JPH07313884A - 水の光分解用触媒及びそれを用いた水素の製造方法 - Google Patents
水の光分解用触媒及びそれを用いた水素の製造方法Info
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- JPH07313884A JPH07313884A JP6133593A JP13359394A JPH07313884A JP H07313884 A JPH07313884 A JP H07313884A JP 6133593 A JP6133593 A JP 6133593A JP 13359394 A JP13359394 A JP 13359394A JP H07313884 A JPH07313884 A JP H07313884A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 水溶液中で安定に働き、しかも太陽光で効率
よく水素を製造することのできる水の光分解用触媒、及
びそれを用いた水素製造方法を提供する。 【構成】 Ptを0.05〜5重量%担持したCd1-X
ZnX S(ただし、0≦X≦1.0 である。)からなる半
導体を陽イオン交換性層状化合物又は陰イオン交換性層
状化合物に包接してなる水の光分解用触媒であり、太陽
光により励起されて水を分解し、水素を製造する。
よく水素を製造することのできる水の光分解用触媒、及
びそれを用いた水素製造方法を提供する。 【構成】 Ptを0.05〜5重量%担持したCd1-X
ZnX S(ただし、0≦X≦1.0 である。)からなる半
導体を陽イオン交換性層状化合物又は陰イオン交換性層
状化合物に包接してなる水の光分解用触媒であり、太陽
光により励起されて水を分解し、水素を製造する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水の光分解用触媒及び
それを用いた水素の製造方法に関し、特に太陽光によっ
て効率良く水を光分解する触媒及びそれを用いた水素の
製造方法に関する。
それを用いた水素の製造方法に関し、特に太陽光によっ
て効率良く水を光分解する触媒及びそれを用いた水素の
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
半導体を電極として用い、水を光分解することにより水
素を製造する方法が見出され、光エネルギーを化学エネ
ルギーに変換する方法が提案されている。このように、
水を水素と酸素に光分解することのできる半導体の代表
的なものとして、TiO2 及びSrTiO3 等が知られ
ている。
半導体を電極として用い、水を光分解することにより水
素を製造する方法が見出され、光エネルギーを化学エネ
ルギーに変換する方法が提案されている。このように、
水を水素と酸素に光分解することのできる半導体の代表
的なものとして、TiO2 及びSrTiO3 等が知られ
ている。
【0003】しかしながら、それらの半導体はいずれも
3eV以上の大きいバンドギャップを有するため、太陽
光はほとんど利用できないという問題がある。太陽エネ
ルギーの利用効率の向上のためには、3eV未満のバン
ドギャップを有する半導体が望まれるが、一般的にバン
ドギャップの小さい半導体は触媒活性が小さく、また溶
液中で溶解しやすいため、化学的な安定性に劣るという
欠点がある。
3eV以上の大きいバンドギャップを有するため、太陽
光はほとんど利用できないという問題がある。太陽エネ
ルギーの利用効率の向上のためには、3eV未満のバン
ドギャップを有する半導体が望まれるが、一般的にバン
ドギャップの小さい半導体は触媒活性が小さく、また溶
液中で溶解しやすいため、化学的な安定性に劣るという
欠点がある。
【0004】したがって、本発明の目的は、水溶液中で
安定に働き、しかも太陽光で効率よく水素を製造するこ
とのできる水の光分解用触媒、及びそれを用いた水素製
造方法を提供することである。
安定に働き、しかも太陽光で効率よく水素を製造するこ
とのできる水の光分解用触媒、及びそれを用いた水素製
造方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、太陽光によって励起される白金を
担持した半導体を、陽イオン交換性層状化合物又は陰イ
オン交換性層状化合物に包接したものを水の光分解用触
媒として利用すれば、アルカリ化合物又はアルコール等
の水溶液中で安定であるとともに、太陽光によって効率
よく水を光分解し、水素を製造することができることを
発見し、本発明を完成した。
の結果、本発明者は、太陽光によって励起される白金を
担持した半導体を、陽イオン交換性層状化合物又は陰イ
オン交換性層状化合物に包接したものを水の光分解用触
媒として利用すれば、アルカリ化合物又はアルコール等
の水溶液中で安定であるとともに、太陽光によって効率
よく水を光分解し、水素を製造することができることを
発見し、本発明を完成した。
【0006】すなわち、本発明の水の光分解用触媒は、
太陽光により励起される半導体を陽イオン交換性層状化
合物又は陰イオン交換性層状化合物に包接してなり、前
記半導体がPtを0.05〜5重量%担持したCd1-X
ZnX S(ただし、0≦X≦1.0 である。)からなるこ
とを特徴とする。
太陽光により励起される半導体を陽イオン交換性層状化
合物又は陰イオン交換性層状化合物に包接してなり、前
記半導体がPtを0.05〜5重量%担持したCd1-X
ZnX S(ただし、0≦X≦1.0 である。)からなるこ
とを特徴とする。
【0007】また、太陽光により励起される半導体を陽
イオン交換性層状化合物又は陰イオン交換性層状化合物
に包接してなる光分解用触媒を水溶液に添加し、前記水
溶液に光を照射することによって分解し、もって水素を
製造する本発明の水素製造方法は、前記水溶液がアルカ
リ化合物及び/又はアルコールを含有し、前記半導体が
Ptを0.05〜5重量%担持したCd1-X ZnX S
(ただし、0≦X≦1.0である。)からなり、前記陽イ
オン交換性層状化合物が、H2 Ti4 O9 、H4Nb6
O17、HBiNb2 O7 、H2 La2 Ti3 O10 及び
HNb3 O8 からなる群から選ばれた少なくとも1種の
化合物からなり、前記陰イオン交換性層状化合物が、
[M(II)1-Y M(III) Y (OH)2 ](CO3 )
Y/2 (ただし、M(II)は、Mg2+、Zn2+、Cu2+、N
i2+及びCo2+からなる群から選ばれた少なくとも1種
の金属であり、M(III) は、Al3+、Cr3+及びFe3+
からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属であり、
0.17≦Y≦0.33である。)からなることを特徴とする。
イオン交換性層状化合物又は陰イオン交換性層状化合物
に包接してなる光分解用触媒を水溶液に添加し、前記水
溶液に光を照射することによって分解し、もって水素を
製造する本発明の水素製造方法は、前記水溶液がアルカ
リ化合物及び/又はアルコールを含有し、前記半導体が
Ptを0.05〜5重量%担持したCd1-X ZnX S
(ただし、0≦X≦1.0である。)からなり、前記陽イ
オン交換性層状化合物が、H2 Ti4 O9 、H4Nb6
O17、HBiNb2 O7 、H2 La2 Ti3 O10 及び
HNb3 O8 からなる群から選ばれた少なくとも1種の
化合物からなり、前記陰イオン交換性層状化合物が、
[M(II)1-Y M(III) Y (OH)2 ](CO3 )
Y/2 (ただし、M(II)は、Mg2+、Zn2+、Cu2+、N
i2+及びCo2+からなる群から選ばれた少なくとも1種
の金属であり、M(III) は、Al3+、Cr3+及びFe3+
からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属であり、
0.17≦Y≦0.33である。)からなることを特徴とする。
【0008】以下、本発明を詳細に説明する。〔1〕光分解用触媒の構成 本発明の光分解用触媒は、太陽光により励起される半導
体(a) を陽イオン交換性層状化合物(b) 又は陰イオン交
換性層状化合物(c) に包接してなる。
体(a) を陽イオン交換性層状化合物(b) 又は陰イオン交
換性層状化合物(c) に包接してなる。
【0009】(a) 半導体 半導体は、太陽光により励起されるものであり、具体的
にはPtを0.05〜5重量%担持したCd1-X ZnX
S(ただし、0≦X≦1.0 である。)からなる。X=0
の場合Cd1-X ZnX SはCdSであり、X=1の場合
ZnSである。好ましいXの範囲は、0.05〜0.3 であ
る。
にはPtを0.05〜5重量%担持したCd1-X ZnX
S(ただし、0≦X≦1.0 である。)からなる。X=0
の場合Cd1-X ZnX SはCdSであり、X=1の場合
ZnSである。好ましいXの範囲は、0.05〜0.3 であ
る。
【0010】上記Cd1-X ZnX S半導体は、太陽光で
励起され、包接された層状化合物への電子移動が起こ
り、荷電分離が起こることによって、水分解の触媒活性
を示す。Cd1-X ZnX S半導体にPtを担持すること
により、その触媒活性が著しく向上する。Ptを担持し
たCd1-X ZnX S半導体は効率良く水を分解するが、
水溶液に溶解しやすく安定性が低いため、以下説明する
イオン交換性層状化合物の層間に包接する。
励起され、包接された層状化合物への電子移動が起こ
り、荷電分離が起こることによって、水分解の触媒活性
を示す。Cd1-X ZnX S半導体にPtを担持すること
により、その触媒活性が著しく向上する。Ptを担持し
たCd1-X ZnX S半導体は効率良く水を分解するが、
水溶液に溶解しやすく安定性が低いため、以下説明する
イオン交換性層状化合物の層間に包接する。
【0011】(b) 陽イオン交換性層状化合物 陽イオン交換性層状化合物は、層状の格子間に有する陽
イオンを、化合物の外部の陽イオンと交換できればいか
なるものでもよいが、具体的にはH2 Ti4 O9 、H4
Nb6 O17、HBiNb2 O7 、H2 La2 Ti3 O10
及びHNb3O8 等が好ましく、特にH2 Ti4 O9
及びH4 Nb6 O17が好ましい。
イオンを、化合物の外部の陽イオンと交換できればいか
なるものでもよいが、具体的にはH2 Ti4 O9 、H4
Nb6 O17、HBiNb2 O7 、H2 La2 Ti3 O10
及びHNb3O8 等が好ましく、特にH2 Ti4 O9
及びH4 Nb6 O17が好ましい。
【0012】上記陽イオン交換性層状化合物は、K2 T
i4 O9 、K4 Nb6 O17、KBiNb2 O7 、K2 L
a2 Ti3 O10 及びKNb3 O8 の粉末を0.1 〜10N
の塩酸等の水溶液中に1〜24時間分散させ、層間のK+
をH+ にイオン交換することにより得られる。
i4 O9 、K4 Nb6 O17、KBiNb2 O7 、K2 L
a2 Ti3 O10 及びKNb3 O8 の粉末を0.1 〜10N
の塩酸等の水溶液中に1〜24時間分散させ、層間のK+
をH+ にイオン交換することにより得られる。
【0013】(c) 陰イオン交換性層状化合物 陰イオン交換性層状化合物は、層状の格子間に有する陰
イオンを、化合物の外部の陰イオンと交換できればいか
なるものでもよいが、具体的には層状複水酸化物である
[M(II)1-Y M(III) Y (OH)2 ](CO3 )
Y/2 (ただし、M(II)は、Mg2+、Zn2+、Cu2+、N
i2+及びCo2+からなる群から選ばれた1種の金属であ
り、M(III) は、Al3+、Cr3+及びFe3+からなる群
から選ばれた1種の金属であり、0.17≦Y≦0.33であ
る。)が好ましい。Yが0.17未満では、Mg(OH)2
やMgCO3 が混入し、0.33を超えるとAl(OH)3
が混入する。
イオンを、化合物の外部の陰イオンと交換できればいか
なるものでもよいが、具体的には層状複水酸化物である
[M(II)1-Y M(III) Y (OH)2 ](CO3 )
Y/2 (ただし、M(II)は、Mg2+、Zn2+、Cu2+、N
i2+及びCo2+からなる群から選ばれた1種の金属であ
り、M(III) は、Al3+、Cr3+及びFe3+からなる群
から選ばれた1種の金属であり、0.17≦Y≦0.33であ
る。)が好ましい。Yが0.17未満では、Mg(OH)2
やMgCO3 が混入し、0.33を超えるとAl(OH)3
が混入する。
【0014】〔2〕光分解用触媒の製造方法 本発明の光分解用触媒は、以上説明した半導体を、(1)
陽イオン交換性層状化合物に包接させるか、または(2)
陰イオン交換性層状化合物に包接させたあと、白金を担
持してなるが、その具体的な製造方法をそれぞれについ
て説明する。
陽イオン交換性層状化合物に包接させるか、または(2)
陰イオン交換性層状化合物に包接させたあと、白金を担
持してなるが、その具体的な製造方法をそれぞれについ
て説明する。
【0015】(1) 陽イオン交換性層状化合物への包接 K2 Ti4 O9 、K4 Nb6 O17、KBiNb2 O7 、
K2 La2 Ti3 O10及びKNb3 O8 等の層状化合物
を塩酸等の水溶液中に1〜24時間分散させて得られた
H2 Ti4 O9 、H4 Nb6 O17、HBiNb2 O7 、
H2 La2 Ti3 O10 及びHNb3 O8 等の陽イオン
交換性層状化合物を、n−ヘキサン等の有機溶媒に分散
させる。次いでn−C8 H17NH2 やn−C3 H7 NH
2 等のアルキルアミンを添加し、室温以上かつn−ヘキ
サン等の有機溶媒の沸点未満の温度下で1時間〜1週間
反応させ、層間のH+ をアルキルアンモニウムイオンと
イオン交換する。
K2 La2 Ti3 O10及びKNb3 O8 等の層状化合物
を塩酸等の水溶液中に1〜24時間分散させて得られた
H2 Ti4 O9 、H4 Nb6 O17、HBiNb2 O7 、
H2 La2 Ti3 O10 及びHNb3 O8 等の陽イオン
交換性層状化合物を、n−ヘキサン等の有機溶媒に分散
させる。次いでn−C8 H17NH2 やn−C3 H7 NH
2 等のアルキルアミンを添加し、室温以上かつn−ヘキ
サン等の有機溶媒の沸点未満の温度下で1時間〜1週間
反応させ、層間のH+ をアルキルアンモニウムイオンと
イオン交換する。
【0016】得られた化合物を、Cd2+及び/又はZn
2+の塩(酢酸塩等)の水溶液に懸濁し、室温以上かつ水
溶液の沸点(約100 ℃)未満の温度下で1時間〜1週間
反応させ、層間のアルキルアンモニウムイオンと、Cd
2+及び/又はZn2+とをイオン交換する。その化合物を
乾燥させることなく0〜60℃程度の温度下で、0.5 〜2
時間H2 Sと反応させ、層間のCd2+及び/又はZn2+
をCd1-X ZnX S(ただし、0≦X≦1.0 である。)
とする。なお、Xの値は水溶液中のCd2+とZn2+の組
成比を変えることにより調整することができる。
2+の塩(酢酸塩等)の水溶液に懸濁し、室温以上かつ水
溶液の沸点(約100 ℃)未満の温度下で1時間〜1週間
反応させ、層間のアルキルアンモニウムイオンと、Cd
2+及び/又はZn2+とをイオン交換する。その化合物を
乾燥させることなく0〜60℃程度の温度下で、0.5 〜2
時間H2 Sと反応させ、層間のCd2+及び/又はZn2+
をCd1-X ZnX S(ただし、0≦X≦1.0 である。)
とする。なお、Xの値は水溶液中のCd2+とZn2+の組
成比を変えることにより調整することができる。
【0017】陽イオン交換性層状化合物に包接する半導
体の比率としては、陽イオン交換性層状化合物を100 重
量部としたとき、1〜50重量部が好ましく、特に10〜20
重量部が好ましい。
体の比率としては、陽イオン交換性層状化合物を100 重
量部としたとき、1〜50重量部が好ましく、特に10〜20
重量部が好ましい。
【0018】(2) 陰イオン交換性層状化合物への包接 [M(II)1-Y M(III) Y (OH)2 ](CO3 )
Y/2 (ただし、M(II)は、Mg2+、Zn2+、Cu2+、N
i2+及びCo2+からなる群から選ばれた1種の金属であ
り、M(III) は、Al3+、Cr3+及びFe3+からなる群
から選ばれた1種の金属であり、0.17≦Y≦0.33であ
る。)等の層状複水酸化物を、450 〜800 ℃で0.1 〜1
時間仮焼し、岩塩構造型酸化物とする。
Y/2 (ただし、M(II)は、Mg2+、Zn2+、Cu2+、N
i2+及びCo2+からなる群から選ばれた1種の金属であ
り、M(III) は、Al3+、Cr3+及びFe3+からなる群
から選ばれた1種の金属であり、0.17≦Y≦0.33であ
る。)等の層状複水酸化物を、450 〜800 ℃で0.1 〜1
時間仮焼し、岩塩構造型酸化物とする。
【0019】得られた酸化物を、Cd2+及び/又はZn
2+を含むキレート化剤(EDTA等)の水溶液に懸濁
し、約60℃で1〜24時間撹拌して層間にCd(EDT
A)2-及び/又はZn(EDTA)2-をインターカレー
トした層状複水酸化物とする。その化合物を0.5 〜2時
間H2 Sガスと反応させるか、または0.5 〜2時間硫化
アルカリ(Na2 S等)の水溶液と反応させ、層間のC
d(EDTA)2-及び/又はZn(EDTA)2-をCd
1-X ZnX S(ただし、0≦X≦1.0 である。)とす
る。なお、Xの値は上記水溶液中のCd2+とZn2+の組
成比を変えることにより調整することができる。
2+を含むキレート化剤(EDTA等)の水溶液に懸濁
し、約60℃で1〜24時間撹拌して層間にCd(EDT
A)2-及び/又はZn(EDTA)2-をインターカレー
トした層状複水酸化物とする。その化合物を0.5 〜2時
間H2 Sガスと反応させるか、または0.5 〜2時間硫化
アルカリ(Na2 S等)の水溶液と反応させ、層間のC
d(EDTA)2-及び/又はZn(EDTA)2-をCd
1-X ZnX S(ただし、0≦X≦1.0 である。)とす
る。なお、Xの値は上記水溶液中のCd2+とZn2+の組
成比を変えることにより調整することができる。
【0020】陰イオン交換性層状化合物に包接する半導
体の比率としては、陰イオン交換性層状化合物を100
重量部としたとき、5〜50重量部が好ましく、特に1
0〜30重量部が好ましい。
体の比率としては、陰イオン交換性層状化合物を100
重量部としたとき、5〜50重量部が好ましく、特に1
0〜30重量部が好ましい。
【0021】(3) Ptの担持 上記(1) 又は(2) で作成した層間包接光触媒をメタノー
ル水溶液に分散した後、Pt(NH3 )4 Cl2 及び/
又は(NH4 )2 PtCl6 と(NH4 )2 CO3 とを
投入して溶解させ、約50℃程度の温度で浸透させた
後、100W前後の水銀灯の波長400nm以上の光で
照射して、層間にPtを析出させる。Ptの担持量はC
d1-X ZnX Sの0.05〜5重量%であり、好ましく
は0.5〜2.0重量%である。この方法でPtの担持
を行えば、PtがCd1-X ZnX Sに近接して担持さ
れ、Cd1-X ZnX Sの触媒活性を高めることができ
る。
ル水溶液に分散した後、Pt(NH3 )4 Cl2 及び/
又は(NH4 )2 PtCl6 と(NH4 )2 CO3 とを
投入して溶解させ、約50℃程度の温度で浸透させた
後、100W前後の水銀灯の波長400nm以上の光で
照射して、層間にPtを析出させる。Ptの担持量はC
d1-X ZnX Sの0.05〜5重量%であり、好ましく
は0.5〜2.0重量%である。この方法でPtの担持
を行えば、PtがCd1-X ZnX Sに近接して担持さ
れ、Cd1-X ZnX Sの触媒活性を高めることができ
る。
【0022】〔3〕水素の製造方法 上記光分解用触媒を使用した本発明の水素の製造方法を
以下説明する。光分解する水溶液としては、アルカリ化
合物の水溶液、アルコール水溶液等を使用するのが好ま
しく、またそれらの混合水溶液を使用してもよい。アル
カリ化合物としては、Na2 S、Na2 SO3 、Na2
S2 O3 及びNaNO2 等が好ましく、それらの混合物
であってもよい。濃度は0.1 〜1mol/リットルが好まし
い。また、アルコールとしては、2−アミノエタノー
ル、メタノール、エタノール等が好ましく、それらを混
合したものであってもよい。濃度は0.1 〜1mol/リット
ルが好ましい。
以下説明する。光分解する水溶液としては、アルカリ化
合物の水溶液、アルコール水溶液等を使用するのが好ま
しく、またそれらの混合水溶液を使用してもよい。アル
カリ化合物としては、Na2 S、Na2 SO3 、Na2
S2 O3 及びNaNO2 等が好ましく、それらの混合物
であってもよい。濃度は0.1 〜1mol/リットルが好まし
い。また、アルコールとしては、2−アミノエタノー
ル、メタノール、エタノール等が好ましく、それらを混
合したものであってもよい。濃度は0.1 〜1mol/リット
ルが好ましい。
【0023】上記水溶液に本発明の光分解用触媒を添加
する。光分解用触媒の添加量は、0.5 〜5mg/cm3 が好
ましく、特に1〜3mg/cm3 が好ましい。このように光
分解用触媒を添加した水溶液に光を照射することによっ
て水が分解し、水素が発生する。照射する光の波長は55
0 nm以下が好ましい。太陽光の波長は350 〜2000nm程度
であるため、本発明では太陽光を照射してもよい。ま
た、水溶液の温度は25〜60℃が好ましい。
する。光分解用触媒の添加量は、0.5 〜5mg/cm3 が好
ましく、特に1〜3mg/cm3 が好ましい。このように光
分解用触媒を添加した水溶液に光を照射することによっ
て水が分解し、水素が発生する。照射する光の波長は55
0 nm以下が好ましい。太陽光の波長は350 〜2000nm程度
であるため、本発明では太陽光を照射してもよい。ま
た、水溶液の温度は25〜60℃が好ましい。
【0024】
【作用】上述したように、本発明の光分解用触媒は、太
陽光によって励起される半導体を陽イオン交換性層状化
合物又は陰イオン交換性層状化合物に包接してなるの
で、バンドギャップは約2.4 〜3.0 eVであり、400 〜
550 nm程度の波長の光の照射により励起して、水の光分
解に対する高い触媒活性を示す。また、本発明の光分解
用触媒は水溶液中でもほとんど溶解することがなく、化
学的に安定している。
陽光によって励起される半導体を陽イオン交換性層状化
合物又は陰イオン交換性層状化合物に包接してなるの
で、バンドギャップは約2.4 〜3.0 eVであり、400 〜
550 nm程度の波長の光の照射により励起して、水の光分
解に対する高い触媒活性を示す。また、本発明の光分解
用触媒は水溶液中でもほとんど溶解することがなく、化
学的に安定している。
【0025】
【実施例】本発明を以下の具体的実施例によりさらに詳
細に説明する。実施例1 固相法により調製したK4 Nb6 O17の粉末を100
℃、1Nの塩酸水溶液中に1時間分散させ、陽イオン交
換性層状化合物H4 Nb6 O17を得た。これをn−ヘキ
サン中に分散させ、イオン交換量でH4 Nb6 O17の5
倍の量のn−C8H17NH2 を添加し、50℃で3日間反
応させ、層間のH+ をオクチルアンモニウムイオンとイ
オン交換した。
細に説明する。実施例1 固相法により調製したK4 Nb6 O17の粉末を100
℃、1Nの塩酸水溶液中に1時間分散させ、陽イオン交
換性層状化合物H4 Nb6 O17を得た。これをn−ヘキ
サン中に分散させ、イオン交換量でH4 Nb6 O17の5
倍の量のn−C8H17NH2 を添加し、50℃で3日間反
応させ、層間のH+ をオクチルアンモニウムイオンとイ
オン交換した。
【0026】得られた化合物を、Cd(CH3 COO)
2 とZn(CH3 COO)2 の混合水溶液(イオン交換
すべき量の20倍のCd2+とZn2+を含有)に懸濁し、50
℃で3日間反応させて層間のオクチルアンモニウムイオ
ンと、Cd2+及びZn2+とをイオン交換した。得られた
化合物を乾燥させることなく25℃で1時間H2 Sと反応
させ、Cd0.8 Zn0.2 Sを層間に包接した光分解用触
媒H4 Nb6 O17/Cd0.8 Zn0.2 Sを得た。この光
分解用触媒のバンドギャップを測定したところ、2.63e
Vであった。この触媒をメタノール水溶液に分散した
後、(NH4 )2PtCl6 と(NH4 )2 CO3 とを
投入して溶解させ、約50℃程度の温度で浸透させた
後、約100Wの水銀灯の波長400nm以上の光で照
射して、層間にPtを析出させて、Cd0.8 Zn0.2 S
の1重量%担持した。Ptを担持した光分解用触媒H4
Nb6 O17/Cd0.8 Zn0.2 Sのバンドギャップを測
定したところ、2.98eVであった。
2 とZn(CH3 COO)2 の混合水溶液(イオン交換
すべき量の20倍のCd2+とZn2+を含有)に懸濁し、50
℃で3日間反応させて層間のオクチルアンモニウムイオ
ンと、Cd2+及びZn2+とをイオン交換した。得られた
化合物を乾燥させることなく25℃で1時間H2 Sと反応
させ、Cd0.8 Zn0.2 Sを層間に包接した光分解用触
媒H4 Nb6 O17/Cd0.8 Zn0.2 Sを得た。この光
分解用触媒のバンドギャップを測定したところ、2.63e
Vであった。この触媒をメタノール水溶液に分散した
後、(NH4 )2PtCl6 と(NH4 )2 CO3 とを
投入して溶解させ、約50℃程度の温度で浸透させた
後、約100Wの水銀灯の波長400nm以上の光で照
射して、層間にPtを析出させて、Cd0.8 Zn0.2 S
の1重量%担持した。Ptを担持した光分解用触媒H4
Nb6 O17/Cd0.8 Zn0.2 Sのバンドギャップを測
定したところ、2.98eVであった。
【0027】実施例2〜8 実施例1で得られた光分解用触媒H4 Nb6 O17/Cd
0.8 Zn0.2 S1gを、それぞれNa2 S(実施例
2)、Na2 SO3 (実施例3)、2−アミノエタノー
ル(実施例4)、Na2 S2 O3 (実施例5)、NaN
O2 (実施例6)、メタノール(実施例7)及びエタノ
ール(実施例8)の水溶液(0.1 Mの濃度、60℃)400
cm3 に添加し、波長が400nm 以上の100 W高圧水銀ラン
プの光を照射した。このときの水素生成速度をそれぞれ
表1に示す。
0.8 Zn0.2 S1gを、それぞれNa2 S(実施例
2)、Na2 SO3 (実施例3)、2−アミノエタノー
ル(実施例4)、Na2 S2 O3 (実施例5)、NaN
O2 (実施例6)、メタノール(実施例7)及びエタノ
ール(実施例8)の水溶液(0.1 Mの濃度、60℃)400
cm3 に添加し、波長が400nm 以上の100 W高圧水銀ラン
プの光を照射した。このときの水素生成速度をそれぞれ
表1に示す。
【0028】比較例1 バルクのCd0.8 Zn0.2 S1gを、0.1 MのNa2 S
水溶液(60℃)400 cm3 に添加し、実施例2と同様にし
て光を照射した。このときの水素生成速度を表1に示
す。
水溶液(60℃)400 cm3 に添加し、実施例2と同様にし
て光を照射した。このときの水素生成速度を表1に示
す。
【0029】比較例2 実施例1と同様な方法で作成したH4 Nb6 O17/Cd
0.8 Zn0.2 S1gを、0.1 MのNa2 S水溶液(60
℃)400 cm3 に添加し、実施例2と同様にして光を照射
した。このときの水素生成速度を表1に示す。
0.8 Zn0.2 S1gを、0.1 MのNa2 S水溶液(60
℃)400 cm3 に添加し、実施例2と同様にして光を照射
した。このときの水素生成速度を表1に示す。
【0030】表1実施例No. 水素生成速度 (mmol /h) 実施例2 1.05 実施例3 0.43 実施例4 0.35 実施例5 0.42 実施例6 0.29 実施例7 0.35 実施例8 0.30 比較例1 0.025 比較例2 0.27
【0031】表1から明らかなように、H4 Nb6 O17
の層間にPtを担持したCd0.8 Zn0.2 Sを包接した
本発明の光分解用触媒は、従来のバルクのCd0.8 Zn
0.2S及びH4 Nb6 O17/Cd0.8 Zn0.2 Sと比較
して水の分解効率が高く、安定して水素を生成すること
ができる。
の層間にPtを担持したCd0.8 Zn0.2 Sを包接した
本発明の光分解用触媒は、従来のバルクのCd0.8 Zn
0.2S及びH4 Nb6 O17/Cd0.8 Zn0.2 Sと比較
して水の分解効率が高く、安定して水素を生成すること
ができる。
【0032】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の光分解用
触媒は、Ptを担持した半導体を、陽イオン交換性層状
化合物又は陰イオン交換性層状化合物に包接してなるた
め、水溶液中でも安定性に優れるとともに、太陽光によ
って効率よく水を光分解し、水素を製造することができ
る。
触媒は、Ptを担持した半導体を、陽イオン交換性層状
化合物又は陰イオン交換性層状化合物に包接してなるた
め、水溶液中でも安定性に優れるとともに、太陽光によ
って効率よく水を光分解し、水素を製造することができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 清英 埼玉県熊谷市末広四丁目14番1号 株式会 社リケン熊谷事業所内
Claims (4)
- 【請求項1】 太陽光により励起される半導体を陽イオ
ン交換性層状化合物又は陰イオン交換性層状化合物に包
接してなる水の光分解用触媒において、前記半導体がP
tを0.05〜5重量%担持したCd1-X ZnX S(た
だし、0≦X≦1.0 である。)からなることを特徴とす
る光分解用触媒。 - 【請求項2】 請求項1に記載の水の光分解用触媒にお
いて、前記陽イオン交換性層状化合物が、H2 Ti4 O
9 、H4 Nb6 O17、HBiNb2 O7 、H2 La2 T
i3 O10 及びHNb3 O8 からなる群から選ばれた少
なくとも1種の化合物からなり、前記陰イオン交換性層
状化合物が、[M(II)1-Y M(III) Y(OH)2 ](C
O3 )Y/2 (ただし、M(II)は、Mg2+、Zn2+、Cu
2+、Ni2+及びCo2+からなる群から選ばれた少なくと
も1種の金属であり、M(III)は、Al3+、Cr3+及び
Fe3+からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属で
あり、0.17≦Y≦0.33である。)からなることを特徴と
する光分解用触媒。 - 【請求項3】 太陽光により励起される半導体を陽イオ
ン交換性層状化合物又は陰イオン交換性層状化合物に包
接してなる光分解用触媒を水溶液に添加し、前記水溶液
に光を照射することによって分解し、もって水素を製造
する水素の製造方法において、前記水溶液がアルカリ化
合物及び/又はアルコールを含有し、前記半導体がPt
を0.05〜5重量%担持したCd1-X ZnX S(ただ
し、0≦X≦1.0 である。)からなり、前記陽イオン交
換性層状化合物が、H2 Ti4O9 、H4 Nb6 O17、
HBiNb2 O7 、H2 La2 Ti3 O10 及びHNb
3 O8 からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物
からなり、前記陰イオン交換性層状化合物が、[M(II)
1-Y M(III) Y (OH)2 ](CO3 )Y/2 (ただし、
M(II)は、Mg2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+及びCo2+
からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属であり、
M(III) は、Al3+、Cr3+及びFe3+からなる群から
選ばれた少なくとも1種の金属であり、0.17≦Y≦0.33
である。)からなることを特徴とする方法。 - 【請求項4】 請求項3に記載の水素の製造方法におい
て、前記アルカリ化合物が、Na2 S、Na2 SO3 、
Na2 S2 O3 及びNaNO2 からなる群から選ばれた
少なくとも1種の化合物からなり、前記アルコールが、
2−アミノエタノール、メタノール及びエタノールから
なる群から選ばれた少なくとも1種のアルコールからな
ることを特徴とする方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6133593A JPH07313884A (ja) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | 水の光分解用触媒及びそれを用いた水素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6133593A JPH07313884A (ja) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | 水の光分解用触媒及びそれを用いた水素の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07313884A true JPH07313884A (ja) | 1995-12-05 |
Family
ID=15108441
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6133593A Pending JPH07313884A (ja) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | 水の光分解用触媒及びそれを用いた水素の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07313884A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1994
- 1994-05-24 JP JP6133593A patent/JPH07313884A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN113083326B (zh) * | 2021-03-30 | 2022-06-10 | 宁德师范学院 | 一种新型键合硫铟锌/铌酸异质结光催化剂及其制备方法与应用 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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