[发明专利]铜离子改性的氧化钛及其制造方法和光催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及适合作为光催化剂的铜离子改性的氧化钛，它能够通过可见光照射表现出活性，本发明还涉及制造该铜离子改性的氧化钛的方法，并涉及含有该铜离子改性的氧化钛作为主要组分的光催化剂。

背景技术

氧化钛公知是一种光催化剂，但如果不在存在紫外线之处使用，则不表现出光催化作用。因此，目前已尝试使氧化钛具有可见光吸收性质。

使氧化钛具有可见光吸收性质的尝试之一是将铜离子掺入氧化钛中的方法。由铜离子和氧化钛构成的这种复合物质能在可见光照射下表现出光催化活性(例如参考专利文献1)。但是，在上述方法中，并未弄清添加的金属存在于氧化钛表面上还是其本体部分中。

另一方面，已经提出用铜离子仅将氧化钛的表面改性的方法，以增强氧化钛的紫外光活性或抗菌性质。但是，在该方法中，尚未研究在可见光照射下分解挥发性有机化合物的能力(例如参考专利文献2和3)。

除上述传统技术外，非专利文献1报道了由于界面电荷转移而赋予铜离子改性氧化钛可见光吸收带和多电子还原能力，从而在可见光照射下分解异丙醇。但是，在该报道中，仅研究了用于金红石型氧化钛，该方法因此不适于通常被认为具有高活性的锐钛矿型氧化钛或板钛矿型氧化钛。

[专利文献]

专利文献1：JP-A 9-192496

专利文献2：JP-A 6-205977

专利文献3：JP-A 6-65012

非专利文献1：Hiroshi IRIE，Shuhei MIURA，Kazuhide KAMIYA和Kazuhito HASHIMOTO，″Chemical Physics Letters″，457(2008)，第202-205页

发明内容

本发明要解决的问题

考虑到本领域中遇到的上述问题，本发明的目的是提供在用作光催化剂时能在可见光照射下表现出良好催化活性的铜离子改性的氧化钛、制造该铜离子改性的氧化钛的方法、和含有该铜离子改性的氧化钛作为主要组分的光催化剂。

解决问题的方式

本发明人已经发现，可以通过本发明的下述方面解决上述传统问题。也就是说，本发明涉及下述方面。

[1]铜离子改性的氧化钛，其包含表面被铜离子改性的氧化钛，并含有板钛矿型晶体。

[2]如上述方面[1]中所述的铜离子改性的氧化钛，其中在通过使用Cu-Kα1射线的粉末X射线衍射测得的点阵间距中，至少在的范围内检出衍射线。

[3]如上述方面[1]或[2]中所述的铜离子改性的氧化钛，其中通过使用10质量％的氧化镍作为内标物质的里特维尔德(Rietveld)分析测量，板钛矿型晶体在所述铜离子改性的氧化钛中的含量不小于14质量％且不大于60质量％。

[4]如上述方面[1]至[3]任一项中所述的铜离子改性的氧化钛，其中板钛矿型晶体具有由谢乐(Scherrer)公式计算出的24纳米或更小的微晶尺寸。

[5]如上述方面[1]至[4]任一项中所述的铜离子改性的氧化钛，其中所述铜离子衍生自氯化铜(II)。

[6]如上述方面[1]至[5]任一项中所述的铜离子改性的氧化钛，其中以金属铜计，氧化钛被铜离子以0.05至0.3质量％的量改性。

[7]制造铜离子改性的氧化钛的方法，包括：

使能够生成氧化钛的钛化合物在反应溶液中水解的水解步骤；和

将水解后获得的溶液与含有铜离子的水溶液混合从而用铜离子将氧化钛的表面改性的表面改性步骤。

[8]如上述方面[7]中所述的制造铜离子改性的氧化钛的方法，其中所述钛化合物是四氯化钛或三氯化钛。

[9]如上述方面[7]或[8]中所述的制造铜离子改性的氧化钛的方法，其中所述反应溶液在水解时的温度不低于70℃且不高于该反应溶液的沸点。

[10]如上述方面[7]至[9]任一项中所述的制造铜离子改性的氧化钛的方法，其中在水解时用氧或臭氧将所述反应溶液鼓泡。

[11]如上述方面[7]至[10]任一项中所述的制造铜离子改性的氧化钛的方法，其中在表面改性步骤中，将用于表面改性的温度控制在80至95℃的范围。

[12]通过如上述方面[7]至[11]任一项中所述的方法制成的铜离子改性的氧化钛。

[13]光催化剂，其以70质量％或更多的量包含如上述方面[1]至[6]和[12]任一项中所述的铜离子改性的氧化钛。

发明效果