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公開番号2025001305
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-08
出願番号2023100814
出願日2023-06-20
発明の名称水分解光触媒材料及びその製造方法
出願人トヨタ自動車株式会社,学校法人甲南学園,豊田合成株式会社
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類B01J 23/89 20060101AFI20241225BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】量子効率が高く且つ安定した水分解光触媒材料及びその製造方法を提供する。
【解決手段】チタン酸ストロンチウムを含む水分解光触媒材料であって、チタン酸ストロンチウムにマグネシウム及びスカンジウムがドープされている水分解光触媒材料に関する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
チタン酸ストロンチウムを含む水分解光触媒材料であって、チタン酸ストロンチウムにマグネシウム及びスカンジウムがドープされている水分解光触媒材料。
続きを表示（約 560 文字）【請求項２】
ドープされているマグネシウムとスカンジウムのモル比が、１：１～１：４である、請求項１に記載の水分解光触媒材料。
【請求項３】
ドープされているマグネシウムとスカンジウムのモル比が、１：２である、請求項１に記載の水分解光触媒材料。
【請求項４】
マグネシウム及びスカンジウムの全ドープ量が、チタン酸ストロンチウムの全モル数に対して０．１モル％～１０モル％である、請求項１に記載の水分解光触媒材料。
【請求項５】
マグネシウム及びスカンジウムがドープされているチタン酸ストロンチウムが、１００面のみが露出することにより形成されるナノステップ構造を有し、当該ナノステップ構造のＳＥＭにより測定されるステップ幅の平均値が５ｎｍ～２０ｎｍである、請求項１に記載の水分解光触媒材料。
【請求項６】
塩化ストロンチウム中でチタン酸ストロンチウムと酸化スカンジウムと酸化マグネシウムとを混合して焼成し、その後洗浄することを含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の水分解光触媒材料を製造する方法。
【請求項７】
請求項１～５のいずれか一項に記載の水分解光触媒材料と、当該水分解光触媒材料の粒子表面に付加されている助触媒とを含む、水分解光触媒。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は水分解光触媒材料及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
水素ガスは、燃焼しても二酸化炭素を生じないクリーンな次世代の燃料としての利用が期待されている。水素ガスは、光触媒を用いた光エネルギーによる水の分解反応により生成できるので、光による水の分解反応を効率的に惹起することのできる光触媒の開発が進められている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、半導体及び水溶性遷移金属ペルオキソ錯体を含む水溶液に光を照射することにより、前記水溶性遷移金属ペルオキソ錯体中が還元されて生成した前記遷移金属の酸化物又は水酸化物で前記半導体表面の少なくとも一部を被覆するステップを設けた、コア－シェル型光触媒の製造方法が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、金属原子及び炭化水素基を有する金属化合物が表面に結合しており、可視吸収スペクトルにおいて波長４５０ｎｍ及び７５０ｎｍに吸収を持つ、チタン酸ストロンチウム系粒子が開示されている。
【０００５】
非特許文献１では、３５０ｎｍ～３６０ｎｍの波長の光の照射による水分解において、９６％の（外部）量子効率を有する、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ
３
）にアルミニウム（Ａｌ）がドープされた半導体（ＳｒＴｉＯ
３
：Ａｌ）の粒子の結晶面に、Ｒｈ（ロジウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｃｏ（コバルト）の酸化物などが付着された光触媒が開示されている。なお、（外部）量子効率は、還元水素原子数（＝発生した水素分子数×２）を照射光子数で除した値であり、以下、本明細書において、「量子効率」は、（外部）量子効率を意味する。
【０００６】
特許文献３では、助触媒が付加されて、光照射により水分子が酸素分子と水素分子とに分解する水分解反応を惹起する光触媒として用いられるチタン酸ストロンチウムを含む半導体粒子であって、チタン酸ストロンチウムにスカンジウムがドープされている半導体粒子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１５－０７１１２８号公報
特開２０１９－１３０５０９号公報
特開２０２３－０５１５９５号公報
【非特許文献】
【０００８】
Ｔ．Ｔａｋａｔａ、他８名、ネイチャー（Ｎａｔｕｒｅ）、ｖｏｌｕｍｅ５８１、４１１頁－４１４頁、２０２０年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の光触媒における量子効率は未だ十分な領域に達していない。また、非特許文献１において高い量子効率を有すると記載されている光触媒であっても、特許文献３の再現実験に示されるように、安定した光触媒の製造方法は未だ確立されていない。
【００１０】
本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、量子効率が高く且つ安定した水分解光触媒材料及びその製造方法を提供することにある。
【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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