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公開番号2025025140
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023129637
出願日2023-08-08
発明の名称光触媒の製造方法及び水素の製造方法
出願人三井化学株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類B01J 27/04 20060101AFI20250214BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】水素の生成効率に優れる光触媒の製造方法、及び水素の生成効率に優れる水素の製造方法を提供する。
【解決手段】水を水素及び酸素に分解するための光触媒の製造方法であって、酸化物半導体を含む粒子を準備することと、前記粒子の表面に金ナノ粒子を配置することと、前記粒子の表面に硫化物半導体を含む層を化学析出法により配置することと、を含む、光触媒の製造方法。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
水を水素及び酸素に分解するための光触媒の製造方法であって、
酸化物半導体を含む粒子を準備することと、
前記粒子の表面に金ナノ粒子を配置することと、
前記粒子の表面に硫化物半導体を含む層を化学析出法により配置することと、を含む、光触媒の製造方法。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記酸化物半導体はＢｉＶＯ
４
、ＺｎＯ、ＷＯ
３
及びＴｉＯ
２
からなる群より選択される少なくとも１種を含む、請求項１に記載の光触媒の製造方法。
【請求項３】
前記硫化物半導体はＣｄＳ、ＳｎＣｄＳ及びＺｎＩｎ
２
Ｓ
４
からなる群より選択される少なくとも１種を含む、請求項１に記載の光触媒の製造方法。
【請求項４】
前記酸化物半導体はＢｉＶＯ
４
を含み、前記硫化物半導体はＣｄＳを含む、請求項１に記載の光触媒の製造方法。
【請求項５】
前記酸化物半導体を含む粒子の平均粒子径は１０ｎｍ～１０μｍである、請求項１に記載の光触媒の製造方法。
【請求項６】
前記硫化物半導体を含む層の厚みは１ｎｍ～１００ｎｍの範囲内である、請求項１に記載の光触媒の製造方法。
【請求項７】
前記硫化物半導体を含む層の含有量は光触媒全体の３質量％～１５質量％である、請求項１に記載の光触媒の製造方法。
【請求項８】
前記金ナノ粒子の含有量は光触媒全体の３質量％～２０質量％である、請求項１に記載の光触媒の製造方法。
【請求項９】
請求項１～請求項８の方法により光触媒を製造することと、
前記光触媒を用いて水を水素及び酸素に分解することを含む、水素の製造方法。
【請求項１０】
前記分解は光触媒に可視光を照射することを含む、請求項９に記載の水素の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光触媒の製造方法及び水素の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
化石燃料に代わるエネルギー源として、水素の利用が期待されている。水素の製造方法としては、化石燃料を燃焼させて得たガスから水素を取り出す方法、水を電気分解して水素を取り出す方法などが知られている。
カーボンニュートラル社会の実現の観点から、二酸化炭素の排出や大量の電力消費を伴う既存の方法に代わりうる水素の製造技術の発展が求められている。
二酸化チタン等の酸化物半導体は、光の照射によって水を酸素と水素に分解する物質（光触媒）として知られている。しかしながら、多くの酸化物半導体は可視光に対する光触媒活性が小さく、自然光を利用して効率よく水素を製造することが困難である。
【０００３】
可視光を利用して水素を製造し得る光触媒としては、酸素を生成する光触媒と、水素を生成する光触媒とを組み合わせたＺスキーム型の光触媒が提案されている。
Ｚスキーム型の光触媒においては、酸素を生成する光触媒から水素を生成する光触媒への電子の伝達を効率よく行うことが重要である。たとえば、特許文献１には、酸素を生成する光触媒の粒子と水素を生成する光触媒の粒子とを金属粒子及び有機基を介して結合することで電子の伝達性を高めたＺスキーム型の光触媒が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１３－１５０９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、水素の生成効率に優れる光触媒の製造方法、及び水素の生成効率に優れる水素の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、以下の態様を含む。
＜１＞水を水素及び酸素に分解するための光触媒の製造方法であって、
酸化物半導体を含む粒子を準備することと、
前記粒子の表面に金ナノ粒子を配置することと、
前記粒子の表面に硫化物半導体を含む層を化学析出法により配置することと、を含む、光触媒の製造方法。
＜２＞前記酸化物半導体はＢｉＶＯ
４
、ＺｎＯ、ＷＯ
３
及びＴｉＯ
２
からなる群より選択される少なくとも１種を含む、＜１＞に記載の光触媒の製造方法。
＜３＞前記硫化物半導体はＣｄＳ、ＳｎＣｄＳ及びＺｎＩｎ
２
Ｓ
４
からなる群より選択される少なくとも１種を含む、＜１＞に記載の光触媒の製造方法。
＜４＞前記酸化物半導体はＢｉＶＯ
４
を含み、前記硫化物半導体はＣｄＳを含む、＜１＞に記載の光触媒の製造方法。
＜５＞前記酸化物半導体を含む粒子の平均粒子径は１０ｎｍ～１０μｍである、＜１＞に記載の光触媒の製造方法。
＜６＞前記硫化物半導体を含む層の厚みは１ｎｍ～１００ｎｍの範囲内である、＜１＞に記載の光触媒の製造方法。
＜７＞前記硫化物半導体を含む層の含有量は光触媒全体の３質量％～１５質量％である、＜１＞に記載の光触媒の製造方法。
＜８＞前記金ナノ粒子の含有量は光触媒全体の３質量％～２０質量％である、＜１＞に記載の光触媒の製造方法。
＜９＞＜１＞～＜８＞の方法により光触媒を製造することと、
前記光触媒を用いて水を水素及び酸素に分解することを含む、水素の製造方法。
＜１０＞前記分解は光触媒に可視光を照射することを含む、＜９＞に記載の水素の製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、水素の生成効率に優れる光触媒の製造方法、及び水素の生成効率に優れる水素の製造方法を提供することを課題とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施例で得られたＢｉＶＯ
４
粒子のＳＥＭ写真である。
実施例で得られたＢｉＶＯ
４
粒子のＸＲＤ解析結果である。
実施例で得られたＡｕ／ＢｉＶＯ
４
粒子のＳＥＭ写真である。
実施例で得られたＡｕ／ＢｉＶＯ
４
粒子のＵＶ－Ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図である。
実施例で得られたＣｄＳ／Ａｕ／ＢｉＶＯ
４
粒子のＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
【００１０】
本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。本開示において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
（【００１１】以降は省略されています）

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