的物质的重量。另外，已知碳酸氢钠几乎不表现光催化活性。因此，使用与氧化钛相比更容易在环境中获得的二氧化碳得到了与氧化钛同等程度的光催化活性。特别是当二氧化碳相对于氧化钛的摩尔比为1×10^-5以下时，相对于氧化钛的含量，得到了特别高的光催化活性。

(实施例2)

在制作氧化钛浆料时，除碳酸氢钠水溶液之外，加入作为分散剂的聚羧酸(花王株式会社制造，型号：demolep，固含量0.1重量％/氧化钛)，此外，与实施例1相同地操作，分别制备量子催化剂，以使二氧化碳相对于氧化钛的摩尔比达到1×10^-27～1×10^-2，并测定量子催化剂的反应速度比。其结果以图1中的虚线表示。由图1中的虚线可知，即使在二氧化碳的摩尔比为1×10^-24～1×10^-4中的任意浓度比下，均得到了比氧化钛更高的光催化活性。由此可以说，其具有优异的光催化活性。特别是，在二氧化碳的摩尔比为1×10^-21～1×10^-5的范围下，与氧化钛相比，得到了高达约1.7倍以上的光催化活性。

(实施例3)

在制作氧化钛浆料时，除碳酸氢钠水溶液之外，分别加入作为分散剂的聚羧酸(花王株式会社制造，型号：demolep，固含量0.1重量％/氧化钛)及聚丙烯酸铵(东亚合成株式会社制造，型号：a-30，固含量1.5重量％/氧化钛)，除此之外，与实施例1相同地操作，制备量子催化剂，以使二氧化碳相对于氧化钛的摩尔比达到1×10^-32～1×10^-0，并测定量子催化剂的反应速度比。其结果以图1中的一点划线表示。由图1中的一点划线可知，即使在1×10^-32～1×10^-2的任意浓度比下，均得到了高于氧化钛的光催化活性。由此可以说，其具有优异的光催化活性。特别是在二氧化碳的摩尔比在1×10^-28～1×10^-5的范围下，与氧化钛相比，得到了高达约3.5倍以上的光催化活性。

(实施例4)

在制作氧化钛浆料时，除碳酸氢钠水溶液之外，分别加入作为分散剂的羧酸类共聚物钠(东亚合成株式会社制造，型号：a-6712，固含量0.8重量％/氧化钛)、聚丙烯酸钠(东亚合成株式会社制造，型号：a-20l，固含量0.36重量％/氧化钛)及环己烷直链淀粉(wacker制造，型号：cavamaxw6food，固含量4重量％/氧化钛)，除此之外，与实施例1相同地操作，制备量子催化剂，以使二氧化碳相对于氧化钛的摩尔比达到1×10^-24～1×10^-0，并测定量子催化剂的反应速度比。其结果以图1中的双点划线表示。由图1中的双点划线可知，即使在1×10^-22～1×10^-0的任意浓度比下，均得到了高于氧化钛的光催化活性。由此可以说，其具有优异的光催化活性。特别是在二氧化碳的摩尔比在1×10^-18～1×10^-2的范围下，与氧化钛相比，得到了高达约5倍以上的光催化活性。

(实施例5)

在制作氧化钛浆料时，使二氧化碳相对于氧化钛的摩尔比为1×10^-8，按照各自的浓度加入作为分散剂的聚羧酸钠(东亚合成株式会社制造，型号：a-6330)，除此之外，与实施例1相同地操作，制备量子催化剂，并测定量子催化剂的反应速度比。其结果以图2的实线表示。在此，图2中，纵轴表示以氧化钛的反应速度为基准的反应速度比，横轴表示量子催化剂中所含的分散剂的浓度(重量％)。由图2的实线可知，即使当加入了分散剂时，也得到了高于氧化钛的光催化活性。由此可以说，其具有优异的光催化活性。

(实施例6)

在制作氧化钛浆料时，使二氧化碳相对于氧化钛的摩尔比为1×10^-8，按照各自的浓度加入作为分散剂的羧酸类共聚物钠(东亚合成株式会社制造，型号：a-6712)，除此之外，与实施例1相同地操作，制备量子催化剂，并测定量子催化剂的反应速度比。在图2中用虚线表示其结果。由图2的虚线可知，即使当加入了分散剂时，也得到了高于氧化钛的光催化活性。由此可以说，其具有优异的光催化活性。

(实施例7)

在制作氧化钛浆料时，使二氧化碳相对于氧化钛的摩尔比为1×10^-8，按照各自的浓度加入作为分散剂的羧酸类共聚物钠(东亚合成株式会社制造，型号：a-6712)、聚丙烯酸钠(东亚合成株式会社制造，型号：a-20l)，除此之外，与实施例1相同地操作，制备量子催化剂，并测定量子催化剂的反应速度比。在图2中用一点划线表示其结果。由图2的一点划线可知，即使当加入了分散剂时，也得到了高于氧化钛的光催化活性。由此可以说，其具有优异的光催化活性。

(实施例8)

在制作氧化钛浆料时，使二氧化碳相对于氧化钛的摩尔比为1×10^-8，按照各自的浓度加入作为分散剂的环己烷直链淀粉(wacker制造，型号：cavamaxw6food)，除此之外，与实施例1相同地操作，制备量子催化剂，并测定量子催化剂的反应速度比。其结果以图3的实线表示。在此，图3中，纵轴表示以氧化钛的反应速度为基准的反应速度比，横轴表示分散剂的浓度(重量％)。由图3的实线可知，即使当加入了分散剂时，也得到了高于氧化钛的光催化活性。由此可以说，其具有优异的光催化活性。

(实施例9)

在制作氧化钛浆料时，使二氧化碳相对于氧化钛的摩尔比为1×10^-8，按照各自的浓度加入作为分散剂的环己烷直链淀粉(wacker制造，型号：cavamaxw6food，固含量4重量％/氧化钛)、纤维素纳米纤维(第一工业制药株式会社制造，型号：rheocrystai-2sp，固含量0.36w％/氧化钛)、聚乙烯吡咯烷酮(第一工业制药株式会社制造，型号：pitzcol，k-90，固含量1.3重量％/氧化钛)，除此之外，与实施例1相同地操作，制备量子催化剂，并测定量子催化剂的反应速度比。在图3中用虚线表示其结果。在此，图3中，纵轴表示以氧化钛的反应速度为基准的反应速度比，横轴表示分散剂的浓度(重量％)。由图3的虚线可知，即使当加入了分散剂时，也得到了高于氧化钛的光催化活性。由此可以说，其具有优异的光催化活性。

(实施例10)

在制作氧化钛浆料时，使二氧化碳相对于氧化钛的摩尔比为1×10^-8，按照各自的浓度加入作为分散剂的环己烷直链淀粉(wacker制造，型号：cavamaxw6food，固含量4重量％/氧化钛)、聚乙烯吡咯烷酮(第一工业制药株式会社制造，型号：pitzcol，k-90，固含量1.3重量％/氧化钛)、纤维素纳米纤维(第一工业制药株式会社制造，型号：rheocrystai-2sp，固含量0.02～0.92w％/氧化钛)，除此之外，与实施例1相同地操作，制备量子催化剂，并测定量子催化剂的反应速度比。在图3中用一点划线表示其结果。在此，图3中，纵轴表示以氧化钛的反应速度为基准的反应速度比，横轴表示分散剂的浓度(重量％)。由图3的一点划线可知，即使当加入了分散剂时，也得到了高于氧化钛的光催化活性。由此可以说，其具有优异的光催化活性。特别是当分散剂为5.9～6.2重量％/氧化钛浓度时，可以说具有优异的光催化活性。

(实施例11)

在制作氧化钛浆料时，使二氧化碳相对于氧化钛的摩尔比为1×10^-8，按照各自的浓度加入作为分散剂的环己烷直链淀粉(wacker制造，型号：cavamaxw6food，固含量3.0～6.0重量％/氧化钛)、羧酸类共聚物钠(东亚合成株式会社制造，型号：a-6712，固含量0.6～1.2重量％/氧化钛)、聚丙烯酸钠(东亚合成株式会社制造，型号：a-20l，固含量0.27～0.54重量％/氧化钛)，除此之外，与实施例1相同地操作，制备量子催化剂，并测定量子催化剂的反应速度比。在图3中用双点划线表示其结果。在此，图3中，纵轴表示以氧化钛的反应速度为基准的反应速度比，横轴表示分散剂的浓度(重量％)。由图3的双点划线可知，即使当加入了分散剂时，也得到了高于氧化钛的光催化活性。由此可以说，其具有优异的光催化活性。

(实施例12)

在制作氧化钛浆料时，使二氧化碳相对于氧化钛的摩尔比为1×10^-8，按照各自的浓度加入作为分散剂的环己烷直链淀粉(wacker制造，型号：cavamaxw6food，固含量4～6重量％/氧化钛)、羧酸类共聚物钠(东亚合成株式会社制造，型号：a-6712，固含量0.8～1.2重量％/氧化钛)、及聚丙烯酸钠(东亚合成株式会社制造，型号：a-20l，固含量0.36～0.54重量％/氧化钛)，除此之外，与实施例1相同地操作，制备量子催化剂，并测定量子催化剂的反应速度比。在图3中用短虚线表示其结果。由图3的短虚线可知，即使当加入了分散剂时，也得到了高于氧化钛的光催化活性。由此可以说，其具有优异的光催化活性。

(实施例13)

在制作氧化钛浆料时，使二氧化碳相对于氧化钛的摩尔比为1×10^-8，按照各自的浓度加入作为分散剂的环己烷直链淀粉(wacker制造，型号：cavamaxw6food，固含量3重量％/氧化钛)、环辛烷直链淀粉(wacker制造，型号：cavamaxw8food，固含量1重量％/氧化钛)、聚乙烯吡咯烷酮(第一工业制药株式会社制造，型号：pitzcol，k-30l，固含量0.4重量％/氧化钛)、聚乙烯吡咯烷酮(第一工业制药株式会社制造，型号：pitzcol，k-60l，固含量0.4重量％/氧化钛)、聚乙烯吡咯烷酮(第一工业制药株式会社制造，型号：pitzcol，k-90l，固含量0.8重量％/氧化钛)、纤维素纳米纤维(第一工业制药株式会社制造，型号：rheocrystai-2sp，固含量0.92重量％/氧化钛)，除此之外，与实施例1相同地操作，制备量子催化剂，并测定量子催化剂的反应速度比。将其结果示于图4。在此，图4中，纵轴表示以的反应速度为基准的反应速度比，横轴表示混合浆料中的氧化钛的浓度(重量％)。由图4可知，即使当加入了分散剂时，也得到了高于氧化钛的光催化活性。由此可以说，其具有优异的光催化活性。

(实施例14)

在制作氧化钛浆料时，使二氧化碳相对于氧化钛的摩尔比为1×10^-8，按照各自的浓度加入作为分散剂的环己烷直链淀粉(wacker制造，型号：cavamaxw6food，固含量3重量％/氧化钛)、环辛烷直链淀粉(wacker制造，型号：cavamaxw8food，固含量1重量％/氧化钛)、聚乙烯吡咯烷酮(第一工业制药株式会社制造，型号：pitzcol，k-30l，固含量0.4重量％/氧化钛)、聚乙烯吡咯烷酮(第一工业制药株式会社制造，型号：pitzcol，k-60l，固含量0.4重量％/氧化钛)、聚乙烯吡咯烷酮(第一工业制药株式会社制造，型号：pitzcol，k-90l，固含量0.8重量％/氧化钛)、纤维素纳米纤维(第一工业制药株式会社制造，型号：rheocrystai-2sp，固含量0.92重量％/氧化钛)，除此之外，与实施例1相同地操作，制备量子催化剂，并测定量子催化剂的反应速度比。将其结果示于图5。在此，图5中，纵轴表示以氧化钛的反应速度为基准的反应速度比，横轴表示混合浆料的温度(℃)。由图5可知，即使当加入了分散剂时，也得到了高于氧化钛的光催化活性。由此可以说，其具有优异的光催化活性。

需要指出，本发明丝毫不限定于上述的实施方式，当然，只要属于本发明的技术范围，能够按照各种方案来实施。

例如，在上述的实施方式中，代替氧化钛浆料制作步骤及混合浆料制作步骤，而可以利用水等溶剂将碱金属的碳酸盐、碱金属的碳酸氢盐或碱土金属的碳酸氢盐的粉末制成浆料，将包含经酸或碱处理而可在氧化钛上接合二氧化碳的化合物所成的溶液加入至该浆料中，由此制作混合浆料。另外，也可以使用聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、聚羧酸、聚羧酸钠、羧酸类共聚物、羧酸类共聚物钠、羧酸类共聚物铵、磺酸类共聚物、磺酸类共聚物钠、环己烷直链淀粉、环辛烷直链淀粉、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素纳米纤维作为分散剂，由此制作混合浆料。针对如上所制作的混合浆料，也可以在离子交换步骤中，使二氧化碳接合于氧化钛的表面。此时，选择由下述项目构成的组中的至少一个条件，能够使量子催化剂的光催化活性高于不存在二氧化碳时氧化钛的光催化活性：量子催化剂中的氧化钛与二氧化碳的比例(例如，摩尔比或原子数比)、酸或碱中的至少一者的浓度或添加速度、浆料的浓度或搅拌方法、温度以及分散剂的种类和量。

产业上的可利用性

如上述实施方式中所示，本发明能够用作量子催化剂。

已表明了本发明的量子催化剂在受到以单独氧化钛表现光催化活性的光照射的环境下，以及在单独氧化钛不能表现光催化活性的环境下，均表现出光催化活性。量子催化剂不仅在紫外线时表现出光催化活性，在照射量子线、红外线、可见光线等低能级量子线的照射时也表现出光催化活性。

关于由本发明中的量子催化剂发挥怎样的光催化作用，没有特别限制，但通常与所使用的氧化钛相同的光催化活性较为适当。通常，可优选举出：有害物质或气味产生物质的分解作用、对于有机氯类化合物、环境激素等的水处理及土壤污染处理、空气净化器、冰箱等电器产品、涂装、瓷砖、玻璃、帐篷等的防污、防藻处理、玻璃窗、照明器具、窗帘、地毯、壁纸及布料、吊顶材料等住宅内装材料、残留农药分解处理、养猪及养鸡场等的防臭、水培用水的净化等农业、隧道照明及隔音墙的防污等道路维修、大气中的nox、voc分解除去等都市环境保护作用的显著改善效果。由氧化钛和二氧化碳构成的安全有保障的物质的量子催化剂，能够充分利用对人畜无害的特性，实现分解并除去人体内部的癌细胞或癌症病灶的新型治疗。

关于照射于本发明中的量子催化剂的光、量子线等的能量，没有特别限制。通常使用与所使用的氧化钛表现光催化活性时相同的紫外线等较为合适，但如上所述，也可以为更长的波长侧。如果所传递的能量有助于在二氧化碳分子的禁带所产生的能级并足够激发氧化钛，则无需一定限制于照射红外线、可见光或者紫外光。除电子不会运动的绝对零度等环境之外，在室温左右会受到充分热能的照射，因此，即使在夜间或避光环境中，也会激发作为杂质的二氧化碳，并向氧化钛的导带提供自由电子，向氧化钛的价电子带提供空穴。如果由杂质所提供的自由电子和空穴达到充分的量，则如上所述显示光催化作用。关于电子被能量激发的几率，由供体能级和导体电位或者受体能级和价电子带电位的电位差所确定的激发能量越小，所述几率越会指数增长，本发明所公开的量子催化剂在室温左右的温度下有效地发挥光催化作用，即使在夜间也能够实现可以发电的新的太阳能电池。而且，不一定需要可见光、紫外光的照射是量子催化剂的特征，该特征能够提供利用了人体内部的大致避光环境中的光催化活性的安全的新型癌症治疗方法。而且，强效的光催化效果会将细菌、霉菌等完全分解为碳酸气体、水及氧化氮，从而实现无害化。与药剂等仅选择性杀灭特定细菌而使其无害化的作用不同，光催化效果不区分霉菌及细菌的种类而分解除去细菌、霉菌等小分子量的物质，这是它的光催化效果的较大的特长。光催化效果越强大，该特征越显著，与光催化相比显示出显著强大的光催化效果的量子催化剂的抗菌、防霉效果非常高。而且，无论何种种类的细菌、霉菌等均会被分解除去，因此，完全防止产生变性菌或抗性细菌。可以确定，与药剂不同，量子催化剂对于细菌、霉菌的效果对于分子量更小的病毒也很有效。另外，不仅具有细菌、霉菌及病毒的分解除去效果，还能够有效地分解除去诺如病毒被药剂杀灭时所放出的维罗毒素等。而且，量子催化剂具备一个很大的优势，即能够无差别地杀灭未发现的病毒或细菌。