特開 2023-114532 光触媒

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023114532

(43)【公開日】2023-08-18

(54)【発明の名称】光触媒

(51)【国際特許分類】

   B01J 35/02 20060101AFI20230810BHJP

   B01J 23/86 20060101ALI20230810BHJP

【ＦＩ】

B01J35/02 J

B01J23/86 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022016878

(22)【出願日】2022-02-07

(71)【出願人】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100130638

【弁理士】

【氏名又は名称】野末 貴弘

(74)【代理人】

【識別番号】100092071

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 均

(72)【発明者】

【氏名】新見 秀明

【テーマコード（参考）】

4G169

【Ｆターム（参考）】

4G169AA02

4G169AA03

4G169BA04A

4G169BA04B

4G169BA48A

4G169BB06A

4G169BB06B

4G169BC13A

4G169BC13B

4G169BC50A

4G169BC50B

4G169BC58A

4G169BC58B

4G169BC66A

4G169BC66B

4G169BC68A

4G169BC68B

4G169CB81

4G169CC33

4G169DA05

4G169EA01Y

4G169FA02

4G169FC08

4G169HA01

4G169HB01

4G169HB06

4G169HC29

4G169HD03

4G169HE09

(57)【要約】

【課題】希少金属を使用することなく、水の分解活性が高い光触媒を提供する。
【解決手段】光触媒１０は、チタン酸化物１１にＮｉＣｒＦｅ酸化物１２が担持されており、ＮｉＣｒＦｅ酸化物１２に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．１５以上０．４０以下であり、ＮｉＣｒＦｅ酸化物１２に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＮｉの含有量の原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．１５以上０．７５以下であり、ＮｉＣｒＦｅ酸化物１２に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．１０以上０．６５以下である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

チタン酸化物にＮｉＣｒＦｅ酸化物が担持されており、
前記ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．１５以上０．４０以下であり、
前記ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＮｉの含有量の原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．１５以上０．７５以下であり、
前記ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．１０以上０．６５以下であることを特徴とする光触媒。

【請求項2】

前記ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．１５以上０．３５以下であり、
前記ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＮｉの含有量の原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．１５以上０．７５以下であり、
前記ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．１０以上０．５５以下であることを特徴とする請求項１に記載の光触媒。

【請求項3】

前記ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．１５以上０．３０以下であり、
前記ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＮｉの含有量の原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．３０以上０．７０以下であり、
前記ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．１０以上０．５０以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の光触媒。

【請求項4】

前記ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．１５以上０．２５以下であり、
前記ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＮｉの含有量の原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．３０以上０．６５以下であり、
前記ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．１５以上０．５０以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の光触媒。

【請求項5】

前記チタン酸化物は、ＢａＴｉ₄Ｏ₉を主成分として含むことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の光触媒。

【請求項6】

前記チタン酸化物は、ＴｉＯ₂を主成分として含むことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の光触媒。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光触媒に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、光エネルギーを用いて水を分解し、水素を得るために用いられる光触媒の研究が進められている。より多くの水素を得るため、光触媒は、水の分解活性が高いことが好ましい。

【0003】

特許文献１には、水の分解活性を高めることを目的として、希土類元素、アルカリ土類金属元素、チタン属元素のうちのいずれかの元素を組み込んだチタン酸バリウム塩に、酸化ルテニウム、酸化イリジウムまたは酸化タンタルの単独酸化物または少なくとも２種類の上記酸化物の混合物を担持させた光触媒が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開７－８８３７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の光触媒は、酸化ルテニウムや酸化イリジウムなどの希少金属を使用するものであるため、コストがかかるとともに、環境保全の観点から好ましくない。

【0006】

本発明は、上記課題を解決するものであり、希少金属を使用することなく、水の分解活性が高い光触媒を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の光触媒は、チタン酸化物にＮｉＣｒＦｅ酸化物が担持されており、
前記ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．１５以上０．４０以下であり、
前記ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＮｉの含有量の原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．１５以上０．７５以下であり、
前記ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．１０以上０．６５以下であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明の光触媒は、希少金属が含まれていないが活性が高い。したがって、水の分解により、多くの水素を発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の光触媒の構造を模式的に示す図である。

【図2】光触媒の活性を評価するために用いた装置の構成を模式的に示す図である。

【図3】第１の実施形態における光触媒の助触媒であるＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）、および、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）と、混合ガス中の水素の割合との関係を示す図である。

【図4】（ａ）は、図３のうち、原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．３５以下、原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．７５以下、原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１０以上０．５５以下の範囲を示す図、（ｂ）は、図３のうち、原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．３０以下、原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．３０以上０．７０以下、原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１０以上０．５０以下の範囲を示す図、（ｃ）は、原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．２５以下、原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．３０以上０．６５以下、原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．５０以下の範囲を示す図である。

【図5】第２の実施形態における光触媒の助触媒であるＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）、および、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）と、混合ガス中の水素の割合との関係を示す図である。

【図6】（ａ）は、図５のうち、原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．３５以下、原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．７５以下、原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１０以上０．５５以下の範囲を示す図、（ｂ）は、図３のうち、原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．３０以下、原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．３０以上０．７０以下、原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１０以上０．５０以下の範囲を示す図、（ｃ）は、原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．２５以下、原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．３０以上０．６５以下、原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．５０以下の範囲を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１は、本発明の光触媒１０の構造を模式的に示す図である。本発明による光触媒１０は、チタン酸化物１１にＮｉＣｒＦｅ酸化物１２が担持された構造を有し、酸化ルテニウムや酸化イリジウムなどの希少金属を含まない。ＮｉＣｒＦｅ酸化物１２に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．１５以上０．４０以下であり、ＮｉＣｒＦｅ酸化物１２に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＮｉの含有量の原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．１５以上０．７５以下であり、ＮｉＣｒＦｅ酸化物１２に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は、０．１０以上０．６５以下である。

【0011】

以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴を具体的に説明する。

【0012】

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態における光触媒１０において、チタン酸化物１１は、ＴｉＯ₂を主成分として含む。ＴｉＯ₂を主成分として含むとは、モル比で５０％以上の成分がＴｉＯ₂であることを意味し、ＴｉＯ₂以外の成分が含まれていてもよい。

【0013】

助触媒であるＮｉＣｒＦｅ酸化物１２は、ＮｉとＣｒとＦｅが主成分の酸化物である。

【0014】

（実施例１）
硝酸Ｎｉ水溶液、硝酸Ｃｒ水溶液および硝酸Ｆｅ水溶液を所望の組成比および量で配合した水溶液に、ＴｉＯ₂の原料粉を浸漬して攪拌した後、１５０℃に設定したホットプレートで加熱して乾燥物を得た。その後、乾燥物を、大気中５００℃で熱処理することによって硝酸を揮発させてＮｉＣｒＦｅ酸化物を結晶化させることにより、チタン酸化物であるＴｉＯ₂に、助触媒であるＮｉＣｒＦｅ酸化物を担持させた光触媒の粉体を作製した。

【0015】

作製した光触媒の活性を、以下の方法により評価した。

【0016】

図２は、光触媒の活性を評価するために用いた装置の構成を模式的に示す図である。シャーレ２１に、作製した光触媒の粉体０．３ｇと純水１ｇを混合して得られるスラリーを入れた。そして、そのシャーレ２１を密封容器２２内に入れた後、石英ガラスからなる蓋２３をして密封した。なお、石英ガラスからなる蓋２３は、紫外線を透過させる。

【0017】

続いて、１リットルのアルゴンガスを満たしたパック２４から、送風ポンプ２５を用いて、アルゴンガスを送出させて、１ｃｃ／分の量のアルゴンガスを循環させた。すなわち、パック２４内のアルゴンガスを、密封容器２２内を通過して、再びパック２４内へと戻るように循環させた。なお、アルゴンガスは、水の分解により発生した水素が酸素等と反応することを抑制するために、密封容器２２内に導入させた。

【0018】

続いて、石英ガラスからなる蓋２３を介して、シャーレ２１内のスラリーに紫外線を照射した。スラリーに紫外線を照射することによって水の分解が生じ、水素が発生する。この状態を１時間継続し、１時間後の混合ガス中の水素の含有割合をガスクロマトグラフィーにより求めた。混合ガス中の水素の含有割合は、アルゴンと水素の混合ガス中の水素の含有割合を意味する。

【0019】

なお、紫外線の照射源として、２００Ｗの水銀キセノンランプを用いた。この水銀キセノンランプは、４ｃｍ□の範囲に均一に紫外線を照射することができるので、平面視で直径が３ｃｍの円形のシャーレ２１の全体に紫外線を照射することが可能である。

【0020】

ここでは、光触媒の助触媒であるＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）、および、ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）を変更したときの水素の発生量を調べた。上記原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）、および、上記原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）と、混合ガス中の水素の割合との関係を図３に示す。

【0021】

なお、図３では、ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＮｉの含有量の原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）を示していないが、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対する、Ｃｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）とＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が分かれば、算出することができる。例えば、図３において、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．２０で、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．３０であれば、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＮｉの含有量の原子比は、０．５０（＝１－０．２０－０．３０）である。

【0022】

図３に示すように、ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．４０以下、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＮｉの含有量の原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．７５以下、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１０以上０．６５以下である場合、混合ガス中の水素の割合は、０．０１６％以上となった。なお、図３では、上記原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．４０以下、上記原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．７５以下、上記原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１０以上０．６５以下である範囲を太線で囲っている。

【0023】

すなわち、チタン酸化物であるＴｉＯ₂に、ＮｉＣｒＦｅ酸化物が担持されており、ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．４０以下であり、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＮｉの含有量の原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．７５以下であり、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１０以上０．６５以下である第１の実施形態における光触媒は、触媒活性が高く、水の分解により発生する水素の量が多い。

【0024】

また、図３および図４（ａ）に示すように、ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．３５以下、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＮｉの含有量の原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．７５以下、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１０以上０．５５以下である場合、混合ガス中の水素の割合は、０．０１９％以上とさらに高い。したがって、第１の実施形態における光触媒において、上記原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は０．１５以上０．３５以下、上記原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は０．１５以上０．７５以下、上記原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は０．１０以上０．５５以下であることが好ましい。

【0025】

また、図３および図４（ｂ）に示すように、ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．３０以下、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＮｉの含有量の原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．３０以上０．７０以下、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１０以上０．５０以下である場合、混合ガス中の水素の割合は、０．０２１％以上とさらに高い。したがって、第１の実施形態における光触媒において、上記原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は０．１５以上０．３０以下、上記原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は０．３０以上０．７０以下、上記原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は０．１０以上０．５０以下であることがより好ましい。

【0026】

また、図３および図４（ｃ）に示すように、ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．２５以下、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＮｉの含有量の原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．３０以上０．６５以下、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．５０以下である場合、混合ガス中の水素の割合は、０．０２５％以上とさらに高い。したがって、第１の実施形態における光触媒において、上記原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は０．１５以上０．２５以下、上記原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は０．３０以上０．６５以下、上記原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は０．１５以上０．５０以下であることがより好ましい。

【0027】

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態における光触媒１０も、チタン酸化物１１に、ＮｉＣｒＦｅ酸化物１２が助触媒として担持された構造を有する。本実施形態において、チタン酸化物１１は、ＢａＴｉ₄Ｏ₉を主成分として含む。ＢａＴｉ₄Ｏ₉を主成分として含むとは、モル比で５０％以上の成分がＢａＴｉ₄Ｏ₉であることを意味し、ＢａＴｉ₄Ｏ₉以外の成分が含まれていてもよい。また、チタン酸化物１１に、ＢａＴｉ₄Ｏ₉とは異なる組成比のチタン酸バリウムが含まれていてもよい。

【0028】

（実施例２）
ＢａＣＯ₃とＴｉＯ₂の原料粉を、ＢａＣＯ₃：ＴｉＯ₂＝１：４のモル比で配合し、水とジルコニアビーズとともにポットミルの中に入れて５時間混合して乾燥させた後、大気中１１００℃で熱処理することによって、ＢａＴｉ₄Ｏ₉の粉体を得た。

【0029】

続いて、硝酸Ｎｉ水溶液、硝酸Ｃｒ水溶液および硝酸Ｆｅ水溶液を所望の組成比および量で配合した水溶液に、ＢａＴｉ₄Ｏ₉の粉体を浸漬して攪拌した後、１５０℃に設定したホットプレートで加熱して乾燥物を得た。その後、乾燥物を、大気中５００℃で熱処理することによって硝酸を揮発させてＮｉＣｒＦｅ酸化物を結晶化させることにより、チタン酸化物であるＢａＴｉ₄Ｏ₉に、助触媒であるＮｉＣｒＦｅ酸化物を担持させた光触媒の粉体を作製した。

【0030】

作製した実施例２の光触媒の活性を、実施例１の光触媒の活性を評価した方法と同じ方法で評価した。実施例２の光触媒のＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）、および、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）と、混合ガス中の水素の割合との関係を図５に示す。

【0031】

図５に示すように、ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．４０以下、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＮｉの含有量の原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．７５以下、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１０以上０．６５以下である場合、混合ガス中の水素の割合は、０．０５４％以上となった。なお、図５では、上記原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．４０以下、上記原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．７５以下、上記原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１０以上０．６５以下である範囲を太線で囲っている。

【0032】

すなわち、チタン酸化物であるＢａＴｉ₄Ｏ₉に、ＮｉＣｒＦｅ酸化物が担持されており、ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．４０以下であり、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＮｉの含有量の原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．７５以下であり、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１０以上０．６５以下である第２の実施形態における光触媒は、触媒活性が高く、水の分解により発生する水素の量が多い。

【0033】

また、図５および図６（ａ）に示すように、ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．３５以下、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＮｉの含有量の原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．７５以下、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１０以上０．５５以下である場合、混合ガス中の水素の割合は、０．０６４％以上とさらに高い。したがって、第２の実施形態における光触媒において、上記原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は０．１５以上０．３５以下、上記原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は０．１５以上０．７５以下、上記原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は０．１０以上０．５５以下であることが好ましい。

【0034】

また、図５および図６（ｂ）に示すように、ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．３０以下、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＮｉの含有量の原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．３０以上０．７０以下、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１０以上０．５０以下である場合、混合ガス中の水素の割合は、０．０７２％以上とさらに高い。したがって、第２の実施形態における光触媒において、上記原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は０．１５以上０．３０以下、上記原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は０．３０以上０．７０以下、上記原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は０．１０以上０．５０以下であることがより好ましい。

【0035】

また、図５および図６（ｃ）に示すように、ＮｉＣｒＦｅ酸化物に含まれるＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＣｒの含有量の原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．２５以下、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＮｉの含有量の原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．３０以上０．６５以下、ＮｉとＣｒとＦｅの合計含有量に対するＦｅの含有量の原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）が０．１５以上０．５０以下である場合、混合ガス中の水素の割合は、０．０８２％以上とさらに高い。したがって、第２の実施形態における光触媒において、上記原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は０．１５以上０．２５以下、上記原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は０．３０以上０．６５以下、上記原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）は０．１５以上０．５０以下であることがより好ましい。

【0036】

第１の実施形態における光触媒１０と第２の実施形態における光触媒１０とを同一の条件で比較した場合、第２の実施形態における光触媒１０は、第１の実施形態における光触媒１０と比べて、水の分解により発生する水素の量は多い。したがって、チタン酸化物１１として、ＢａＴｉ₄Ｏ₉を主成分として含むことが好ましい。なお、同一の条件とは、第１の実施形態における光触媒１０と第２の実施形態における光触媒１０において、上記原子比Ｃｒ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）、上記原子比Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）、および、上記原子比Ｆｅ／（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ）がそれぞれ同一である条件である。

【0037】

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。例えば、チタン酸化物１１として、ＴｉＯ₂を主成分として含むもの、および、ＢａＴｉ₄Ｏ₉を主成分として含むものを例に挙げたが、チタン酸化物１１がそれらに限定されることはない。例えば、チタン酸化物１１は、ＢａＴｉ₄Ｏ₉とは異なる組成比のチタン酸バリウムを主成分として含むものであってもよいし、チタン酸ストロンチウムを主成分として含むものであってもよい。

【符号の説明】

【0038】

１０ 光触媒
１１ チタン酸化物
１２ ＣｕＣｒ酸化物
２１ シャーレ
２２ 密封容器
２３ 蓋
２４ パック
２５ 送風ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】