JP4261353B2

Photocatalyst element, method and device for preparing the same

Abstract

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JP4261353B2, drawing sheet 1
Sheet 1 of 39

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Expired 27 September 2022, 4 years ago.

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18 claims: 6 independent, 12 dependent

  1. 1
    チタンと酸素との化合物からなる光触媒膜を備えた光触媒体であって、前記光触媒膜は多数の粒の集合体であってその表面において前記多数の粒の間に隙間が設けられた多孔質状に形成され、 前記粒の大きさと前記隙間の大きさは前記光触媒膜 の表面の算術平均荒さRaをその膜厚で除した値が0.02以上 となる範囲に あり、且つその膜厚が40ナノメートル以上で100ナノメートル以下であり、 銅(Cu)のKα1固有X線を用いてバックグラウンドノイズを除去して測定した時の酸化チタンのアナターゼ構造の(215)回折ピークに対する酸化チタンのアナターゼ構造の(101)回折ピークの強度比が100以下であることを特徴とする光触媒体。
  2. 2
    前記光触媒膜の表面の算術平均荒さRaは、1.3nm以上であることを特徴とする請求の範囲第1項記載の光触媒体。
  3. 3
    銅(Cu)のKα1固有X線を用いてバックグラウンドノイズを除去して測定した時の酸化チタンのアナターゼ構造の(112)回折ピークに対する酸化チタンのアナターゼ構造の(101)回折ピークの強度比が5以下であることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の光触媒体。
  4. 4
    前記光触媒膜の膜厚は、40ナノメートル以上で80ナノメートル以下であることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第3項のいずれか1つに記載の光触媒体。
  5. 5
    前記光触媒膜の下に設けられた酸化シリコンからなるバッファ層をさらに備えたことを特徴とする請求の範囲第1項乃至第4項のいずれか1つに記載の光触媒体。
  6. 6
    前記光触媒膜の屈折率は、2.7以下であることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第4項のいずれか1つに記載の光触媒体。
  7. 7
    前記光触媒膜の上に、酸化シリコン膜が設けられたことを特徴とする請求の範囲第1項乃至第4項のいずれか1つに記載の光触媒体。
  8. 8
    前記酸化シリコン膜の厚みは、3nm以上7nm以下であることを特徴とする請求の範囲第7項記載の光触媒体。
  9. 9
    チタンと酸素との化合物からなる光触媒膜を有する光触媒体の製造方法であって、 10%以上30%以下の酸素を含有する3パスカル以上5パスカル以下の雰囲気中で、成膜速度R(ナノメートル/秒)を0.2ナノメートル/秒以上0.6ナノメートル/秒以下とし、且つ前記光触媒膜が堆積される表面の温度をT(°C)とした時に、次式 R≦2.36exp(-410(1/T)) が満足される 室温よりも加熱された 温度においてチタンを含有するターゲットをスパッタリングすることにより多孔質状の光触媒膜を40ナノメートル以上で100ナノメートル以下の膜厚となるように堆積することを特徴とする光触媒体の製造方法。
  10. 10
    前記スパッタリングをDCスパッタリング法により実施することを特徴とする請求の範囲第9項に記載の光触媒体の製造方法。
  11. 11
    前記光触媒膜の膜厚を、40ナノメートル以上で80ナノメートル以下とすることを特徴とする請求の範囲第10項に記載の光触媒体の製造方法。
  12. 12
    前記光触媒膜の前記堆積に先立って、酸化シリコンからなるバッファ層を堆積することを特徴とする請求の範囲第9項乃至第11項のいずれか1つに記載の光触媒体の製造方法。
  13. 13
    前記光触媒膜の上に酸化シリコンを堆積する工程をさらに備えたことを特徴とする請求の範囲第9項乃至第11項のいずれか1つに記載の光触媒体の製造方法。
  14. 14
    チタンと酸素との化合物からなる光触媒膜を有する多孔質状の光触媒体の製造装置であって、 大気よりも減圧した雰囲気を維持可能な第1の成膜チャンバと、 前記第1の成膜チャンバ内に設けられるターゲットに電圧を印加する電源と、 基板を加熱する加熱手段と、 前記第1の成膜チャンバ内に酸素を含む反応ガスを導入するガス導入機構と、 前記加熱手段及び前記ガス導入機構を制御可能なコントローラと、 を備え、 前記第1の成膜チャンバ内において、前記基板上にチタンと酸素との化合物からなる光触媒膜をスパッタリングにより成膜するにあたって、前記コントローラは、前記第1の成膜チャンバ内の酸素の含有率が10%以上30%以下で圧力が3パスカル以上5パスカル以下となるように前記ガス導入機構を制御し、且つ前記光触媒膜の成膜速度Rが0.2ナノメートル/秒以上0.6ナノメートル/秒以下の範囲において前記成膜速度R(ナノメートル/秒)と 室温よりも加熱された 前記基板の表面の温度T(°C)とが、次式 R≦2.36exp(-410(1/T)) を満足するように前記加熱手段を制御し、前記光触媒膜の膜厚を40ナノメートル以上で100ナノメートル以下とすることを特徴とする光触媒体の製造装置。
  15. 15
    前記電源は、DC電源であることを特徴とする請求の範囲第14項に記載の光触媒体の製造装置。
  16. 16
    前記加熱手段を有する加熱チャンバと、 前記加熱チャンバから前記第1の成膜チャンバに前記基板を搬送する搬送機構と、 をさらに備え、 前記加熱チャンバにおいて前記基板を加熱した後に、前記搬送機構により前記基板を前記第1の成膜チャンバに搬送して前記光触媒膜の前記スパッタリングを実施可能としたことを特徴とする請求の範囲第14項乃至第15項のいずれか1つに記載の光触媒体の製造装置。
  17. 17
    酸化シリコンの成膜が可能な第2の成膜チャンバをさらに備え、 前記光触媒膜の前記スパッタリングに先立って、前記基板の上に酸化シリコンを成膜可能としたことを特徴とする請求の範囲第16項に記載の光触媒体の製造装置。
  18. 18
    酸化シリコンの成膜が可能な第3の成膜チャンバをさらに備え、 前記光触媒膜の前記スパッタリングの後に、前記光触媒膜の上に酸化シリコンを成膜可能としたことを特徴とする請求の範囲第16項に記載の光触媒体の製造装置。
Independent claims18