JP6061872B2 - 酸化チタンメソ結晶 - Google Patents
酸化チタンメソ結晶 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6061872B2 JP6061872B2 JP2013556429A JP2013556429A JP6061872B2 JP 6061872 B2 JP6061872 B2 JP 6061872B2 JP 2013556429 A JP2013556429 A JP 2013556429A JP 2013556429 A JP2013556429 A JP 2013556429A JP 6061872 B2 JP6061872 B2 JP 6061872B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- titanium oxide
- crystal
- average
- tif
- mesocrystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 202
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 192
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 96
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 34
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 32
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 claims description 30
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 30
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 229910017855 NH 4 F Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 5
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 69
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 28
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 21
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 15
- 229910010342 TiF4 Inorganic materials 0.000 description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 10
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 10
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 10
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 9
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 9
- WLOKFRZXOVZGIN-UHFFFAOYSA-N 2-(3-methylthiopropyl)malic acid Chemical compound CSCCCC(O)(C(O)=O)CC(O)=O WLOKFRZXOVZGIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- WXNZTHHGJRFXKQ-UHFFFAOYSA-N 4-chlorophenol Chemical compound OC1=CC=C(Cl)C=C1 WXNZTHHGJRFXKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 description 7
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 7
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 7
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 6
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- XROWMBWRMNHXMF-UHFFFAOYSA-J titanium tetrafluoride Chemical compound [F-].[F-].[F-].[F-].[Ti+4] XROWMBWRMNHXMF-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 6
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 5
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 5
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 4
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 3
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 2
- 230000010718 Oxidation Activity Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 2
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- MTXQKSQYMREAGJ-UHFFFAOYSA-N (4-methylsulfanylphenyl)methanol Chemical compound CSC1=CC=C(CO)C=C1 MTXQKSQYMREAGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NQTSTBMCCAVWOS-UHFFFAOYSA-N 1-dimethoxyphosphoryl-3-phenoxypropan-2-one Chemical compound COP(=O)(OC)CC(=O)COC1=CC=CC=C1 NQTSTBMCCAVWOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000283283 Orcinus orca Species 0.000 description 1
- 230000010757 Reduction Activity Effects 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 238000000089 atomic force micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000002003 electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002073 fluorescence micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 229910001867 inorganic solvent Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003049 inorganic solvent Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000005580 one pot reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229940038504 oxygen 100 % Drugs 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000001055 reflectance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000985 reflectance spectrum Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 230000025600 response to UV Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000000101 transmission high energy electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
- B01J37/031—Precipitation
- B01J37/035—Precipitation on carriers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
- B01J37/088—Decomposition of a metal salt
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/04—Oxides; Hydroxides
- C01G23/047—Titanium dioxide
- C01G23/053—Producing by wet processes, e.g. hydrolysing titanium salts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/60—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape characterised by shape
- C30B29/605—Products containing multiple oriented crystallites, e.g. columnar crystallites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
- C30B7/02—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions by evaporation of the solvent
- C30B7/04—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions by evaporation of the solvent using aqueous solvents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/12—Oxidising
- B01J37/14—Oxidising with gases containing free oxygen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geology (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
項1.平均幅の平均厚みに対する比(平均幅/平均厚み)が10〜100であり、比表面積が10m2/g以上である、酸化チタンメソ結晶。
項2.平均幅が3〜5μmである、項1に記載の酸化チタンメソ結晶。
項3.平均厚みが50〜300nmである、項1又は2に記載の酸化チタンメソ結晶。
項4.アナターゼ型酸化チタンナノ結晶の集合体である、項1〜3のいずれかに記載の酸化チタンメソ結晶。
項5.単結晶である、項1〜4のいずれかに記載の酸化チタンメソ結晶。
項6.板状である項1〜5のいずれかに記載の酸化チタンメソ結晶。
項7.TiF4、NH4NO3、NH4F及び水を含み、且つ、TiF4とNH4NO3との含有比率が1:4〜15(モル比)であり、TiF4とNH4Fとの含有比率が1:1〜9(モル比)である前駆体水溶液を、酸素雰囲気下400〜700℃の条件下に焼成する工程を備える、項1〜6のいずれかに記載の酸化チタンメソ結晶の製造方法。
項8.TiF4、NH4NO3、NH4F及び水を含み、且つ、TiF4とNH4NO3との含有比率が1:4〜15(モル比)であり、TiF4とNH4Fとの含有比率が1:1〜9(モル比)である前駆体水溶液を、空気雰囲気又は酸素雰囲気下250〜700℃の条件下に焼成した後に、酸素雰囲気下400〜700℃の条件下に焼成する工程を備える、項1〜6のいずれかに記載の酸化チタンメソ結晶の製造方法。
項9.機能性材料の表面に、項1〜6のいずれかに記載の酸化チタンメソ結晶からなる層が形成された複合材料。
項10.平均幅の平均厚みに対する比(平均幅/平均厚み)が10〜100である、NH 4TiOF3結晶。
項11.TiF4、NH4NO3、NH4F及び水を含み、且つ、TiF4とNH4NO 3との含有比率が1:4〜15(モル比)であり、TiF4とNH4Fとの含有比率が1:1〜9(モル比)である前駆体水溶液を、空気雰囲気下250〜300℃の条件下に焼成する工程を備える、項10に記載のNH4TiOF3結晶の製造方法。
本発明の酸化チタンメソ結晶は、平均幅の平均厚みに対する比(平均幅/平均厚み)が10〜100であり、比表面積が10m2/g以上である。
上記説明した本発明の酸化チタンメソ結晶は、後述のように、本発明のNH4TiOF 3結晶を用いて、トポタクティック反応により得ることができる。このトポタクティック反応においては、結晶の形状はほぼ維持される(非特許文献1等参照)ので、結晶の形状は本発明の酸化チタンメソ結晶と同様である。具体的には、以下のとおりである。
本発明の酸化チタンメソ結晶は、TiF4、NH4NO3、NH4F及び水を含み、且つ、TiF4とNH4NO3との含有比率が1:4〜15(モル比)であり、TiF4とNH4Fとの含有比率が1:1〜9(モル比)である前駆体水溶液を、空気雰囲気又は酸素雰囲気下250〜700℃の条件下に焼成した後に、酸素雰囲気下400〜700℃の条件下に焼成する工程を備える方法により、製造することができる。
本発明の酸化チタンメソ結晶は、上記のように、比表面積が大きいとともに、酸化チタンナノ結晶を規則的に配列したものであり、且つ、サイズも大きく凝集を抑制できることから、光触媒活性、フォトルミネッセンス特性、光誘起電荷分離特性が高く、導電性も高いものである。また、本発明によれば、非常に簡便な方法で酸化チタンメソ結晶を製造することができるため、大量生産性にも優れる。そのため、環境浄化光触媒、水素発生光触媒、色素増感太陽電池、リチウムイオンバッテリー等、種々様々な用途に適用することが可能である。
実施例1:400℃焼成(Meso-TiO 2 -400)
まず、TiF4、NH4NO3、NH4を含む前駆体水溶液(組成はモル比で、TiF 4:NH4NO3:NH4:H2O=1:6.6:4:117)からなる液層を、シリコン基板に形成した。具体的には、前駆体水溶液を基板上に滴下した。液層の厚みは、1mm以下となるようにした。シリコン基板上に形成した液層を、空気雰囲気下250℃で2時間焼結することで、シリコン基板上にNH4TiOF3結晶を形成した。その後、酸素雰囲気(酸素100%)下400℃で8時間焼成することで、シリコン基板上に実施例1の酸化チタンメソ結晶を形成した。なお、前駆体水溶液に使用した原料はいずれも市販品を使用した。
酸素雰囲気下での焼成温度を500℃とすること以外は実施例1と同様に、実施例2のNH4TiOF3結晶及び酸化チタンメソ結晶を作製した。
酸素雰囲気下での焼成温度を600℃とすること以外は実施例1と同様に、実施例3のNH4TiOF3結晶及び酸化チタンメソ結晶を作製した。
酸素雰囲気下での焼成温度を700℃とすること以外は実施例1と同様に、実施例4のNH4TiOF3結晶及び酸化チタンメソ結晶を作製した。
前駆体水溶液において、TiF4:NH4NO3=1:9(モル比)とすること以外は実施例2と同様に、実施例5の酸化チタンメソ結晶を作製した。
前駆体水溶液において、TiF4:NH4F=1:2(モル比)とすること以外は実施例2と同様に、実施例6の酸化チタンメソ結晶を作製した。
前駆体水溶液において、TiF4:NH4F=1:8(モル比)とすること以外は実施例2と同様に、実施例7の酸化チタンメソ結晶を作製した。
非特許文献6に従い、比較例1の酸化チタンナノ結晶を作製した。この試料は、酸素雰囲気下、600℃で8時間焼成した。
まず、TiF4を含む前駆体水溶液(組成はモル比で、TiF4:H2O=1:117)からなる液層を、シリコン基板に形成した。その後、シリコン基板上に形成した液層を、空気雰囲気下500℃で2時間焼結した。さらに、酸素雰囲気下500℃で8時間焼成し、比較例2の酸化チタン多結晶を得た。
非特許文献7に従い、比較例3の酸化チタンマイクロ結晶を作製した。この試料は、酸素雰囲気下、600℃で8時間焼成した。
酸素雰囲気下での焼成温度を300℃とすること以外は実施例1と同様に、比較例4の酸化チタン結晶を作製した。
酸素雰囲気下での焼成温度を800℃とすること以外は実施例1と同様に、比較例5の酸化チタン結晶を作製した。
前駆体水溶液において、NH4NO3を使用しない(TiF4:NH4NO3=1:0(モル比))こと以外は実施例2と同様に、比較例6の結晶を作製した。
前駆体水溶液において、TiF4:NH4NO3=1:3(モル比)とすること以外は実施例2と同様に、比較例7の結晶を作製した。
前駆体水溶液において、TiF4:NH4NO3=1:20(モル比)とすること以外は実施例2と同様に、比較例8の結晶を作製した。
前駆体水溶液において、NH4Fを使用しない(TiF4:NH4F=1:0(モル比))こと以外は実施例2と同様に、比較例9の結晶を作製した。
前駆体水溶液において、TiF4:NH4F=1:10(モル比)とすること以外は実施例2と同様に、比較例10の結晶を作製した。
酸素雰囲気下での焼成温度を250℃とすること以外は実施例1と同様に、比較例11の酸化チタン結晶を作製した。
試験例1:比表面積
実施例1〜4及び比較例1〜5の結晶の比表面積をBET法により測定した。結果を表1に示す。
実施例1〜4及び比較例1〜5の結晶の細孔径及び細孔容積をBJH法により測定した。結果を表1に示す。
実施例1〜3及び比較例4、5及び11の結晶の特性を粉末X線回折(XRD)により測定した。また、実施例1〜4及び比較例1〜5の結晶について、X線回折ピークから、シェラーの式を用いて、各結晶を構成する酸化チタンナノ結晶の粒子径を評価した。結果を表1及び図4に示す。
実施例2の結晶の特性を走査型電子顕微鏡(SEM)及び透過型電子顕微鏡(TEM)により観察した。結果を図7〜8に示す。
エネルギー分散型X線分析(EDX)により、実施例2の酸化チタンメソ結晶の元素分析を行った。その結果、窒素、フッ素等のような酸化チタンの構成元素以外の元素は検出されなかった。
p−クロロフェノールの光触媒酸化を測定した。
Cr6+の光触媒還元を測定した。
ローダミンB(RhB)の光触媒酸化を測定した。
電荷分離状態の寿命を評価するため、時間分解反射分光法を行った。この測定は、光触媒反応の効率の評価基準である。
光生成した電子と正孔の再結合により、はっきりとしたフォトルミネッセンスが得られる。酸化チタンのフォトルミネッセンス特性を評価するため、単一粒子蛍光分光を行った。蛍光分光は、高い空間分解能で表面反応を観測することができる強力な手法である。
光誘起電荷分離特性を評価するため、UV光源を備えた電流計測AFM測定を行った。
まず、TiF4、NH4NO3、NH4を含む前駆体水溶液(組成はモル比で、TiF 4:NH4NO3:NH4:H2O=1:6.6:4:117)からなる液層を、ITO膜基板に形成した。具体的には、前駆体水溶液を基板上に滴下した。液層の厚みは、1mm以下となるようにした。ITO基板上に形成した液層を、空気雰囲気下400℃で2時間焼結することで、シリコン基板上に酸化チタンメソ結晶を形成した。その後、酸素雰囲気下400℃で8時間焼成することで、ITO基板上に実施例1の酸化チタンメソ結晶を形成した。
Claims (15)
- 平均幅の平均厚みに対する比(平均幅/平均厚み)が10〜100であり、比表面積が10m2/g以上である、酸化チタンメソ結晶。
(ここで、平均幅は、その結晶の表面が正方形又は長方形である板状結晶と見立てた場合に、見立てた正方形又は長方形の辺の平均値をいい、平均厚みは、板状結晶の場合はその厚みの平均値、板状でない場合は板状結晶と見立てた場合の厚みの平均値をいう。) - 主な結晶面が[001]面である表面を有し、その表面の平均幅の平均厚みに対する比(平均幅/平均厚み)が10〜100であり、比表面積が10m 2 /g以上である、酸化チタンメソ結晶。
- 平均幅が2〜8μmである、請求項1又は2に記載の酸化チタンメソ結晶。
- 平均厚みが50〜300nmである、請求項1〜3のいずれかに記載の酸化チタンメソ結晶。
- アナターゼ型酸化チタンナノ結晶の集合体である、請求項1〜4のいずれかに記載の酸化チタンメソ結晶。
- 単結晶である、請求項1〜5のいずれかに記載の酸化チタンメソ結晶。
- 板状である請求項1〜6のいずれかに記載の酸化チタンメソ結晶。
- TiF4、NH4NO3、NH4F及び水を含み、且つ、TiF4とNH4NO3との含有比率が1:4〜15(モル比)であり、TiF4とNH4Fとの含有比率が1:1〜9(モル比)である前駆体水溶液を、酸素雰囲気下400〜700℃の条件下に焼成する工程を備える、請求項1〜7のいずれかに記載の酸化チタンメソ結晶の製造方法。
- TiF4、NH4NO3、NH4F及び水を含み、且つ、TiF4とNH4NO3との含有比率が1:4〜15(モル比)であり、TiF4とNH4Fとの含有比率が1:1〜9(モル比)である前駆体水溶液を、空気雰囲気又は酸素雰囲気下250〜700℃の条件下に焼成した後に、酸素雰囲気下400〜700℃の条件下に焼成する工程を備える、請求項1〜7のいずれかに記載の酸化チタンメソ結晶の製造方法。
- 前記前駆体水溶液からなる液層を基板上に形成させた後に焼成する、請求項8又は9に記載の酸化チタンメソ結晶の製造方法。
- 基板の表面に、請求項1〜7のいずれかに記載の酸化チタンメソ結晶からなる層が形成された複合材料。
- 前記基板が、スズドープ酸化インジウム(ITO)又はフッ素ドープ酸化スズ(FTO)である請求項11に記載の複合材料。
- 平均幅の平均厚みに対する比(平均幅/平均厚み)が10〜100である、NH4TiOF3結晶。
(ここで、平均幅は、その結晶の表面が正方形又は長方形である板状結晶と見立てた場合に、見立てた正方形又は長方形の辺の平均値をいい、平均厚みは、板状結晶の場合はその厚みの平均値、板状でない場合は板状結晶と見立てた場合の厚みの平均値をいう。) - TiF4、NH4NO3、NH4F及び水を含み、且つ、TiF4とNH4NO3との含有比率が1:4〜15(モル比)であり、TiF4とNH4Fとの含有比率が1:1〜9(モル比)である前駆体水溶液を、空気雰囲気下250〜300℃の条件下に焼成する工程
を備える、請求項13に記載のNH4TiOF3結晶の製造方法。 - 前記前駆体水溶液からなる液層を基板上に形成させた後に焼成する、請求項14に記載のNH 4 TiOF 3 結晶の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012018148 | 2012-01-31 | ||
JP2012018148 | 2012-01-31 | ||
PCT/JP2013/051972 WO2013115213A1 (ja) | 2012-01-31 | 2013-01-30 | 酸化チタンメソ結晶 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2013115213A1 JPWO2013115213A1 (ja) | 2015-05-11 |
JP6061872B2 true JP6061872B2 (ja) | 2017-01-18 |
Family
ID=48905246
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013556429A Active JP6061872B2 (ja) | 2012-01-31 | 2013-01-30 | 酸化チタンメソ結晶 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6061872B2 (ja) |
WO (1) | WO2013115213A1 (ja) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103787408B (zh) * | 2014-01-14 | 2015-09-09 | 华中科技大学 | 一种三氟氧钛酸铵的制备方法 |
CN104058453B (zh) * | 2014-06-19 | 2015-07-15 | 浙江大学 | 一种尺寸可控的球形锐钛矿型TiO2介晶及其制备方法 |
JP6802474B2 (ja) * | 2016-04-28 | 2020-12-16 | 富士通株式会社 | 光化学電極、光化学電極の製造方法 |
EP3632558A4 (en) | 2017-05-31 | 2021-03-17 | Furukawa Electric Co., Ltd. | PHOTOCATALYZER STRUCTURE, PHOTOCATALYZER STRUCTURE COMPOSITION, PHOTOCATALYZER COATING MATERIAL, PHOTOCATALYZER STRUCTURE PRODUCTION PROCESS AND ALDEHYD DECOMPOSITION PROCESS |
CN110769930B (zh) | 2017-05-31 | 2023-08-04 | 古河电气工业株式会社 | 水蒸气重整用催化剂结构体、具备该水蒸气重整用催化剂结构体的重整装置以及水蒸气重整用催化剂结构体的制造方法 |
AU2018276617B2 (en) | 2017-05-31 | 2021-03-25 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Functional structure and production method for functional structure |
JP7382827B2 (ja) | 2017-05-31 | 2023-11-17 | 古河電気工業株式会社 | 排気ガス浄化用酸化触媒構造体及びその製造方法、自動車の排気ガス処理装置、触媒成形体、並びに気体浄化方法 |
WO2018221692A1 (ja) | 2017-05-31 | 2018-12-06 | 国立大学法人北海道大学 | 機能性構造体及び機能性構造体の製造方法 |
EP3632547A4 (en) | 2017-05-31 | 2020-12-16 | Furukawa Electric Co., Ltd. | CATALYST STRUCTURE FOR CATALYTIC CRACKING OR HYDRODESULFURATION, DEVICE FOR CATALYTIC CRACKING AND HYDRODESULFURATION DEVICE USING THE ABOVE CATALYST STRUCTURE AND MANUFACTURING PROCESSES FOR HYDRODESULFURATION |
JP7306990B2 (ja) | 2017-05-31 | 2023-07-11 | 古河電気工業株式会社 | Coシフトもしくは逆シフト触媒構造体及びその製造方法、coシフトまたは逆シフト反応装置、二酸化炭素と水素の製造方法、並びに一酸化炭素と水の製造方法 |
US11161101B2 (en) | 2017-05-31 | 2021-11-02 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Catalyst structure and method for producing the catalyst structure |
JP7316934B2 (ja) | 2017-05-31 | 2023-07-28 | 古河電気工業株式会社 | 水素化脱硫用触媒構造体、該触媒構造体を備える水素化脱硫装置及び水素化脱硫用触媒構造体の製造方法 |
AU2018277967B2 (en) | 2017-05-31 | 2021-05-27 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Functional structure and production method for functional structure |
EP3632539A4 (en) | 2017-05-31 | 2021-01-06 | Furukawa Electric Co., Ltd. | METHANOL REFORMING CATALYST STRUCTURE, METHANOL REFORMER, MANUFACTURING METHOD FOR METHANOL REFORMING CATALYST STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD FOR AT LEAST ONE OLEFIN AND ONE AROMATIC HYDROCARBON |
JPWO2018221690A1 (ja) | 2017-05-31 | 2020-05-21 | 国立大学法人北海道大学 | 機能性構造体及び機能性構造体の製造方法 |
WO2019054474A1 (ja) | 2017-09-15 | 2019-03-21 | 国立研究開発法人科学技術振興機構 | チタン酸アルカリ土類金属結晶積層体 |
JP7247792B2 (ja) * | 2019-07-03 | 2023-03-29 | 住友大阪セメント株式会社 | 酸化チタン粉体、並びに、それを用いた分散液および化粧料 |
CN111450878B (zh) * | 2020-05-08 | 2023-03-28 | 河南城建学院 | 一种基于TiO2介晶的单原子Ir脱硝催化剂及制备方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AUPR113700A0 (en) * | 2000-10-31 | 2000-11-23 | Australian Nuclear Science & Technology Organisation | Transition metal oxide compositions |
JP4360467B2 (ja) * | 2003-11-20 | 2009-11-11 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 強誘電体メソ結晶担持薄膜及びその製造方法 |
JP4997569B2 (ja) * | 2007-09-14 | 2012-08-08 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | ナノ結晶集積TiO2及びその作製方法 |
JP5137668B2 (ja) * | 2008-04-17 | 2013-02-06 | 花王株式会社 | 結晶性メソポーラスチタニア |
JP5532305B2 (ja) * | 2010-01-08 | 2014-06-25 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 金属酸化物ナノ結晶の製造方法、金属酸化物ナノ結晶配列膜の作製方法、金属酸化物ナノ結晶配列膜被覆基板及びその製造方法 |
-
2013
- 2013-01-30 WO PCT/JP2013/051972 patent/WO2013115213A1/ja active Application Filing
- 2013-01-30 JP JP2013556429A patent/JP6061872B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013115213A1 (ja) | 2013-08-08 |
JPWO2013115213A1 (ja) | 2015-05-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6061872B2 (ja) | 酸化チタンメソ結晶 | |
Zhao et al. | Structure, synthesis, and applications of TiO2 nanobelts | |
Fan et al. | Solvothermal synthesis of hierarchical TiO2 nanostructures with tunable morphology and enhanced photocatalytic activity | |
He et al. | Z-scheme SnO2− x/g-C3N4 composite as an efficient photocatalyst for dye degradation and photocatalytic CO2 reduction | |
Wen et al. | Photocatalysis fundamentals and surface modification of TiO2 nanomaterials | |
You et al. | CdS nanoparticles/CeO2 nanorods composite with high-efficiency visible-light-driven photocatalytic activity | |
Kong et al. | Electrodeposited Ag nanoparticles on TiO2 nanorods for enhanced UV visible light photoreduction CO2 to CH4 | |
Paul et al. | Investigation of the optical property and photocatalytic activity of mixed phase nanocrystalline titania | |
Han et al. | Porous SnO 2 nanowire bundles for photocatalyst and Li ion battery applications | |
Bian et al. | A nanocomposite superstructure of metal oxides with effective charge transfer interfaces | |
Zhang et al. | Anatase TiO2 nanoparticles immobilized on ZnO tetrapods as a highly efficient and easily recyclable photocatalyst | |
Fang et al. | On the unusual properties of anatase TiO2 exposed by highly reactive facets | |
Tang et al. | Hierarchical TiO2 nanoflakes and nanoparticles hybrid structure for improved photocatalytic activity | |
JP6297095B2 (ja) | 金属酸化物メソ結晶及びその製造方法 | |
Hou et al. | TiO 2 nanotube/Ag–AgBr three-component nanojunction for efficient photoconversion | |
Kondalkar et al. | Microwave-assisted rapid synthesis of highly porous TiO2 thin films with nanocrystalline framework for efficient photoelectrochemical conversion | |
Wu et al. | Solvothermal fabrication of La-WO3/SrTiO3 heterojunction with high photocatalytic performance under visible light irradiation | |
Jedsukontorn et al. | Facile preparation of defective black TiO2 through the solution plasma process: Effect of parametric changes for plasma discharge on its structural and optical properties | |
Guo et al. | The effects of solvent on photocatalytic properties of Bi2WO6/TiO2 heterojunction under visible light irradiation | |
Kuang et al. | Ti3+ self-doped rutile/anatase/TiO2 (B) mixed-crystal tri-phase heterojunctions as effective visible-light-driven photocatalysts | |
Huang et al. | Effects of N and F doping on structure and photocatalytic properties of anatase TiO 2 nanoparticles | |
Ji et al. | Interfacial insights into 3D plasmonic multijunction nanoarchitecture toward efficient photocatalytic performance | |
Wang et al. | Promoting charge separation in semiconductor nanocrystal superstructures for enhanced photocatalytic activity | |
Wu et al. | Enhanced photocatalytic activity of palladium decorated TiO2 nanofibers containing anatase-rutile mixed phase | |
Zhang et al. | Three-dimensional TiO 2 nanotube arrays combined with gC 3 N 4 quantum dots for visible light-driven photocatalytic hydrogen production |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160112 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160712 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20160809 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20160809 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20160907 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161019 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161122 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161213 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6061872 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |