光催化剂和光催化剂的制造方法
【技术领域】
[0001]这里讨论的实施方式涉及光催化剂和光催化剂的制造方法。
【背景技术】
[0002]近年来，发挥氧化分解作用、抗菌作用、防污作用等的氧化钛(T12)等一部分半导体物质所具有的光催化剂活性备受关注。这样的具有光催化剂活性的上述半导体物质中，一般而言，如果吸收具有相当于其价带与导带之间的带隙的能量的光，则存在于上述价带的电子向上述导带迀移。向上述导带迀移的电子有向吸附在具有上述光催化剂活性的半导体物质的表面的物质移动的性质，在物质吸附于上述半导体物质的表面时，上述物质被上述电子还原。另一方面，如果存在于上述价带的电子向上述导带迀移，则在上述价带产生空穴。而且，在上述价带产生的空穴有从吸附在具有上述光催化剂活性的半导体物质的表面的物质夺取电子的性质，在物质吸附于上述半导体物质的表面时，上述物质被上述空穴夺取电子而被氧化。
[0003]对以上的现象进行具体说明，例如，对具有特别优异的光催化剂活性的氧化钛进行观察，如果氧化钛吸收具有相当于其价带与导带之间的带隙的能量的光，则上述氧化钛中的存在于上述价带的电子向上述导带迀移。向上述导带迀移的上述电子将空气中的氧还原而生成超氧阴离子(.02_)。另一方面，上述电子的迀移的结果是在上述价带产生空穴。在上述价带产生的上述空穴将吸附在上述氧化钛表面的水氧化而生成羟基自由基(.0Η)。此时，上述羟基自由基具有非常强的氧化力，因此当有机物等吸附在上述氧化钛的表面时，上述有机物等在上述羟基自由基的作用下分解，最终分解成水和二氧化碳。如上所述，如果对氧化钛等具有上述光催化剂活性的半导体物质照射具有相当于上述半导体物质的价带与导带之间的带隙的能量的光，则上述半导体物质吸收上述光，将吸附在其表面的有机物等分解，结果体现氧化分解作用、抗菌作用、防污作用等。
[0004]因此，近来，特别是以氧化钛为代表的具有上述光催化剂活性的半导体物质作为抗菌剂、杀菌剂、防污剂、除臭剂、环境净化剂等被广泛利用。例如，提出了使光催化剂性的氧化钛附着在电子设备的按钮，由此对上述按钮赋予抗菌性的技术(例如，参照专利文献Do另外，提出了含有由化合价为2以下的金属元素构成且具有光催化剂作用的粒子的光催化剂薄膜和在基材表面具备上述光催化剂薄膜的物品，所述金属元素是电负性小于1.6且离子半径小于0.2nm的元素(例如，参照专利文献2)。
[0005]然而，在为这些提案时，存在如下的问题。即，激发显示出优异的光催化剂活性的氧化钛时所需的光能为3.2eV?3.3eV，将该光能换算成光的波长时，约为380nm。这意味着上述氧化钛虽然在照射近紫外光时能被激发，但是在照射可见光(波长:400nm?800nm)时不被激发。太阳光中紫外光所占的比例少，仅为4%?5%，因此在利用太阳光作为照射光时，存在上述氧化钛未体现充分的光催化剂活性这样的问题。另外，在照射几乎不存在紫外光的室内的荧光灯的光时，存在上述氧化钛几乎不体现光催化剂活性这样的问题。
[0006]迫切期望开发一种氧化钛，其解决如上所述的无法对在太阳光或室内的荧光灯下使用的物品赋予充分的光催化剂活性这样的问题，并且在照射占太阳光的45%并占荧光灯的大部分的可见光时显示充分的光催化剂活性的氧化钛。因此，广泛进行了与上述氧化钛对可见光的响应相关的研宄。
[0007]作为这样的研宄的一个例子，出于对上述氧化钛赋予可见光响应的目的，提出了在上述氧化钛中形成氧缺陷的方法、在上述氧化钛中掺杂氮的方法等。但是，现状是这些情况下得不到在实用性上满足的成果，没有脱离研宄级别的领域。
[0008]另一方面，上述氧化钛缺乏对物质的吸附能力，因此为了基于上述氧化钛的光催化剂活性而体现氧化分解作用、抗菌作用、防污作用等，需要提高上述氧化钛对分解对象物的吸附能力。
[0009]因此，由于作为这样的对分解对象物的吸附能力优异的材料，属于牙齿、骨骼等生物体硬组织的主成分的钙羟基磷灰石Caltl(PO4)6(OH)2等磷灰石容易与各种阳离子、阴离子进行离子交换，具有高的生物体亲和性和吸附特性，对蛋白质等有机物具有特异性吸附能力，所以进行了利用上述钙羟基磷灰石等磷灰石的特性的技术的研宄开发。
[0010]作为这样的研宄开发的一个例子，提出了将氧化钛等半导体物质与钙羟基磷灰石等磷酸钙系化合物组合而能够有效发挥两者的特性的制品(例如，参照专利文献3?4)。另外，提出了将上述磷灰石中的钙离子的一部分与钛离子交换而成的具有光催化剂功能的钙?钛羟基磷灰石Ca9wTi (PO4) 6 (OH) 2，所谓的光催化剂钛羟基磷灰石(T1- CaHAP)(例如，参照专利文献5?8)。
[0011]然而，即便为这些光催化剂钛羟基磷灰石(Ti — CaHAP)，仍存在照射如上所述的几乎不存在紫外光的室内的荧光灯的光时，上述光催化剂光催化剂几乎不体现活性这样的冋题。
[0012]因此，作为对紫外光和可见光显示优异的吸收性、对宽带的光长期具有光催化剂活性、对分解对象物的吸附性优异、能体现氧化分解作用、抗菌作用、防污作用等的光催化剂，提出了掺杂了铬(Cr)和镍(Ni)中的至少一种和钨(W)和钒(V)中的至少一种的T1-CaHAP光催化剂(例如，参照专利文献9)。
[0013]但是，该提出的技术中，包含铬(Cr)这样的会成为对环境有害的离子的元素，在实用方面存在问题。
[0014]应予说明，上述提出的技术中，作为构成磷灰石的金属原子，除钙(Ca)以外，还示出铝(Al)、镧(La)等金属原子的可能性，另外，作为能作为光催化剂中心发挥功能的金属原子，除钛(Ti)以外，还示出锌(Zn)等的可能性，另外，作为掺杂的可见光吸收性金属原子，虽然示出铬(Cr)、镍(Ni)，但作为以对宽带的光、特别是包含可见光的光具有光催化剂活性的方式掺杂在钛羟基磷灰石(T1-HAP)中的金属原子，仅仅示出铬(Cr)、镍(Ni)，对其它金属原子的可能性没有任何研宄或启示。
[0015]因此，现状是寻求提供不含对环境有害的金属原子且具有优异的光催化剂活性的高性能的光催化剂和上述光催化剂的制造方法。
[0016]专利文献
[0017]专利文献1:日本特开平11 - 195345号公报
[0018]专利文献2:日本特开2003 - 305371号公报
[0019]专利文献3:日本特开2003 - 80078号公报
[0020]专利文献4:日本特开2003 — 321313号公报
[0021]专利文献5:日本特开2000 - 327315号公报
[0022]专利文献6:日本特开2001 - 302220号公报
[0023]专利文献7:日本特开2003 — 175338号公报
[0024]专利文献8:日本特开2003 — 334883号公报
[0025]专利文献9:日本特开2006 — 239514号公报
【发明内容】
[0026]公开的实施方式的课题是解决以往的上述各问题，实现以下的目的。g卩，公开的实施方式的目的在于提供不含对环境有害的金属原子且具有优异的光催化剂活性的高性能光催化剂和上述光催化剂的制造方法。
[0027]作为用于解决上述课题的方式，如下所述。即，
[0028]公开的光催化剂的特征在于，由下述通式(I)表示。
[0029]X(VO4)6(OH)2..?通式(I)
[0030]其中，上述通式⑴中，X表示ZalTibJP Za2Tib2Age2中的任一者(Z表示Ca和Sr中的任一者。al表不7.0?9.5。bl表不0.5?3.0。a2表不7.0?9.5。b2表不0.4?1.5。c2 表不 0.1 ?2.00 al+bl 为 9.0 ?10.0。a2+b2+c2 为 9.0 ?10.0。)。
[0031]公开的光催化剂的制造方法是公开的上述光催化剂的制造方法，其特征在于，包括如下工序:将含有锶离子的化合物和含有钙离子的化合物中的至少一种、含有钒的化合物与含有钛离子的化合物进行混合的工序。
[0032]根据公开的光催化剂，能够得到不含对环境有害的金属原子且具有优异的光催化剂活性的高性能光催化剂。
[0033]根据公开的光催化剂的制造方法，能够制造不含对环境有害的金属原子且具有优异的光催化剂活性的高性能光催化剂。
【附图说明】
[0034]图1是表示公开的光催化剂的结构的一个例子(Sr8Ti(VO4)6(OH)2)的图。
[0035]图2是表示公开的光催化剂的结构的一个例子(Sr7TiAg2(VO4)6(OH)2)的图。
[0036]图3是表示实施例1中得到的光催化剂的X射线衍射结果和模拟的结果的图。
[0037]图4是表示实施例1中得到的光催化剂、比较例I中得到的光催化剂和市售的氧化钛光催化剂的扩散反射光谱的图。
[0038]图5是表示乙醛气体分解试验的结果的图。
[0039]图6是表示亚甲基蓝分解试验的结果的图。
【具体实施方式】
[0040](光催化剂)
[0041]公开的光催化剂由下述通式(I)表示。
[0042]X(VO4)6(OH)2..?通式⑴
[0043]其中，上述通式⑴中，X表示ZalTibJP