JP4871325B2 - PHOTOCATALYST AGENT HAVING TITANIUM OXIDE / IRON TITANATE JOINT STRUCTURE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME - Google Patents

PHOTOCATALYST AGENT HAVING TITANIUM OXIDE / IRON TITANATE JOINT STRUCTURE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME Download PDF

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Description

本発明は、酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate bonded structure and a method for producing the same.

光触媒というのは、自体は反応前後で変化しないが、光を吸収することで反応を促進させる物質で、ｎ型半導体物質であり、光（例えば、紫外線（λ＜３８０ｎｍ）など）を受けると電子と電子ホールを形成する。形成された電子（ｅ−）と電子ホール（ｈ＋）は、表面に移動してそれぞれ酸素（Ｏ２）及びヒドロキシ基（ＯＨ−）と結合して強力な酸化力を有したヒドロキシラジカル（・ＯＨ）とスーパーオキシド陰イオン（・Ｏ２ −）を生成し、このようなヒドロキシラジカルとスーパーオキシド陰イオンは、有機物を酸化分解させて水（Ｈ２Ｏ）と炭酸ガス（ＣＯ２）に変化させる。光触媒はこのような原理で空気中の汚染物質や臭いなどを酸化分解して人体に無害な水（Ｈ２Ｏ）と炭酸ガス（ＣＯ２）に変化させるので、脱臭剤、浄化剤などの用途に使用されている。 The photocatalyst itself is a substance that does not change before and after the reaction, but promotes the reaction by absorbing light. It is an n-type semiconductor substance. When it receives light (for example, ultraviolet rays (λ <380 nm), etc.), it is an electron. And form an electron hole. The formed electrons (e − ) and electron holes (h + ) move to the surface and bind to oxygen (O 2 ) and hydroxy group (OH − ), respectively, and have a strong oxidizing power (· OH) and superoxide anion (· O 2 − ), and these hydroxyl radicals and superoxide anion oxidize and decompose organic substances into water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ). Let Photocatalysts oxidize and decompose pollutants and odors in the air based on this principle and convert them into water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ) that are harmless to the human body. Is used.

また、細菌も有機化合物なので、光触媒の強い酸化作用によって酸化分解されて殺菌される。したがって、光触媒は抗菌剤として使用されるだけではなく、癌治療剤にも使用されている。 In addition, since bacteria are organic compounds, they are oxidatively decomposed and sterilized by the strong oxidizing action of the photocatalyst. Therefore, the photocatalyst is not only used as an antibacterial agent but also used as a cancer therapeutic agent.

このように、光触媒は環境親和的であると同時に環境を清潔に維持する役割をするので、環境汚染によるシックハウス症侯群などの新種疾病が発生している現在において、これに対する関心が高まっている。 In this way, photocatalysts are environmentally friendly and at the same time play a role in maintaining a clean environment, so there is a growing interest in these new diseases such as sick house syndrome caused by environmental pollution. .

現在使用されている光触媒の種類には、ＳｒＴｉＯ３、ＣｄＳｅ、ＫＮｂＯ３、ＴｉＯ２等があり、その中でＴｉＯ２（酸化チタン）は、白色顔料、化粧品、食品添加物などに広く使用される化学的に安定かつ人体に無害な物質として知られている。その結果、前記ＴｉＯ２は、主に使用されている光触媒であり、デグサＰ２５（Ｄｅｇｕｓｓａ Ｐ２５）という商品名で市販されている。 Currently used photocatalysts include SrTiO 3 , CdSe, KNbO 3 , TiO 2, etc. Among them, TiO 2 (titanium oxide) is widely used for white pigments, cosmetics, food additives and the like. Known as a chemically stable and harmless substance. As a result, the TiO 2 is a photocatalyst that is mainly used, and is commercially available under the trade name Degussa P25.

しかし、酸化チタン光触媒は、紫外線領域では優れた光触媒効率を示すが、価電子帯と伝導帯の間のエネルギー間隔が３．２ｅＶであるので、可視光領域では有機物分解効率が非常に低いという問題がある。よって、可視光領域で優れた光触媒効率を示す新しい光触媒物質の開発が切実に求められているのが実情である。 However, although the titanium oxide photocatalyst shows excellent photocatalytic efficiency in the ultraviolet region, the energy interval between the valence band and the conduction band is 3.2 eV, so that the organic matter decomposition efficiency is very low in the visible light region. There is. Therefore, there is an urgent need for the development of new photocatalytic substances that exhibit excellent photocatalytic efficiency in the visible light region.

最近、前記のような要求に答えるため、可視光領域で光触媒活性を示す物質を開発するための研究が活発に行われている。例えば、可視光領域で電子と電子ホールを作ることができる狭いバンドギャップを有するＣｄＳ、Ｃｕ２Ｏ、ＣｄＳｅなどの半導体物質と酸化チタンとの接合物質を光触媒物質に使用している。このような物質は、光エネルギーを受けて電子を生成して、それを自体より伝導帯が低い酸化チタンの伝導帯に伝達して光触媒反応中の還元反応を通じて光触媒活性を示す。しかし、反応性の側面で還元反応による光触媒反応は、酸化反応による光触媒反応に比較してその強さが弱いため、汚染物質を完全に分解することができないという問題点がある。 Recently, in order to respond to the above-described demands, research for developing a substance exhibiting photocatalytic activity in the visible light region has been actively conducted. For example, a bonding material between a titanium oxide and a semiconductor material such as CdS, Cu 2 O, or CdSe having a narrow band gap that can generate electrons and electron holes in the visible light region is used as the photocatalytic material. Such a substance receives light energy, generates electrons, transmits them to the conduction band of titanium oxide having a lower conduction band, and exhibits photocatalytic activity through a reduction reaction during the photocatalytic reaction. However, in terms of reactivity, the photocatalytic reaction based on the reduction reaction is weaker than the photocatalytic reaction based on the oxidation reaction, so that there is a problem that the contaminant cannot be completely decomposed.

以上のことに鑑みて、本発明者等は可視光領域で優れた光触媒効率を示す新しい光触媒物質を開発するための研究を遂行する中、酸化チタンの価電子帯と類似の低いポテンシャルの価電子帯を有して、可視光領域で電子と電子ホールを生成することができ、照射された光エネルギーによって生成された電子ホールを酸化チタンの価電子帯に伝達して光触媒反応中の酸化反応を通じて光触媒反応を示し、従来の酸化チタン光触媒よりさらに優れた効率を示す酸化チタン・チタン酸鉄接合物質を開発して完成させた。 In view of the above, the present inventors are conducting research to develop a new photocatalytic material exhibiting excellent photocatalytic efficiency in the visible light region, and have a low potential valence electron similar to the valence band of titanium oxide. It has a band, can generate electrons and electron holes in the visible light region, and transmits the electron holes generated by the irradiated light energy to the valence band of titanium oxide through the oxidation reaction during the photocatalytic reaction We developed and completed a titanium oxide / iron titanate joint material that exhibits a photocatalytic reaction and exhibits higher efficiency than conventional titanium oxide photocatalysts.

本発明の目的は、可視光で高い光触媒活性を示す酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate bonded structure that exhibits high photocatalytic activity under visible light.

また、本発明の他の目的は、前記酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤の製造方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a method for producing a photocatalytic agent having the titanium oxide / iron titanate bonded structure.

前記目的を達成するために、本発明は可視光で高い光触媒活性を示す酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤及びその製造方法を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate junction structure exhibiting high photocatalytic activity under visible light and a method for producing the same.

以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明は、酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤を提供する。 The present invention provides a photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate bonded structure.

本発明による前記光触媒剤の酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅｘＴｉｙＯｎ）は、ＦｅとＴｉの組成割合、すなわち、ｘ：ｙが２：１〜１：５の組成割合を有する。また、酸素の含量であるｎの範囲は２以上であり、必ずしも定数である必要はない。前記酸化チタンとチタン酸鉄の接合形態は、その内部がチタン酸鉄粒子及び膜で構成されて、その粒子及び膜表面に酸化チタンが接合している構造である。ここで前記酸化チタンがチタン酸鉄を完全には取り囲まない構造を排除するものではない。前記酸化チタン・チタン酸鉄接合構造の一実施態様を、図１に示した。 Titanium oxide-iron titanates of the photocatalytic composition according to the invention (Fe x Ti y O n), the composition ratio of Fe and Ti, i.e., x: y is 2: 1 to 1: having a composition ratio of 5. The range of n, which is the oxygen content, is 2 or more and does not necessarily have to be a constant. The joining form of the titanium oxide and the iron titanate is a structure in which the inside is composed of iron titanate particles and a film, and the titanium oxide is bonded to the particles and the film surface. Here, the structure in which the titanium oxide does not completely surround the iron titanate is not excluded. One embodiment of the titanium oxide / iron titanate bonded structure is shown in FIG.

前記チタン酸鉄は、ＴｉとＦｅを含有した酸化物で、例えば、ＦｅＴｉＯ３、Ｆｅ２Ｔｉ３Ｏ９、Ｆｅ２Ｔｉ４Ｏ１１、Ｆｅ２ＴｉＯ４、Ｆｅ２ＴｉＯ５、Ｆｅ３ＴｉＯ５、Ｆｅ３Ｔｉ３Ｏ１０、ＦｅＴｉ２．６０３Ｏ０．３５、ＦｅＴｉ５Ｏ１０等の単独またはその混合物を挙げることができる。 The iron titanate is an oxide containing Ti and Fe. For example, FeTiO 3 , Fe 2 Ti 3 O 9 , Fe 2 Ti 4 O 11 , Fe 2 TiO 4 , Fe 2 TiO 5 , Fe 3 TiO 5 , Mention may be made of Fe 3 Ti 3 O 10 , FeTi 2.603 O 0.35 , FeTi 5 O 10 alone or a mixture thereof.

前記光触媒剤の酸化チタンの結晶構造は、アナターゼ（Ａｎａｔａｓｅ）、ルチル（Ｒｕｔｉｌｅ）またはブルカイト（Ｂｒｏｏｋｉｔｅ）中のいずれか一つであり、アナターゼ（Ａｎａｔａｓｅ）であることが好ましい。 The crystal structure of titanium oxide as the photocatalytic agent is any one of anatase, rutile, and brookite, and is preferably anatase.

本発明による酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤に使用される酸化チタンの粒子径は、１〜１０００ｎｍであるものを使用し、またチタン酸鉄の粒子径は１〜１００００ｎｍのものを使用するのが好ましい。 The particle diameter of titanium oxide used in the photocatalyst agent having a titanium oxide / iron titanate joint structure according to the present invention is 1 to 1000 nm, and the particle diameter of iron titanate is 1 to 10,000 nm. It is preferred to use.

本発明による光触媒剤において、前記酸化チタンの含量は、酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤全体に対して２０〜９９ｍｏｌ％であることが好ましく、５０〜９７ｍｏｌ％であることがさらに好ましい。本発明による光触媒剤の触媒効率は、酸化チタンの含量に依存する。万一、酸化チタンの含量が２０ｍｏｌ％未満または９９ｍｏｌ％を超える場合には、高効率の光触媒活性を期待しにくい。 In the photocatalytic agent according to the present invention, the content of titanium oxide is preferably 20 to 99 mol%, more preferably 50 to 97 mol%, based on the total photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate bonded structure. . The catalytic efficiency of the photocatalytic agent according to the present invention depends on the content of titanium oxide. If the titanium oxide content is less than 20 mol% or exceeds 99 mol%, it is difficult to expect highly efficient photocatalytic activity.

また、本発明は下記の工程１ないし３を含んでなる、酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤の製造方法を提供する。 The present invention also provides a method for producing a photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate bonded structure, comprising the following steps 1 to 3.

アルコール溶媒にチタン酸鉄粉末を添加した後、前記チタン酸鉄粉末溶液に硝酸及び蒸留水を添加、並びに撹拌してチタン酸鉄分散溶液を製造する工程（工程１）、前記工程１で製造されたチタン酸鉄分散溶液にチタンアルコキシドを添加して室温で撹拌しながら溶媒を除去して非晶質酸化チタン・チタン酸鉄を製造する工程（工程２）及び、前記工程２で生成された非晶質な酸化チタンとチタン酸鉄の接合構造を乾燥させた後、熱処理を遂行してアナターゼ結晶構造を有する酸化チタンとチタン酸鉄の接合構造に結晶化させる工程（工程３）。 After the iron titanate powder is added to the alcohol solvent, nitric acid and distilled water are added to the iron titanate powder solution and stirred to produce the iron titanate dispersion solution (step 1). A step of producing amorphous titanium oxide / iron titanate by adding titanium alkoxide to the iron titanate dispersion and removing the solvent while stirring at room temperature; A step of drying the crystalline titanium oxide-iron titanate joint structure and then performing heat treatment to crystallize the titanium oxide-iron titanate joint structure having an anatase crystal structure (step 3).

以下、本発明の製造方法を工程別にさらに詳しく説明する。 Hereafter, the manufacturing method of this invention is demonstrated in detail according to process.

まず、本発明による前記工程１は、チタン酸鉄粉末溶液を製造する工程である。 First, the said process 1 by this invention is a process of manufacturing an iron titanate powder solution.

前記工程１のアルコール溶媒には、エチルアルコール、プロパノール、２−プロパノール、ブタノールなどを使用することができる。また、前記硝酸には３０％硝酸溶液を使用することが好ましい。 Ethyl alcohol, propanol, 2-propanol, butanol, or the like can be used as the alcohol solvent in Step 1 above. The nitric acid is preferably a 30% nitric acid solution.

次に、本発明による前記工程２は、非晶質酸化チタン・チタン酸鉄を製造する工程である。前記工程２でチタンアルコキシドは、酸化チタンの原料物質として使用される。すなわち、前記チタンアルコキシドは、金属中心原子にエトキシド（Ｅｔｈｏｘｉｄｅ）やブトキシド（Ｂｕｔｏｘｉｄｅ）、イソプロポキシド（Ｉｓｏｐｒｏｐｏｘｉｄｅ）などのようなアルコキシドが付着しているので、熱処理過程で酸化チタン粒子を生成し得る前駆体である。本発明による前記チタンアルコキシド前駆体の使用量は、前記チタン酸鉄に対してモル比で２０〜９９ｍｏｌ％であることが好ましく、５０〜９７ｍｏｌ％であることがさらに好ましい。ここで、前記チタンアルコキシド前駆体の使用量が、チタン酸鉄に対して２０％未満なら光触媒活性が低下して光触媒物質として使用するのに相応しくない。また、チタンアルコキシド前駆体使用量が、９９ｍｏｌ％を超過すると純粋な酸化チタンと組成が類似になる結果、可視光での光触媒活性が低下するので、可視光光触媒として使用するのに相応しくない。 Next, the step 2 according to the present invention is a step of producing amorphous titanium oxide / iron titanate. In step 2, titanium alkoxide is used as a raw material for titanium oxide. That is, since the titanium alkoxide has an alkoxide such as ethoxide, butoxide, isopropoxide, etc. attached to the metal central atom, it is a precursor capable of generating titanium oxide particles in the heat treatment process. Is the body. The amount of the titanium alkoxide precursor used according to the present invention is preferably 20 to 99 mol%, more preferably 50 to 97 mol% in terms of molar ratio with respect to the iron titanate. Here, if the amount of the titanium alkoxide precursor used is less than 20% with respect to the iron titanate, the photocatalytic activity is lowered and it is not suitable for use as a photocatalytic substance. Further, when the amount of the titanium alkoxide precursor used exceeds 99 mol%, the composition becomes similar to that of pure titanium oxide, and as a result, the photocatalytic activity in visible light is lowered, so that it is not suitable for use as a visible light photocatalyst.

次に、本発明による前記工程３は、アナターゼ結晶構造を有する酸化チタンとチタン酸鉄接合構造に結晶化させる工程である。 Next, the step 3 according to the present invention is a step of crystallizing into a titanium oxide-iron titanate junction structure having an anatase crystal structure.

前記工程３の乾燥は、製造された非晶質酸化チタン・チタン酸鉄接合構造物内に残存する溶媒を完全に除去させることができればその方法に制限はなく、好ましくは１００℃で１０時間以上乾燥させる。 The drying in the step 3 is not limited as long as the solvent remaining in the produced amorphous titanium oxide / iron titanate bonded structure can be completely removed, and preferably at 100 ° C. for 10 hours or more. dry.

非晶質構造の酸化チタン・チタン酸鉄接合構造物を結晶化させるために、前記工程３の熱処理は４００〜５００℃で遂行することが好ましい。 In order to crystallize the titanium oxide / iron titanate bonded structure having an amorphous structure, the heat treatment in the step 3 is preferably performed at 400 to 500 ° C.

もし、前記熱処理温度が４００℃未満で遂行されると、酸化チタンの結晶性が低くなって光触媒活性が減少する。一方、５００℃を超過すると、形成された酸化チタンとチタン酸鉄が反応して接合構造ではない他の物質を形成し得るので適合しない。 If the heat treatment temperature is less than 400 ° C., the crystallinity of titanium oxide is lowered and the photocatalytic activity is decreased. On the other hand, when the temperature exceeds 500 ° C., the formed titanium oxide and iron titanate react to form another substance that is not a bonded structure, so that it is not suitable.

本発明による一実施態様の酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）接合構造の透過電子顕微鏡写真を参照すると、前記接合構造は粒径１０ｎｍ程度の酸化チタン粒子がチタン酸鉄表面に接合されて酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を形成している。 Referring to a transmission electron micrograph of a titanium oxide-iron titanate (FeTiO 3 ) junction structure according to an embodiment of the present invention, the junction structure is oxidized by bonding titanium oxide particles having a particle size of about 10 nm to the iron titanate surface. Titanium / iron titanate joint structure is formed.

本発明による酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤は、下記のような原理によって光触媒として作用することができる。 The photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate bonded structure according to the present invention can act as a photocatalyst according to the following principle.

バンドギャップが可視光領域である物質（Ａ）と異なる半導体酸化物（Ｂ）を接合させると、可視光線下でＡの価電子帯に存在する電子が伝導帯に励起されて、ここで前記伝導帯の電子や価電子帯の電子ホールがＢに伝達される。前記Ｂに伝達された電子や電子ホールは、光触媒作用を起こすことができる。したがって、単独で存在する場合にはＢ物質が可視光下で光触媒活性がほとんどなかったとしても可視光線で光を吸収する物質と接合すると可視光下で優れた光触媒作用を示すことができる。 When a semiconductor oxide (B) having a band gap different from that of the substance (A) in the visible light region is bonded, electrons existing in the valence band of A under visible light are excited to the conduction band, where the conduction is performed. Band electrons and valence band electron holes are transmitted to B. The electrons and electron holes transmitted to B can cause photocatalysis. Therefore, when present alone, even if the substance B has almost no photocatalytic activity under visible light, it can exhibit an excellent photocatalytic action under visible light when bonded to a substance that absorbs light with visible light.

前記原理によって、本発明の一実施態様による光触媒剤のチタン酸鉄は、可視光を吸収して価電子帯の電子を伝導帯に励起して、該励起したチタン酸鉄の価電子帯の電子ホールは、酸化チタンの伝導帯に伝達されて酸化チタンの表面で電子ホールは光触媒作用を起こすことができる。前記酸化チタンは、バンドギャップが３．２ｅＶなので可視光ではほとんど光触媒活性がないが、チタン酸鉄と接合構造を成すことで優れた可視光光触媒作用を示すようになる。 In accordance with the above principle, the iron titanate of the photocatalytic agent according to one embodiment of the present invention absorbs visible light and excites electrons in the valence band to the conduction band, and the valence band electrons of the excited iron titanate. Holes are transferred to the conduction band of titanium oxide, and electron holes can cause photocatalysis on the surface of titanium oxide. Since the titanium oxide has a band gap of 3.2 eV, it has almost no photocatalytic activity in visible light. However, it forms an excellent visible light photocatalytic action by forming a bonded structure with iron titanate.

本発明による酸化チタン・チタン酸鉄接合構造の光触媒剤は、気体状と水溶液状で遂行した可視光領域の光触媒効率実験で、従来使用された酸化チタン光触媒より約５倍以上の優れた光触媒効率を示すので、従来紫外線領域で作動した光触媒の代わりをして活用範囲を可視光領域まで拡張した光触媒として有用に使用することができる。 The photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate bonded structure according to the present invention has an excellent photocatalytic efficiency of about 5 times or more than the conventionally used titanium oxide photocatalyst in a photocatalytic efficiency experiment in the visible light region carried out in the form of gas and aqueous solution. Therefore, it can be usefully used as a photocatalyst that expands the application range to the visible light region instead of the photocatalyst that has been operated in the conventional ultraviolet region.

以下、本発明を実施例及び実験例によって詳しく説明する。但し、下記の実施例は本発明を例示するだけのものであって、本発明の内容が下記の実施例によって限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples and experimental examples. However, the following examples only illustrate the present invention, and the contents of the present invention are not limited to the following examples.

実施例１：酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）接合構造を有する光触媒剤の製造
工程１：チタン酸鉄分散溶液の製造
エチルアルコール５０ｍｌにチタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３；アルドリッチケミカル社）１ｇを添加して約３０分間撹拌後、超音波破砕機を使用して３０時間２次撹拌を遂行して分散を容易にした。以後、反応溶液に３０％硝酸１ｍｌと蒸留水１．１ｍｌを添加してマグネティックスターラーで１０分間撹拌した。 Example 1: Production process of photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate (FeTiO 3 ) bonded structure 1: Production of iron titanate dispersion 1 g of iron titanate (FeTiO 3 ; Aldrich Chemical Co.) was added to 50 ml of ethyl alcohol. After stirring for about 30 minutes, secondary stirring was performed using an ultrasonic crusher for 30 hours to facilitate dispersion. Thereafter, 1 ml of 30% nitric acid and 1.1 ml of distilled water were added to the reaction solution and stirred with a magnetic stirrer for 10 minutes.

工程２：非晶質酸化チタン・チタン酸鉄の製造
上記分散溶液にチタンイソプロポキシド（アルドリッチケミカル社）をチタン酸鉄に対して２１％モル比で添加した後、室温で４８時間撹拌しながら溶媒を自然に除去した。 Step 2: Production of amorphous titanium oxide / iron titanate Titanium isopropoxide (Aldrich Chemical Co.) was added to the above dispersion in a 21% molar ratio with respect to iron titanate, followed by stirring at room temperature for 48 hours. The solvent was removed spontaneously.

工程３：酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤の製造
非晶質の酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を１００℃で１２時間乾燥した後、４５０℃で１時間熱処理をして、酸化チタン（２１％）、チタン酸鉄（７９％）のモル比率を有する酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤を製造した。 Step 3: Manufacture of photocatalyst agent having titanium oxide / iron titanate bonded structure Amorphous titanium oxide / iron titanate bonded structure is dried at 100 ° C. for 12 hours and then heat treated at 450 ° C. for 1 hour to oxidize. A photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate junction structure having a molar ratio of titanium (21%) and iron titanate (79%) was produced.

実施例２：酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）接合構造の光触媒剤の製造
酸化チタンとチタン酸鉄のモル比率が４４：５６であることを除き実施例１と同一な方法で遂行して、酸化チタンの含量が４４％である酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤を製造した。 Example 2: Production of photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate (FeTiO 3 ) bonded structure The same procedure as in Example 1 was carried out except that the molar ratio of titanium oxide to iron titanate was 44:56. A photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate bonded structure having a titanium oxide content of 44% was produced.

実施例３：酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）接合構造の光触媒剤の製造
酸化チタンとチタン酸鉄のモル比率が６１：３９であることを除き実施例１と同一な方法で遂行して、酸化チタンの含量が６１％である酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤を製造した。 Example 3: Production of photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate (FeTiO 3 ) junction structure The same procedure as in Example 1 was carried out except that the molar ratio of titanium oxide to iron titanate was 61:39. A photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate bonded structure having a titanium oxide content of 61% was produced.

実施例４：酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）接合構造の光触媒剤の製造
酸化チタンとチタン酸鉄のモル比率が７２：２８であることを除き実施例１と同一な方法で遂行して、酸化チタンの含量が７２％である酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤を製造した。 Example 4: Production of photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate (FeTiO 3 ) bonded structure The same procedure as in Example 1 was carried out except that the molar ratio of titanium oxide to iron titanate was 72:28. A photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate bonded structure having a titanium oxide content of 72% was produced.

実施例５：酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）接合構造の光触媒剤の製造
酸化チタンとチタン酸鉄のモル比率が８０：２０であることを除き実施例１と同一な方法で遂行して、酸化チタンの含量が８０％である酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤を製造した。 Example 5: Production of photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate (FeTiO 3 ) bonded structure The same procedure as in Example 1 was carried out except that the molar ratio of titanium oxide to iron titanate was 80:20. A photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate bonded structure having a titanium oxide content of 80% was produced.

実施例６：酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）接合構造の光触媒剤の製造
酸化チタンとチタン酸鉄のモル比率が９０：１０であることを除き実施例１と同一な方法で遂行して、酸化チタンの含量が９０％である酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤を製造した。 Example 6: Production of photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate (FeTiO 3 ) bonded structure The same procedure as in Example 1 was carried out except that the molar ratio of titanium oxide to iron titanate was 90:10. A photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate bonded structure having a titanium oxide content of 90% was produced.

実施例７：酸化チタン・チタン酸鉄（Ｆｅ２Ｔｉ３Ｏ９）接合構造の光触媒剤の製造
チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）の代わりに合成したチタン酸鉄（Ｆｅ２Ｔｉ３Ｏ９）を使用して、前記チタン酸鉄に対してチタンイソプロポキシドを８０％モル比で添加したことを除き実施例１と同一な方法で遂行して、酸化チタンの含量が８０％である酸化チタン・チタン酸鉄（Ｆｅ２Ｔｉ３Ｏ９）接合構造を有する光触媒剤を製造した。 Example 7: Production of photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate (Fe 2 Ti 3 O 9 ) junction structure Iron iron titanate (Fe 2 Ti 3 O 9 ) was used instead of iron titanate (FeTiO 3 ) Then, titanium oxide / titanium having a titanium oxide content of 80% was carried out in the same manner as in Example 1 except that titanium isopropoxide was added in an 80% molar ratio to the iron titanate. A photocatalytic agent having an acid iron (Fe 2 Ti 3 O 9 ) bonding structure was produced.

実施例８：酸化チタン・チタン酸鉄（Ｆｅ２ＴｉＯ５）接合構造の光触媒剤の製造
チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）の代わりに合成したチタン酸鉄（Ｆｅ２ＴｉＯ５）を使用して、前記チタン酸鉄に対してチタンイソプロポキシドを８０％モル比で添加したことを除き実施例１と同一な方法で遂行して、酸化チタンの含量が８０％である酸化チタン・チタン酸鉄（Ｆｅ２ＴｉＯ５）接合粒子を製造した。 Example 8: Using the synthesized iron titanate in place of titanium oxide-titanium iron (Fe 2 TiO 5) producing iron titanate photocatalyst agent of the joint structure (FeTiO 3) (Fe 2 TiO 5), the Titanium oxide / iron titanate (Fe) having a titanium oxide content of 80% is carried out in the same manner as in Example 1 except that titanium isopropoxide is added in an 80% molar ratio to iron titanate. 2 TiO 5 ) bonded particles were produced.

実施例９：酸化チタン・チタン酸鉄（Ｆｅ３Ｔｉ３Ｏ１０）接合構造の光触媒剤の製造
チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）の代わりに合成したチタン酸鉄（Ｆｅ３Ｔｉ３Ｏ１０）を使用して、前記チタン酸鉄に対してチタンイソプロポキシドを８５％モル比で添加したことを除き実施例１と同一な方法で遂行して、酸化チタンの含量が８５％である酸化チタン・チタン酸鉄（Ｆｅ３Ｔｉ３Ｏ１０）接合粒子を製造した。 Example 9: Production of photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate (Fe 3 Ti 3 O 10 ) junction structure Iron iron titanate (Fe 3 Ti 3 O 10 ) was used instead of iron titanate (FeTiO 3 ) Then, titanium oxide / titanium having a titanium oxide content of 85% was performed in the same manner as in Example 1 except that titanium isopropoxide was added in an 85% molar ratio to the iron titanate. Iron oxide (Fe 3 Ti 3 O 10 ) bonded particles were produced.

実施例１０：酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉ２．６０３Ｏ０．３５）接合構造の光触媒剤の製造
チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）の代わりに合成したチタン酸鉄（ＦｅＴｉ２．６０３Ｏ０．３５）を使用して、前記チタン酸鉄に対してチタンイソプロポキシドを８０％モル比で添加したことを除き実施例１と同一な方法で遂行して、酸化チタンの含量が８０％である酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉ２．６０３Ｏ０．３５）接合粒子を製造した。 Example 10: Production of a photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate ( FeTi 2.603 O 0.35 ) junction structure Iron titanate (FeTi 2.603 O 0. 0 ) synthesized instead of iron titanate (FeTiO 3 ) 35 ) and using the same method as in Example 1 except that titanium isopropoxide is added in an 80% molar ratio to the iron titanate, and the titanium oxide content is 80%. Titanium oxide / iron titanate ( FeTi 2.603 O 0.35 ) bonded particles were produced.

実施例１１：酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉ５Ｏ１０）接合構造の光触媒剤の製造
チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）の代わりに合成したチタン酸鉄（ＦｅＴｉ５Ｏ１０）を使用して、前記チタン酸鉄に対してチタンイソプロポキシドを８０％モル比で添加したことを除き実施例１と同一な方法で遂行して、酸化チタンの含量が８０％である酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉ５Ｏ１０）接合粒子を製造した。 Example 11: Production of photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate (FeTi 5 O 10 ) bonded structure Using iron titanate (FeTi 5 O 10 ) synthesized instead of iron titanate (FeTiO 3 ), Titanium oxide / iron titanate (FeTi) having a titanium oxide content of 80% is carried out in the same manner as in Example 1 except that titanium isopropoxide is added at a molar ratio of 80% to iron titanate. 5 O 10 ) bonded particles were produced.

実施例１２：酸化チタン・チタン酸鉄（Ｆｅ２Ｔｉ４Ｏ１１）接合構造の光触媒剤の製造
チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）の代わりに合成したチタン酸鉄（Ｆｅ２Ｔｉ４Ｏ１１）を使用して、前記チタン酸鉄に対してチタンイソプロポキシドを８０％モル比で添加したことを除き実施例１と同一な方法で遂行して、酸化チタンの含量が８０％である酸化チタン・チタン酸鉄（Ｆｅ２Ｔｉ４Ｏ１１）接合粒子を製造した。 Example 12: Using the synthesized iron titanate in place of titanium oxide-titanium iron (Fe 2 Ti 4 O 11) producing iron titanate photocatalyst agent of the joint structure (FeTiO 3) (Fe 2 Ti 4 O 11) Then, titanium oxide / titanium having a titanium oxide content of 80% was carried out in the same manner as in Example 1 except that titanium isopropoxide was added in an 80% molar ratio to the iron titanate. Acid iron (Fe 2 Ti 4 O 11 ) bonded particles were produced.

比較例１：酸化チタン光触媒剤の製造
前記酸化チタンとチタン酸鉄のモル比率が１００：０であることを除き、実施例１と同一な方法で遂行して酸化チタンの含量が１００％である酸化チタン粒子を製造した。 Comparative Example 1 Production of Titanium Oxide Photocatalyst The titanium oxide content is 100% by the same method as in Example 1 except that the molar ratio of titanium oxide to iron titanate is 100: 0. Titanium oxide particles were produced.

比較例２：チタン酸鉄光触媒剤の製造
チタン酸鉄（１００％ ＦｅＴｉＯ３；アルドリッチケミカル社）を使用した。 Comparative Example 2: Production of iron titanate photocatalytic agent Iron titanate (100% FeTiO 3 ; Aldrich Chemical Co.) was used.

実験例１：酸化チタン・チタン酸鉄接合構造の光触媒剤の物理的特性測定
（１）接合構造の形態確認
本発明による酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤の接合構造の形態を調べるために次のような実験を遂行した。 Experimental Example 1: Measurement of physical characteristics of photocatalyst having titanium oxide / iron titanate joint structure (1) Confirmation of form of joint structure The form of joint structure of photocatalyst having titanium oxide / iron titanate joint structure according to the present invention is examined. For this purpose, the following experiment was performed.

実施例１によって製造された酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）粒子を透過電子顕微鏡ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，フィリップスＣＭ３０）と走査電子顕微鏡ＦＥＳＥＭ（Ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，日立Ｓ−４３００）で撮影した。その結果を図２及び図３に示した。 Titanium oxide / iron titanate (FeTiO 3 ) particles prepared according to Example 1 were measured with a transmission electron microscope TEM (Transmission electron microscope, Philips CM30) and a scanning electron microscope FESEM (Field emission scanning electron microscope 300, Hitachi S-4). did. The results are shown in FIGS.

図２及び図３に示したように、チタン酸鉄の不規則な模様を有していて、そこに超微細サイズの酸化チタン粒子（約１０ｎｍの径）が付いていることが分かり、酸化チタンとチタン酸鉄がとても良く接合していることを確認することができる。 As shown in FIGS. 2 and 3, it can be seen that there is an irregular pattern of iron titanate, and that there are ultrafine-sized titanium oxide particles (diameter of about 10 nm) attached thereto. And iron titanate can be confirmed to be bonded very well.

（２）粒子結晶性測定
本発明により酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）接合構造の光触媒剤が形成されることによる結晶性の変化を調べるために次のような実験を遂行した。 (2) Measurement of particle crystallinity In order to investigate the change in crystallinity due to the formation of a photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate (FeTiO 3 ) junction structure according to the present invention, the following experiment was performed.

前記結晶性は、Ｘ線回折分析機（リガク社、ＤＭＡＸ ２５００ ｄｉｆｆｒａｃｔ ｍｅｔｅｒ ＣｕＫａ ｒａｄｉａｔｉｏｎ（λ＝１．５４０５６Å））で回折パターンを撮影して測定した。 The crystallinity was measured by photographing a diffraction pattern with an X-ray diffraction analyzer (Rigaku Corporation, DMAX 2500 diffract meter CuKa radiation (λ = 1.54056Å)).

まず、製造時の酸化チタンの含量を０％（比較例２）、２１％（実施例１）、４４％（実施例２）、６１％（実施例３）、７２％（実施例４）、８０％（実施例５）、１００％（比較例１）に変化させながらＸ線回折パターンを撮影した。そのＸ線回折パターンを図４に示した。 First, the content of titanium oxide during production was 0% (Comparative Example 2), 21% (Example 1), 44% (Example 2), 61% (Example 3), 72% (Example 4), The X-ray diffraction pattern was photographed while changing to 80% (Example 5) and 100% (Comparative Example 1). The X-ray diffraction pattern is shown in FIG.

図４に示したように、前記Ｘ線回折パターンから、文献と比較して酸化チタン（ＪＣＰＤＳ６５−２３６６）とチタン酸鉄（ＪＣＰＤＳ７５−１２１１）を確認し、それからチタン酸鉄表面に酸化チタンが接合されて存在することを確認した。 As shown in FIG. 4, titanium oxide (JCPDS65-2366) and iron titanate (JCPDS75-1211) were confirmed from the X-ray diffraction pattern as compared with the literature, and then titanium oxide was bonded to the surface of the iron titanate. Has been confirmed.

（３）反射率測定
本発明により酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）接合構造の光触媒剤が形成されることによる反射率の変化を調べるために次のような実験を遂行した。 (3) Measurement of reflectivity In order to examine the change in reflectivity due to the formation of a photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate (FeTiO 3 ) junction structure according to the present invention, the following experiment was performed.

まず、酸化チタンの含量が０％（比較例２）、４４％（実施例２）、７２％（実施例４）、８０％（実施例５）、１００％（比較例１）の酸化チタン・チタン酸鉄接合構造の光触媒剤の波長による反射率の変化を紫外可視分光光度計（ＵＶ／ＶＩＳ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ ｄｉｆｆｕｓｅ ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）を使用して測定した。その結果を図５に示した。 First, the titanium oxide content of titanium oxide was 0% (Comparative Example 2), 44% (Example 2), 72% (Example 4), 80% (Example 5), 100% (Comparative Example 1). The change in reflectance depending on the wavelength of the photocatalytic agent of the iron titanate bonded structure was measured using a UV / VIS spectrophotometer reflectance (UV / VIS spectrophotometer). The results are shown in FIG.

図５に示したように、酸化チタンは含量が１００％であるものは波長が約３８０ｎｍ以内で吸収されるので可視光領域（３８０〜７７０ｎｍ）ではほとんど吸収されないが、チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）と接合された酸化チタン粒子は、可視光領域で吸収が起きることを確認した。また、チタン酸鉄の含量が高くなるほど反射率が低くなることにより可視光線での吸収量が増加することが分かる。 As shown in FIG. 5, when the content of titanium oxide is 100%, the wavelength is absorbed within about 380 nm, so that it is hardly absorbed in the visible light region (380 to 770 nm), but iron titanate (FeTiO 3 ). It was confirmed that the titanium oxide particles bonded to the substrate absorbed in the visible light region. It can also be seen that the higher the content of iron titanate, the lower the reflectivity, thereby increasing the amount of absorption with visible light.

したがって、本発明による酸化チタン・チタン酸鉄接合構造の光触媒剤は、可視光領域で光を吸収するので有用に使用することができる。 Therefore, the photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate bonded structure according to the present invention absorbs light in the visible light region and can be usefully used.

実験例２：光触媒効率測定
（１）気体状での光触媒有機物分解実験
２−プロパノールが１０００ｐｐｍ濃度で満たされた０．２ｌ反応器に実施例１〜１２または比較例１及び２の粒子４ｍｇを２．５ｃｍ×２．５ｃｍサイズのパイレックス（登録商標）ガラス上にコーティングして３００Ｗのキセノン（Ｘｅ）ランプで光を照射した。ここで、光は紫外線除去フィルター（４２０ｎｍ以下除去フィルター）を使用して、４２０ｎｍ以上の可視光波長のみを使用した。前記可視光光触媒反応によって２−プロパノールが分解されて生成された二酸化炭素の濃度をガスクロマトグラフィーで３０分間隔で２時間測定した。その結果を図６、図７、表１及び表２に示した。 Experimental Example 2: Measurement of photocatalytic efficiency (1) Photocatalytic organic matter decomposition experiment in gaseous state 2 mg of particles of Examples 1 to 12 or Comparative Examples 1 and 2 were added to a 0.2 l reactor filled with propanol at a concentration of 1000 ppm. It was coated on a Pyrex (registered trademark) glass having a size of 5 cm × 2.5 cm and irradiated with light with a 300 W xenon (Xe) lamp. Here, only a visible light wavelength of 420 nm or more was used for the light using an ultraviolet removal filter (420 nm or less removal filter). The density | concentration of the carbon dioxide produced | generated when 2-propanol was decomposed | disassembled by the said visible light photocatalytic reaction was measured for 2 hours by the gas chromatography at intervals of 30 minutes. The results are shown in FIG. 6, FIG. 7, Table 1 and Table 2.

図６は、本発明による酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）接合構造を有する実施例１〜５の気体状での光触媒有機物分解能を比較例１〜２と比較した結果のグラフで、図７は本発明による酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）接合構造を有する実施例１〜５の気体状での光触媒有機物分解後の二酸化炭素（ＣＯ２）発生を比較例１〜２と比較した結果のグラフである。 FIG. 6 is a graph showing the results of comparing the photocatalytic organic matter resolving powers of Examples 1 to 5 with the titanium oxide / iron titanate (FeTiO 3 ) junction structure according to the present invention in comparison with Comparative Examples 1 and 2. Is a result of comparing carbon dioxide (CO 2 ) generation after photocatalytic organic matter decomposition in the gaseous state of Examples 1 to 5 having a titanium oxide / iron titanate (FeTiO 3 ) junction structure according to the present invention with Comparative Examples 1 and 2 It is a graph of.

図６、図７及び表１に示したように、比較例１の酸化チタンと比較例２のチタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）は、可視光領域で単独での光触媒効率は非常に低かったが、前記酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）接合構造の光触媒剤は、従来光触媒として使用される酸化チタン（比較例１）よりずっと高い可視光光触媒効率を示すことが分かる。 As shown in FIG. 6, FIG. 7 and Table 1, the titanium oxide of Comparative Example 1 and the iron titanate (FeTiO 3 ) of Comparative Example 2 had very low photocatalytic efficiency alone in the visible light region. It can be seen that the photocatalytic agent having the titanium oxide / iron titanate (FeTiO 3 ) bonding structure shows much higher visible light photocatalytic efficiency than titanium oxide (Comparative Example 1) conventionally used as a photocatalyst.

また、表２に示したように、酸化チタンが多くの種類のチタン酸鉄（Ｆｅ２Ｔｉ３Ｏ９（実施例７）、Ｆｅ２ＴｉＯ５（実施例８）、Ｆｅ３Ｔｉ３Ｏ１０（実施例９）、ＦｅＴｉ２．６０３Ｏ０．３５（実施例１０）、ＦｅＴｉ５Ｏ１０（実施例１１）及びＦｅ２Ｔｉ４Ｏ１１（実施例１２））と接合構造を成す場合、すべての場合で、可視光での光触媒作用による二酸化炭素生成量が、純粋な酸化チタン（比較例１）を使用したものより多かった。しかし、ＦｅＴｉＯ３と接合させた構造（実施例４、５）よりは、光触媒効率が低かった。 In addition, as shown in Table 2, titanium oxide has many types of iron titanate (Fe 2 Ti 3 O 9 (Example 7), Fe 2 TiO 5 (Example 8), Fe 3 Ti 3 O 10 ( Example 9), FeTi 2.603 O 0.35 (Example 10), FeTi 5 O 10 (Example 11) and Fe 2 Ti 4 O 11 (Example 12)) are all formed in the joining structure. In some cases, the amount of carbon dioxide produced by photocatalysis with visible light was greater than that using pure titanium oxide (Comparative Example 1). However, the photocatalytic efficiency was lower than that of the structure joined with FeTiO 3 (Examples 4 and 5).

（２）水溶液状での光触媒有機物分解実験
５０μｌの４−クロロフェノール（４−ｃｈｌｏｒｏｐｈｅｎｏｌ）水溶液５０ｍｌを石英ガラス管に入れて、実施例２〜５で製造した酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）接合粒子及び比較例１の酸化チタン粒子５０ｍｇを、前記で調製された４−クロロフェノール水溶液に分散させた後、３００Ｗのキセノンランプで光を照射した。ここで、光は紫外線除去フィルター（４２０ｎｍ以下除去フィルター）を使用して、４２０ｎｍ以上の可視光波長のみを使用した。前記可視光光触媒反応によって前記４−クロロフェノールが分解されて変化した濃度を紫外可視分光光度計を使用して３０分間隔で２時間測定した。その結果を図８に示した。 (2) Photocatalytic organic matter decomposition experiment in aqueous solution Titanium oxide / iron titanate (FeTiO 3 ) produced in Examples 2 to 5 by putting 50 μl of 4-chlorophenol aqueous solution in 50 μl into a quartz glass tube. The joint particles and 50 mg of the titanium oxide particles of Comparative Example 1 were dispersed in the 4-chlorophenol aqueous solution prepared above, and then irradiated with light with a 300 W xenon lamp. Here, only a visible light wavelength of 420 nm or more was used for the light using an ultraviolet removal filter (420 nm or less removal filter). The concentration at which the 4-chlorophenol was decomposed and changed by the visible light photocatalytic reaction was measured for 2 hours at 30 minute intervals using an ultraviolet-visible spectrophotometer. The results are shown in FIG.

図８は、実施例が酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）接合粒子であるときの、水溶液状での光触媒有機物分解結果のグラフである。図８に示したように、実施例２〜５の酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）接合構造の光触媒剤は、従来の光触媒として使用される酸化チタンより水溶液状でずっと高い可視光光触媒効率を示すことが分かる。 FIG. 8 is a graph of the photocatalytic organic matter decomposition results in the form of an aqueous solution when the examples are titanium oxide / iron titanate (FeTiO 3 ) bonded particles. As shown in FIG. 8, the photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate (FeTiO 3 ) junction structure in Examples 2 to 5 has a visible light photocatalytic efficiency much higher in an aqueous solution than titanium oxide used as a conventional photocatalyst. It can be seen that

本発明による一実施態様の酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅｘＴｉｙＯｎ；ＦｅとＴｉの組成割合が２：１〜１：５）接合構造を有する光触媒剤を示した模式図である。1 is a schematic view showing a photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate (FexTiyOn; Fe and Ti composition ratio of 2: 1 to 1: 5) junction structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明による一実施態様で製造された酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）接合構造の光触媒剤の透過電子顕微鏡写真である。1 is a transmission electron micrograph of a photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate (FeTiO 3) junction structure manufactured according to an embodiment of the present invention. 本発明による酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）接合構造の光触媒剤の走査電子顕微鏡写真である。1 is a scanning electron micrograph of a photocatalytic agent having a titanium oxide / iron titanate (FeTiO 3) junction structure according to the present invention. 本発明による一実施態様の光触媒剤内の酸化チタン含量に対するＸ線回折パターン分析を示したグラフ（（ａ）：比較例２、（ｂ）：実施例１、（ｃ）：実施例２、（ｄ）：実施例３、（ｅ）：実施例４、（ｆ）：実施例５、（ｇ）：比較例１）である。The graph which showed the X-ray-diffraction pattern analysis with respect to the titanium oxide content in the photocatalyst agent of one embodiment by this invention ((a): Comparative example 2, (b): Example 1, (c): Example 2, ( d): Example 3, (e): Example 4, (f): Example 5, (g): Comparative Example 1). 本発明による一実施態様の光触媒剤内の酸化チタン含量に対する波長吸収を示したグラフ（（ａ）：比較例１、（ｂ）：実施例５、（ｃ）：実施例４、（ｄ）：実施例２、（ｅ）：比較例２）である。The graph which showed the wavelength absorption with respect to the titanium oxide content in the photocatalyst agent of one embodiment by this invention ((a): Comparative example 1, (b): Example 5, (c): Example 4, (d): Example 2, (e): Comparative Example 2). 本発明による一実施態様の酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）接合構造の光触媒剤の気体状での光触媒分解効率を示したグラフ（−■−：比較例２、−●−：比較例１、−▲−：実施例１、−▼−：実施例２、−☆−：実施例３、−△−：実施例４、−▽−：実施例５）である。The graph which showed the photocatalytic decomposition efficiency in the gaseous form of the photocatalyst agent of the titanium oxide iron oxide titanate (FeTiO3) joint structure of one embodiment by this invention (-■-: Comparative example 2,-●-: Comparative example 1, -▲-: Example 1,-▼-: Example 2,-☆-: Example 3, -Δ-: Example 4,-▽-: Example 5). 本発明による一実施例による酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）接合構造の光触媒剤の気体状での有機物分解時に生成される二酸化炭素量による光触媒効率を示したグラフ（−■−：比較例２、−●−：比較例１、−▲−：実施例１、−▼−：実施例２、−☆−：実施例３、−△−：実施例４、−▽−：実施例５）である。The graph (-■-: Comparative example 2) which showed the photocatalytic efficiency by the amount of the carbon dioxide produced | generated at the time of organic substance decomposition | disassembly at the gaseous state of the photocatalyst agent of the titanium oxide * iron titanate (FeTiO3) junction structure by one Example by this invention ,-●-: Comparative Example 1,-▲-: Example 1,-▼-: Example 2,-☆-: Example 3, -Δ-: Example 4,-▽-: Example 5) is there. 本発明による酸化チタン・チタン酸鉄（ＦｅＴｉＯ３）接合構造の光触媒剤の水溶液状での有機物分解時に４−クロロフェノールが分解されて変化した濃度による光触媒効率を示したグラフ（−■−：比較例１、−●−：実施例２、−▲−：実施例３、−▼−：実施例４、−★−：実施例５、ｃ ０ ：４−クロロフェノールの初期濃度、ｃ：４−クロロフェノールの残留濃度）である。The graph (-■-: Comparative example) which showed the photocatalyst efficiency by the density | concentration which 4-chlorophenol decomposed | disassembled and decomposed | disassembled at the time of organic substance decomposition | disassembly at the time of aqueous solution decomposition | disassembly of the photocatalyst agent of the titanium oxide iron oxide titanate (FeTiO3) structure by this invention 1, - ● -: example 2, - ▲ -: example 3, - ▼ -: example 4, - ★ -: example 5, c 0: initial concentration of 4-chlorophenol, c: 4-chloro Residual concentration of phenol ).

Claims (9)

ＦｅＴｉＯ３、Ｆｅ２Ｔｉ３Ｏ９、Ｆｅ２Ｔｉ４Ｏ１１、Ｆｅ２ＴｉＯ４、Ｆｅ２ＴｉＯ５、Ｆｅ３Ｔｉ３Ｏ１０、ＦｅＴｉ２．６０３Ｏ０．３５及びＦｅＴｉ５Ｏ１０からなる群から選択されるいずれか一つまたはそれらの混合であるチタン酸鉄とアナターゼ結晶構造の酸化チタンが接合されている構造を有し、内部がチタン酸鉄粒子で構成されてその粒子表面に酸化チタンが接合され、酸化チタンがチタン酸鉄を完全に取り囲むかまたは部分的に取り囲む構造を有する酸化チタン（ＴｉＯ２）−チタン酸鉄（ＦｅｘＴｉｙＯｎ）光触媒剤。 A group consisting of FeTiO 3 , Fe 2 Ti 3 O 9 , Fe 2 Ti 4 O 11 , Fe 2 TiO 4 , Fe 2 TiO 5 , Fe 3 Ti 3 O 10 , FeTi 2.603 O 0.35 and FeTi 5 O 10. The structure has a structure in which iron titanate, which is any one selected from these, or a mixture thereof, and titanium oxide of anatase crystal structure are joined, and the inside is composed of iron titanate particles, and titanium oxide is formed on the particle surface. There are bonded, titanium oxide titanium oxide or have partially surrounding structure completely surrounds the iron titanate (TiO 2) - titanium iron (Fe x Ti y O n) a photocatalyst agent. 前記光触媒剤に使用される酸化チタンの粒子径が、１〜１０００ｎｍであることを特徴とする、請求項１に記載の酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤。 2. The photocatalyst having a titanium oxide / iron titanate junction structure according to claim 1, wherein a particle diameter of titanium oxide used in the photocatalyst is 1 to 1000 nm. 前記光触媒剤に使用されるチタン酸鉄の粒子径が、１〜１００００ｎｍであることを特徴とする、請求項１に記載の酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤。 2. The photocatalyst agent having a titanium oxide / iron titanate junction structure according to claim 1, wherein the particle size of iron titanate used in the photocatalyst agent is 1 to 10,000 nm. 前記光触媒剤の酸化チタンの含量が、光触媒剤全体に対して２０〜９９ｍｏｌ％であることを特徴とする、請求項１に記載の酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤。 2. The photocatalyst agent having a titanium oxide / iron titanate junction structure according to claim 1, wherein the content of titanium oxide in the photocatalyst agent is 20 to 99 mol% with respect to the entire photocatalyst agent. アルコール溶媒にチタン酸鉄粉末を添加した後、前記チタン酸鉄粉末溶液に硝酸及び蒸留水を添加、並びに撹拌してチタン酸鉄分散溶液を製造する工程（工程１）、前記工程１で製造されたチタン酸鉄分散溶液にチタンアルコキシドを添加して室温で撹拌しながら溶媒を除去して非晶質酸化チタン・チタン酸鉄を製造する工程（工程２）及び、前記工程２で生成された非晶質な酸化チタンとチタン酸鉄の接合構造を乾燥させた後、熱処理を遂行してアナターゼ結晶構造を有する酸化チタンとチタン酸鉄の接合構造に結晶化させる工程（工程３）を含んでなる、請求項１に記載の酸化チタン・チタン酸鉄接合構造を有する光触媒剤の製造方法。 After the iron titanate powder is added to the alcohol solvent, nitric acid and distilled water are added to the iron titanate powder solution and stirred to produce the iron titanate dispersion solution (step 1). A step of producing amorphous titanium oxide / iron titanate by adding titanium alkoxide to the iron titanate dispersion and removing the solvent while stirring at room temperature; A step (step 3) of drying the crystalline titanium oxide-iron titanate joint structure and then performing heat treatment to crystallize the titanium oxide-iron titanate joint structure having an anatase crystal structure. The manufacturing method of the photocatalyst agent which has a titanium oxide and iron titanate junction structure of Claim 1. 前記工程１のアルコール溶媒が、エチルアルコール、プロパノール、２−プロパノール、ブタノールまたはそれらの混合溶媒であることを特徴とする、請求項５に記載の製造方法。 6. The production method according to claim 5, wherein the alcohol solvent in step 1 is ethyl alcohol, propanol, 2-propanol, butanol or a mixed solvent thereof. 前記工程１のチタン酸鉄粉末が、ＦｅＴｉＯ３、Ｆｅ２Ｔｉ３Ｏ９、Ｆｅ２Ｔｉ４Ｏ１１、Ｆｅ２ＴｉＯ４、Ｆｅ２ＴｉＯ５、Ｆｅ３Ｔｉ３Ｏ１０、ＦｅＴｉ２．６０３Ｏ０．３５及びＦｅＴｉ５Ｏ１０からなる群から選択されるいずれか一つまたはそれらの混合であることを特徴とする、請求項５に記載の製造方法。 The iron titanate powder of Step 1 is FeTiO 3 , Fe 2 Ti 3 O 9 , Fe 2 Ti 4 O 11 , Fe 2 TiO 4 , Fe 2 TiO 5 , Fe 3 Ti 3 O 10 , FeTi 2.603 O 0. The method according to claim 5, which is any one selected from the group consisting of .35 and FeTi 5 O 10 or a mixture thereof. 前記工程２のチタンアルコキシドが、エトキシド、ブトキシドまたはイソプロポキシドであることを特徴とする、請求項５に記載の製造方法。 6. The production method according to claim 5, wherein the titanium alkoxide in the step 2 is ethoxide, butoxide or isopropoxide. 前記工程３の熱処理温度が、４００〜５００℃であることを特徴とする、請求項５に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 5, wherein the heat treatment temperature in the step 3 is 400 to 500 ° C. 6.
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