本公開涉及光電極及其制造方法和光電化學(xué)電池。

背景技術(shù)：

為了解決日益嚴(yán)重的環(huán)境問題以及能源問題，建立可持續(xù)發(fā)展的社會，要求可再生能源的真正的實(shí)用化。現(xiàn)在，利用蓄電池儲存由太陽能電池獲得的電的系統(tǒng)正在廣泛普及。但是，蓄電池較重，不適于移動。因此，展望未來，期待著利用氫氣來作為能源介質(zhì)。

氫氣的性質(zhì)如下。

·儲存和移動容易。

·即使燃燒，最終產(chǎn)物也是無害且安全的水，很清潔。

·通過利用燃料電池能夠轉(zhuǎn)換為電和/或熱。

·通過水分解能夠取之不盡。

利用太陽光分解水而生成氫氣的半導(dǎo)體光電極，作為能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)換為容易利用的能源介質(zhì)氫氣的技術(shù)而受到關(guān)注，正在進(jìn)行以反應(yīng)的高效率化為目標(biāo)的研究開發(fā)。

例如，專利文獻(xiàn)1公開了一種半導(dǎo)體光電極，該半導(dǎo)體光電極具備在表面形成有凹凸的金屬基板、和在金屬基板表面形成的由具有光催化作用的材料構(gòu)成的半導(dǎo)體層。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠制作通過由表面的凹凸結(jié)構(gòu)引起的光散射來提高光的吸收效率，并且，通過將該半導(dǎo)體層的厚度設(shè)定為1μm以下來減少電荷的復(fù)合(再結(jié)合)、提高了能量轉(zhuǎn)換效率的半導(dǎo)體光電極。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2006-297300號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

但是，專利文獻(xiàn)1的半導(dǎo)體光電極存在無法將入射到電極的光有效利用于水分解反應(yīng)等目標(biāo)反應(yīng)這樣的課題。原因是因?yàn)椋肷涞诫姌O的光的一部分在進(jìn)入到半導(dǎo)體層之后到達(dá)金屬基板，會被金屬基板吸收。另外是因?yàn)?，如果為了增加半?dǎo)體層的光吸收量而加厚半導(dǎo)體層，則光激發(fā)的載流子(電子和空穴)在半導(dǎo)體層中移動的距離變長，因此會引起載流子的復(fù)合，其結(jié)果，變得載流子不能夠有助于水分解反應(yīng)等反應(yīng)。

因此，本公開的目的在于提供一種光電極，其能夠?qū)⒐饽苡行У乩糜谒姆纸夥磻?yīng)等目標(biāo)反應(yīng)。

本公開提供一種光電極，其包含：

作為基板的第1導(dǎo)電體；

第2導(dǎo)電體，其配置在所述第1導(dǎo)電體上，具有多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)、且透明，所述多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)包含三維連續(xù)的骨架和通過所述骨架形成的細(xì)孔；和

可見光光催化劑，其配置在所述第2導(dǎo)電體的所述細(xì)孔的內(nèi)部。

根據(jù)本公開，能夠提供能將光能有效地利用于水的分解反應(yīng)等目標(biāo)反應(yīng)的光電極。

附圖說明

圖1是表示本公開的一實(shí)施方式涉及的光電極的一例的示意圖。

圖2是以圖1所示的光電極為例來示出基準(zhǔn)面、厚度決定面以及中心面的示意圖。

圖3是表示本公開的一實(shí)施方式涉及的光電化學(xué)電池的一例的概略圖。

圖4是表示本公開的一實(shí)施方式涉及的光電化學(xué)電池的另一例的概略圖。

附圖標(biāo)記說明

100、310：光電極

101、311：第1導(dǎo)電體

102：第2導(dǎo)電體

102a：骨架

102b：細(xì)孔

102c：第2導(dǎo)電體的骨架之中離基準(zhǔn)面最遠(yuǎn)的位置

103：可見光光催化劑

104、312：復(fù)合體

201:基準(zhǔn)面

202:厚度決定面

203:中心面

204:第1導(dǎo)電體側(cè)的區(qū)域

205:與第1導(dǎo)電體相反側(cè)的區(qū)域

300、400：光電化學(xué)電池

320：對電極

330：容器

331：光入射部

332、333：排氣口

334：供水口

340：電解液

350：導(dǎo)線

360：隔板

具體實(shí)施方式

本公開的第一技術(shù)方案涉及的光電極，包含：作為基板的第1導(dǎo)電體；第2導(dǎo)電體，其配置在所述第1導(dǎo)電體上，具有多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)、且透明，所述多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)包含三維連續(xù)的骨架和通過所述骨架形成的細(xì)孔；和可見光光催化劑，其配置在所述第2導(dǎo)電體的所述細(xì)孔的內(nèi)部。再者，第一技術(shù)方案涉及的光電極可以視為包含所述第1導(dǎo)電體、和配置于所述第1導(dǎo)電體上的由所述第2導(dǎo)電體和所述可見光光催化劑構(gòu)成的復(fù)合體的光電極。因此，以下有時將由所述第2導(dǎo)電體和所述可見光光催化劑構(gòu)成的復(fù)合體僅記載為“復(fù)合體”。

在第一技術(shù)方案涉及的光電極中，向光電極入射、未被可見光光催化劑吸收而進(jìn)入到第2導(dǎo)電體的光的大部分，能夠不被第2導(dǎo)電體吸收而透過第2導(dǎo)電體，然后被再次所進(jìn)入的可見光光催化劑吸收。因此，在第一技術(shù)方案涉及的光電極中，即使使可見光光催化劑本身的厚度較薄，通過使作為復(fù)合體的厚度增加，光從可見光光催化劑通過的光路長度也增加，因此能夠提高光吸收率。即，在第一技術(shù)方案涉及的光電極中，也能夠使可見光光催化劑的厚度充分薄來抑制光激發(fā)載流子的復(fù)合。這樣，根據(jù)第一技術(shù)方案涉及的光電極，能夠使光催化劑吸收入射到光電極中的光的大部分，能夠進(jìn)一步減薄光催化劑的厚度來抑制光激發(fā)載流子的復(fù)合，因此能夠?qū)⑷肷涞焦怆姌O中的光能有效地利用于水的分解反應(yīng)等目標(biāo)反應(yīng)。

關(guān)于第二技術(shù)方案，例如在第一技術(shù)方案涉及的光電極中，所述可見光光催化劑可以包含鈮氮化物和鈮氮氧化物中的至少任一種。

根據(jù)第二技術(shù)方案涉及的光電極，可見光光催化劑能夠利用可見光區(qū)域的波長的光，并且，可見光光催化劑的能帶結(jié)構(gòu)適合于水分解。因此，根據(jù)第二技術(shù)方案涉及的光電極，例如在將太陽光作為光源的情況下，能夠?qū)⑷肷涞焦怆姌O中的光能更有效地利用于水的分解反應(yīng)等目標(biāo)反應(yīng)。

關(guān)于第三技術(shù)方案，例如在第一或第二技術(shù)方案涉及的光電極中，所述第1導(dǎo)電體的電阻率可以小于所述第2導(dǎo)電體的電阻率。

關(guān)于電子移動的距離，通常在第1導(dǎo)電體中的移動距離比在第2導(dǎo)電體中的移動距離大。在第三技術(shù)方案涉及的光電極中，由于第1導(dǎo)電體的電阻率比第2導(dǎo)電體的電阻率小，因此能夠抑制電子的移動損失。

關(guān)于第四技術(shù)方案，例如在第三技術(shù)方案涉及的光電極中，所述第1導(dǎo)電體可以由金屬形成，所述第2導(dǎo)電體可以由透明導(dǎo)電性氧化物形成。

在第四技術(shù)方案涉及的光電極中，由于第1導(dǎo)電體由金屬形成，因此第1導(dǎo)電體的材料選擇的范圍大，進(jìn)而也能夠?qū)崿F(xiàn)第1導(dǎo)電體的高導(dǎo)電性。另外，一般地，金屬的電阻率比透明導(dǎo)電性氧化物的電阻率低，因此通過將金屬用于第1導(dǎo)電體的形成，用于形成第2導(dǎo)電體的透明導(dǎo)電性氧化物的選擇的范圍也能夠擴(kuò)大。

關(guān)于第五技術(shù)方案，例如在第三技術(shù)方案涉及的光電極中，所述第1導(dǎo)電體可以由第1透明導(dǎo)電性氧化物形成，所述第2導(dǎo)電體可以由第2透明導(dǎo)電性氧化物形成，所述第1透明導(dǎo)電性氧化物的電阻率可以小于所述第2透明導(dǎo)電性氧化物的電阻率。

在第五技術(shù)方案涉及的光電極中，通過第1導(dǎo)電體為透明的，光電極中的光入射面的自由度變高。即，在第五技術(shù)方案涉及的光電極中，可以將光入射面設(shè)為第1導(dǎo)電體側(cè)的面，也可以設(shè)為與該面相反側(cè)的面，還可以設(shè)為這兩個面。

關(guān)于第六技術(shù)方案，例如在第一～第五技術(shù)方案的任一個技術(shù)方案涉及的光電極中，所述第2導(dǎo)電體可以由選自銻摻雜氧化錫、氟摻雜氧化錫和鎵摻雜氧化鋅之中的至少任一種形成。

在第六技術(shù)方案涉及的光電極中，第2導(dǎo)電體由選自銻摻雜氧化錫、氟摻雜氧化錫和鎵摻雜氧化鋅之中的至少任一種形成。因此，第六技術(shù)方案涉及的光電極，其制造在工業(yè)上很簡便。另外，銻摻雜氧化錫和氟摻雜氧化錫具有耐高溫性，因此即使是在形成可見光光催化劑的工序中包含燒成過程的情況下，也可以無問題地使用。另外，鎵摻雜氧化鋅由于在還原氣氛中的耐性高，因此例如即使是可見光光催化劑為氮化物和/或氮氧化物，且在合成它們時包含在氨氣氣氛下的燒成工序的情況下，也可以無問題地使用。

關(guān)于第七技術(shù)方案，例如在第一～第六技術(shù)方案的任一個技術(shù)方案涉及的光電極中，所述多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)可以是共連續(xù)結(jié)構(gòu)、或粒子狀多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)，所述粒子狀多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)中的所述骨架是通過微粒子的凝聚而形成的。

根據(jù)第七技術(shù)方案涉及的光電極，能夠容易地實(shí)現(xiàn)具有細(xì)孔的第2導(dǎo)電體，所述細(xì)孔用于配置足以達(dá)成高光吸收率的可見光光催化劑。

關(guān)于第八技術(shù)方案，例如在第一～第七技術(shù)方案的任一個技術(shù)方案涉及的光電極的第2導(dǎo)電體中，相對于所述第2導(dǎo)電體的中心面、所述第1導(dǎo)電體側(cè)的區(qū)域的空隙率可以比相對于所述中心面、與所述第1導(dǎo)電體相反側(cè)的區(qū)域的空隙率低。在此，所述中心面是所述第2導(dǎo)電體的厚度的中心面，在將所述第1導(dǎo)電體的配置有所述第2導(dǎo)電體的面作為基準(zhǔn)面，將從所述第2導(dǎo)電體的所述骨架之中離所述基準(zhǔn)面最遠(yuǎn)的位置通過、且與所述基準(zhǔn)面平行的面作為厚度決定面時，所述第2導(dǎo)電體的厚度用從所述基準(zhǔn)面到所述厚度決定面的距離決定，所述第2導(dǎo)電體的厚度的中心面是所述基準(zhǔn)面與所述厚度決定面的中心面。

根據(jù)第八技術(shù)方案涉及的光電極，入射到復(fù)合體中的光的散射方向朝向第1導(dǎo)電體側(cè)的概率提高，因此光容易到達(dá)復(fù)合體的內(nèi)部，其結(jié)果，位于第2導(dǎo)電體的細(xì)孔的內(nèi)部的可見光光催化劑的光吸收量增加，光的利用效率提高。進(jìn)而，在第八技術(shù)方案涉及的光電極作為水分解的電極來利用的情況下，在第2導(dǎo)電體的細(xì)孔的內(nèi)部通過水分解反應(yīng)而產(chǎn)生的氣泡(氫氣或氧氣)容易釋放到光電極外。

本公開的第九技術(shù)方案涉及的光電極的制造方法，是制造第一～第八技術(shù)方案的任一個技術(shù)方案涉及的光電極的方法，在該制造方法中，

在作為基板的第1導(dǎo)電體上形成第2導(dǎo)電體，所述第2導(dǎo)電體具有多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)、且透明，所述多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)包含三維連續(xù)的骨架和通過所述骨架形成的細(xì)孔；

形成配置于所述第2導(dǎo)電體的所述細(xì)孔的內(nèi)部的可見光光催化劑。

根據(jù)第九技術(shù)方案涉及的制造方法，不實(shí)施復(fù)雜的工序就能夠以低成本制造光電極。

關(guān)于第十技術(shù)方案，例如在第九技術(shù)方案涉及的光電極的制造方法中，所述可見光光催化劑可以是選自氮化物和氮氧化物中的至少任一種，可以通過使用氮化合物氣體對作為所述可見光光催化劑的前驅(qū)體的氧化物或有機(jī)化合物進(jìn)行氮化處理來形成所述可見光光催化劑。

根據(jù)第十技術(shù)方案涉及的制造方法，可采用對作為前驅(qū)體的氧化物或有機(jī)化合物進(jìn)行氮化處理這樣的簡便的方法來形成作為可見光光催化劑的氮化物和/或氮氧化物。

本公開的第十一技術(shù)方案涉及的光電化學(xué)電池，具備：第一～第八技術(shù)方案的任一個技術(shù)方案涉及的光電極；與所述光電極電連接的對電極；和收納所述光電極和所述對電極的容器。

第十一技術(shù)方案涉及的光電化學(xué)電池，具備第一～第八技術(shù)方案的任一個技術(shù)方案涉及的光電極，因此能夠?qū)⑷肷涞焦怆姌O中的光能有效地利用于水分解反應(yīng)。

關(guān)于第十二技術(shù)方案，第十一技術(shù)方案涉及的光電化學(xué)電池也可以還具備收納在所述容器內(nèi)且與所述光電極以及所述對電極的表面接觸的包含水的電解液。

根據(jù)第十二技術(shù)方案涉及的光電化學(xué)電池，能夠?qū)⑷肷涞焦怆姌O中的光能有效地利用于水分解反應(yīng)。

關(guān)于第十三技術(shù)方案，在第十一或第十二技術(shù)方案涉及的光電化學(xué)電池中，所述光電極的第1導(dǎo)電體可以由金屬形成，所述光電極可以以光能夠從與所述第1導(dǎo)電體相反側(cè)的面入射的朝向配置。

根據(jù)第十三技術(shù)方案涉及的光電化學(xué)電池，透過復(fù)合體的光的一部分能夠在第1導(dǎo)電體的表面反射，然后再次進(jìn)入到復(fù)合體而被可見光光催化劑吸收，因此能夠使光利用效率進(jìn)一步提高。

關(guān)于第十四技術(shù)方案，在第十一或第十二技術(shù)方案涉及的光電化學(xué)電池中，所述光電極的第1導(dǎo)電體可以由透明導(dǎo)電性材料形成，所述光電極可以以光能夠從與所述第1導(dǎo)電體側(cè)的面入射的朝向配置。

在第十四技術(shù)方案涉及的光電化學(xué)電池中，由于光從第1導(dǎo)電體側(cè)向光電極入射，因此配置于靠近第1導(dǎo)電體的位置的可見光光催化劑的光吸收量變多，其結(jié)果，在靠近第1導(dǎo)電體的位置產(chǎn)生的光激發(fā)載流子的量變多。在靠近第1導(dǎo)電體的位置所產(chǎn)生的光激發(fā)載流子，到第1導(dǎo)電體的移動距離短，因此難以引起載流子的復(fù)合。其結(jié)果，能有助于水分解反應(yīng)的載流子量增加，能實(shí)現(xiàn)光能的較高的利用效率。再者，在第十四技術(shù)方案涉及的光電化學(xué)電池中，也可以將光電極的光入射面設(shè)為第1導(dǎo)電體側(cè)的面和其相反側(cè)的面這兩個面。

以下，詳細(xì)地說明本公開的光電極以及光電化學(xué)電池的實(shí)施方式。再者，以下的實(shí)施方式為一例，本公開并不限于以下的實(shí)施方式。

(實(shí)施方式1)

本實(shí)施方式的光電極，包含作為基板的第1導(dǎo)電體、和配置在第1導(dǎo)電體上的第2導(dǎo)電體。第2導(dǎo)電體具有多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)、且透明，所述多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)包含三維連續(xù)的骨架、和通過該骨架形成的細(xì)孔。本實(shí)施方式的光電極還包含配置于第2導(dǎo)電體的細(xì)孔的內(nèi)部的可見光光催化劑。再者，可見光光催化劑至少配置于第2導(dǎo)電體的細(xì)孔的內(nèi)部即可，也可以還配置于第2導(dǎo)電體的表面。另外，可見光光催化劑可以是粒子狀，也可以是膜狀。本實(shí)施方式的光電極，也可以視為在第2導(dǎo)電體的細(xì)孔的內(nèi)部配置有包含可見光光催化劑的光催化劑層。

第2導(dǎo)電體的骨架三維連續(xù)，當(dāng)然包括骨架為連續(xù)體的情況，也包括骨架通過微粒子凝聚而形成，可視為實(shí)質(zhì)上連續(xù)的情況。因此，第2導(dǎo)電體的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)，可以是共連續(xù)結(jié)構(gòu)之類的骨架為連續(xù)體的結(jié)構(gòu)，或者，可以是通過微粒子的凝聚而形成有骨架的粒子狀多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)。

圖1是表示本實(shí)施方式的光電極的一例的示意圖，示出了第2導(dǎo)電體的骨架通過微粒子的凝聚而形成的例子。圖1所示的光電極100，包含作為基板的第1導(dǎo)電體101、和配置于第1導(dǎo)電體101上的第2導(dǎo)電體102以及可見光光催化劑103。第2導(dǎo)電體102具有多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)、且透明，所述多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)包含三維連續(xù)的骨架102a和通過骨架102a形成的細(xì)孔102b。可見光光催化劑103被配置在第2導(dǎo)電體102的細(xì)孔102b的內(nèi)部?？梢姽夤獯呋瘎?03也可以不僅配置于細(xì)孔102b的內(nèi)部而且配置于第2導(dǎo)電體102的表面上。

第2導(dǎo)電體中的細(xì)孔，可以在第2導(dǎo)電體的與第1導(dǎo)電體相反側(cè)的面開口。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施方式的光電極作為水分解的電極來利用的情況下，在細(xì)孔的內(nèi)部通過水分解反應(yīng)而產(chǎn)生的氣泡(氫氣或氧氣)可以容易地從細(xì)孔的內(nèi)部通過上述開口而被釋放到電極外。再者，第2導(dǎo)電體中的細(xì)孔可以包含三維連續(xù)的細(xì)孔，也可以包含不與其他的細(xì)孔連續(xù)的孤立的細(xì)孔。

對于本實(shí)施方式涉及的光電極而言，向光電極入射、未被可見光光催化劑吸收而進(jìn)入到第2導(dǎo)電體中的光的大部分，能夠不被第2導(dǎo)電體吸收而透過第2導(dǎo)電體，然后被再次所進(jìn)入的可見光光催化劑吸收。

另外，根據(jù)本實(shí)施方式的光電極的結(jié)構(gòu)，能夠使可見光光催化劑的厚度充分地薄，來抑制光激發(fā)載流子的復(fù)合。其原因是因?yàn)?，即使可見光光催化劑本身厚度薄，如果使?fù)合體的厚度增加，則光通過可見光光催化劑的光路長度也增加，能夠提高光吸收率。這樣，根據(jù)本實(shí)施方式的光電極，能夠使已入射的光的大部分被光催化劑吸收，能夠進(jìn)一步減薄光催化劑的厚度來抑制光激發(fā)載流子的復(fù)合，因此能夠?qū)⑷肷涞墓饽苡行У乩糜谒姆纸夥磻?yīng)等目標(biāo)反應(yīng)。

第2導(dǎo)電體中的空隙率，可以在第2導(dǎo)電體的整體中是均一的，但也可以是不同的。例如，優(yōu)選在第2導(dǎo)電體中，相對于第2導(dǎo)電體的中心面、第1導(dǎo)電體側(cè)的區(qū)域的空隙率比相對于上述中心面、與第1導(dǎo)電體相反側(cè)的區(qū)域的空隙率低。在此，第2導(dǎo)電體的中心面是第2導(dǎo)電體的厚度的中心面。將第1導(dǎo)電體的配置有第2導(dǎo)電體的面作為基準(zhǔn)面，將從第2導(dǎo)電體的骨架之中離所述基準(zhǔn)面最遠(yuǎn)的位置通過、且與所述基準(zhǔn)面平行的面作為厚度決定面時，第2導(dǎo)電體的厚度用從所述基準(zhǔn)面到所述厚度決定面的距離決定。第2導(dǎo)電體的厚度的中心面，是所述基準(zhǔn)面與所述厚度決定面的中心面。當(dāng)以圖1中示出的光電極100為例來說明這樣設(shè)定的各面時，如圖2所示，基準(zhǔn)面201是第1導(dǎo)電體101的配置有第2導(dǎo)電體102(復(fù)合體104)的面。另外，厚度決定面202是從第2導(dǎo)電體102的骨架102a之中離基準(zhǔn)面201最遠(yuǎn)的位置102c通過的、與基準(zhǔn)面201平行的面。中心面203是基準(zhǔn)面201與厚度決定面202的中心面。在圖中，204表示相對于中心面203、第1導(dǎo)電體側(cè)的區(qū)域，205表示相對于中心面203、與第1導(dǎo)電體相反側(cè)的區(qū)域。

再者，上述構(gòu)成，換言之，第2導(dǎo)電體的骨架具有在第1導(dǎo)電體側(cè)的區(qū)域變密、在與第1導(dǎo)電體相反側(cè)的區(qū)域變疏的形狀。根據(jù)這樣的構(gòu)成，入射到復(fù)合體中的光的散射的方向朝向復(fù)合體的第1導(dǎo)電體側(cè)的概率提高，因此光容易到達(dá)復(fù)合體的內(nèi)部，其結(jié)果，位于第2導(dǎo)電體的細(xì)孔的內(nèi)部的可見光光催化劑的光吸收量增加，光的利用效率提高。而且，在本實(shí)施方式的光電極作為水分解的電極來利用的情況下，在第2導(dǎo)電體的細(xì)孔的內(nèi)部通過水分解反應(yīng)而產(chǎn)生的氣泡(氫氣或氧氣)容易釋放到光電極外。更優(yōu)選的是，第2導(dǎo)電體的空隙率從第1導(dǎo)電體側(cè)向與第1導(dǎo)電體相反側(cè)變高，換言之，第2導(dǎo)電體的骨架的密度從第1導(dǎo)電體側(cè)向與第1導(dǎo)電體相反側(cè)變低。根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠進(jìn)一步提高配置于第2導(dǎo)電體的細(xì)孔的內(nèi)部的可見光光催化劑的利用效率。

再者，第2導(dǎo)電體的空隙率可以通過沿著第1導(dǎo)電體的厚度方向的第2導(dǎo)電體的截面的圖像解析來求出。具體而言，通過將第2導(dǎo)電體的截面圖像二值化來準(zhǔn)備例如使骨架部分為白色、使空隙部分為黑色的二值化圖像數(shù)據(jù)，計(jì)數(shù)黑色即空隙的像素?cái)?shù)而可求出空隙率。

第2導(dǎo)電體由透明導(dǎo)電性氧化物等透明導(dǎo)電性材料形成。透明導(dǎo)電性材料，是相對于波長大于400nm的可見光區(qū)域的光的吸收率小、且顯示導(dǎo)電性的材料。在此，相對于波長大于400nm的可見光區(qū)域的光的吸收率小是指相對于波長為500nm的可見光區(qū)域的光的光吸收系數(shù)例如為1000cm^-1以下、優(yōu)選為500cm^-1以下。再者，由于第2導(dǎo)電體具有多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)，因此入射到第2導(dǎo)電體中的光有時反射、散射而看上去發(fā)白。但是，構(gòu)成第2導(dǎo)電體的透明導(dǎo)電性材料，相對于可見光區(qū)域的光具有例如上述范圍的低的光吸收系數(shù)，所以在第2導(dǎo)電體中幾乎不發(fā)生光吸收，已入射的大部分的光在通過可見光光催化劑時被可見光光催化劑吸收。另外，被用于第2導(dǎo)電體的透明導(dǎo)電性材料所需求的導(dǎo)電性，是電阻率為1×10^-1ω·cm以下，優(yōu)選電阻率為1×10^-2ω·cm以下。

本實(shí)施方式中的用于形成第2導(dǎo)電體的透明導(dǎo)電性材料是例如銻摻雜氧化錫(ato)、鈮摻雜氧化錫(nbto)、鉭摻雜氧化錫(tato)、氟摻雜氧化錫(fto)、錫摻雜氧化銦(ito)、鋁摻雜氧化鋅(azo)、鎵摻雜氧化鋅(gzo)以及鈮摻雜二氧化鈦等透明導(dǎo)電性氧化物。特別優(yōu)選由選自ato、fto和gzo之中的至少任一種形成第2導(dǎo)電體。通過使用ato、fto以及gzo，可以在工業(yè)上簡便地制作本實(shí)施方式的光電極。另外，作為用于第2導(dǎo)電體的透明導(dǎo)電性材料，更希望選擇在形成可見光光催化劑的工序中具有耐久性的材料。ato和fto，與ito等相比，具有耐高溫性，因此即使是在形成可見光光催化劑的工序中包含燒成過程的情況，也能夠無問題地使用。另外，gzo由于在還原氣氛下的耐性高，因此即使是例如可見光光催化劑為氮化物和/或氮氧化物，在合成它們時包含在氨氣氣氛下的燒成工序的情況，也能夠無問題地使用。

可見光光催化劑，是能夠吸收波長大于400nm的可見光區(qū)域的光的光催化劑?？梢姽夤獯呋瘎鄬τ诓ㄩL500nm的可見光區(qū)域的光的光吸收系數(shù)例如為5000cm^-1以上，優(yōu)選為10000cm^-1以上。本實(shí)施方式的可見光光催化劑，由于能夠這樣地利用太陽光的可見光，因此與tio2等的只能吸收紫外線的光催化劑相比，能夠使太陽光的利用效率增加。作為能夠吸收可見光區(qū)域的光的光催化劑的代表性的例子，可列舉出氧化鐵(fe2o3)、氧化鎢(wo3)、氮化鉭(ta3n5)、氮氧化鉭(taon)、氮化鈮(nb3n5)以及氮氧化鈮(nbon)等。

特別是在可見光光催化劑為氮化鈮(nb3n5)和氮氧化鈮(nbon)等鈮氮化物和鈮氮氧化物中的至少任一種的情況下，可見光光催化劑能夠利用可見光區(qū)域的波長的光，且可見光光催化劑的能帶結(jié)構(gòu)適合于水分解。因此，在使用這些可見光光催化劑的情況下，例如當(dāng)將太陽光作為光源時，能夠?qū)崿F(xiàn)能將入射到光電極中的光能更有效地利用于水的分解反應(yīng)等目標(biāo)反應(yīng)的光電極。另外，鈮系化合物，與ta系化合物相比，能夠以低成本制作，因此適合于工業(yè)性的利用。

如上述那樣，可見光光催化劑的厚度，為了充分地吸收光、且防止光激發(fā)載流子的復(fù)合，例如優(yōu)選設(shè)為10～200nm。本實(shí)施方式的光電極，如上所述，雖然暫時進(jìn)入到可見光光催化劑中但是未被可見光光催化劑吸收而透過從而到達(dá)第2導(dǎo)電體的光的大部分，能夠透過第2導(dǎo)電體而到達(dá)配置于第2導(dǎo)電體的細(xì)孔的內(nèi)部的可見光光催化劑，并被該可見光光催化劑吸收。因此，能夠不使入射到光電極中的光從可見光光催化劑通過的光路長度減少，而減少可見光光催化劑的厚度。

再者，可見光光催化劑和第2導(dǎo)電體優(yōu)選以使得可見光光催化劑與第2導(dǎo)電體的接觸成為歐姆接觸的方式適當(dāng)選擇了各自的材料以及費(fèi)米能級。通過可見光光催化劑與第2導(dǎo)電體的接觸為歐姆接觸，通過光激發(fā)而在可見光光催化劑的內(nèi)部生成的電子和空穴進(jìn)行電荷分離，復(fù)合的概率進(jìn)一步變低，因此能夠使光能的利用效率進(jìn)一步提高。

第1導(dǎo)電體可以由金屬形成，也可以由透明導(dǎo)電性材料形成。但是，用于第1導(dǎo)電體的材料所要求的導(dǎo)電性，是電阻率為1×10^-3ω·cm以下，優(yōu)選電阻率為1×10^-4ω·cm以下。在此，第1導(dǎo)電體的材料所要求的電阻率比第2導(dǎo)電體的材料所要求的電阻率(1×10^-1ω·cm以下，優(yōu)選電阻率為1×10^-2ω·cm以下)低的理由是因?yàn)?，光激發(fā)的電子在第1導(dǎo)電體內(nèi)移動的距離比在第2導(dǎo)電體內(nèi)移動的距離長，因此在考慮了電子的順利的移動的情況下，第1導(dǎo)電體的材料所要求的導(dǎo)電性比第2導(dǎo)電體的材料所要求的導(dǎo)電性高。

在第1導(dǎo)電體由金屬形成的情況下，第1導(dǎo)電體的材料選擇的范圍大，而且也能夠?qū)崿F(xiàn)第1導(dǎo)電體的高導(dǎo)電性。作為用于形成第1導(dǎo)電體的金屬，可列舉出例如鈦和鈮。

另一方面，在第1導(dǎo)電體由透明導(dǎo)電性材料形成的情況下，可以將光電極的光入射面設(shè)為第1導(dǎo)電體側(cè)的面，也可以設(shè)為與該面相反側(cè)的面，還可以設(shè)為這兩面，因此光的入射面的自由度變高。另外，由于也可以使用與第2導(dǎo)電體相同的材料來制作第1導(dǎo)電體，因此能夠在工業(yè)上簡便地制作第1導(dǎo)電體和第2導(dǎo)電體。作為第1導(dǎo)電體的透明導(dǎo)電性材料，可以使用作為用于形成第2導(dǎo)電體的透明導(dǎo)電性材料而例示的上述的透明導(dǎo)電性氧化物，在這些氧化物之中，可優(yōu)選地使用fto以及ato。如上所述，fto和ato具有耐高溫性，因此即使是在形成可見光光催化劑的工序中包含燒成過程的情況下也能夠無問題地使用。

優(yōu)選第1導(dǎo)電體由電阻率比第2導(dǎo)電體的電阻率小的材料形成。即，優(yōu)選第1導(dǎo)電體具有比第2導(dǎo)電體高的導(dǎo)電性。關(guān)于電子移動的距離，通常在第1導(dǎo)電體中的移動距離比在第2導(dǎo)電體中的移動距離大。因此，通過使第1導(dǎo)電體的電阻率比第2導(dǎo)電體的電阻率小，能夠抑制電子的移動損失。該構(gòu)成例如可通過由金屬形成第1導(dǎo)電體、由透明導(dǎo)電性氧化物形成第2導(dǎo)電體來實(shí)現(xiàn)。能夠用于形成第1導(dǎo)電體的金屬的具體例、以及能夠用于形成第2導(dǎo)電體的透明導(dǎo)電性氧化物的具體例如上所述。另外，通過由第1透明導(dǎo)電性氧化物形成第1導(dǎo)電體，由電阻率比第1透明導(dǎo)電性氧化物的電阻率高的第2透明導(dǎo)電性氧化物形成第2導(dǎo)電體，能夠?qū)崿F(xiàn)第1導(dǎo)電體和第2導(dǎo)電體均透明、且第1導(dǎo)電體和第2導(dǎo)電體的電阻率滿足上述關(guān)系的光電極。

接著，對本實(shí)施方式的光電極的制造方法的一例進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式的光電極的制造方法的一例中，首先，在作為基板的第1導(dǎo)電體上形成第2導(dǎo)電體，該第2導(dǎo)電體具有多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)、且透明，所述多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)包含三維連續(xù)的骨架和通過所述骨架形成的細(xì)孔，接著，形成配置于第2導(dǎo)電體的細(xì)孔的內(nèi)部的可見光光催化劑。

由于在上述的制造方法中不包含復(fù)雜的工序，因此能夠以低成本進(jìn)行光電極的制造。再者，在上述的制造方法中使用的第1導(dǎo)電體、所形成的第2導(dǎo)電體以及可見光光催化劑的材料等的詳情如上所述。

在形成包含選自氮化物和氮氧化物之中的至少任一種的可見光光催化劑來作為可見光光催化劑的情況下，例如，可以通過使用氮化合物氣體(例如氨氣)對作為可見光光催化劑的前驅(qū)體的氧化物或有機(jī)化合物進(jìn)行氮化處理來形成。

在可見光光催化劑為氮氧化鈮(nbon)等鈮氮氧化物的情況下，例如可以通過將鈮氧化物作為前驅(qū)體，采用氨氣對其進(jìn)行氮化處理，來形成可見光光催化劑。這樣的氮化處理可在大氣壓下實(shí)施。通過在大氣壓下實(shí)施氮化處理，與在真空下實(shí)施的情況相比，不需要復(fù)雜的工序，且使用的裝置簡便，因此能夠?qū)崿F(xiàn)光電極的進(jìn)一步的低成本化。另外，使用氨氣的氮化處理可在例如500～750℃的溫度范圍內(nèi)實(shí)施，優(yōu)選在500～650℃的溫度范圍內(nèi)實(shí)施。通過在這樣的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行氮化處理，由于在氨被熱分解的溫度以上，因此能夠進(jìn)行充分的氮化處理，且在處理后也能夠維持第2導(dǎo)電體的導(dǎo)電性。

另一方面，在可見光光催化劑為氮化鈮(nb3n5)等鈮氮化物的情況下，例如可以通過使有機(jī)鈮化合物與氨氣進(jìn)行反應(yīng)來氮化，從而形成可見光光催化劑。作為有機(jī)鈮化合物，例如，可以使用由組成式nb(nr2)5(其中，r表示碳原子數(shù)為1～3的烷基)表示的化合物(例如五(二甲基氨基)鈮)、以及由組成式r¹n＝nb(nr²r³)3(其中，r¹、r²以及r³為分別獨(dú)立的烴基)表示的化合物等。氮化處理的溫度例如設(shè)為有機(jī)鈮化合物的氮化開始溫度以上且小于nb的還原開始溫度。

形成第2導(dǎo)電體的方法并不特別地限定。例如，可通過向構(gòu)成骨架的材料的粉末中適當(dāng)添加溶劑以及表面活性劑等來調(diào)制糊，并將該糊涂敷在所準(zhǔn)備的第1導(dǎo)電體上來形成涂膜，將該涂膜燒成來形成。燒成時的氣氛和溫度條件可以根據(jù)所使用的材料等來適當(dāng)選擇。另外，如在上述中說明的那樣的骨架具有在第1導(dǎo)電體側(cè)的區(qū)域變密、且在與第1導(dǎo)電體相反側(cè)的區(qū)域變疏的形狀的第2導(dǎo)電體，例如可通過作為第1導(dǎo)電體側(cè)的區(qū)域的第2導(dǎo)電體的形成所使用的粉末使用粒徑更小的粉末，作為與第1導(dǎo)電體相反側(cè)的區(qū)域的第2導(dǎo)電體的形成所使用粉末使用粒徑更大的粉末來形成。

(實(shí)施方式2)

對本公開的光電化學(xué)電池的一實(shí)施方式進(jìn)行說明。

圖3示出本實(shí)施方式的光電化學(xué)電池的一例。圖3所示的光電化學(xué)電池300，具備光電極310、對電極320、包含水的電解液340、和收納光電極310、對電極320以及電解液340的容器330。

作為光電極310，使用在實(shí)施方式1中說明的光電極。即，光電極310包含作為基板的第1導(dǎo)電體311、和配置于第1導(dǎo)電體311上的由第2導(dǎo)電體以及可見光光催化劑構(gòu)成的復(fù)合體312。第2導(dǎo)電體如在實(shí)施方式1中所說明的那樣具有多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)、且透明，所述多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)包含三維連續(xù)的骨架和通過所述骨架形成的細(xì)孔?？梢姽夤獯呋瘎┍慌渲迷诘?導(dǎo)電體的細(xì)孔的內(nèi)部。再者，第1導(dǎo)電體311、第2導(dǎo)電體以及可見光光催化劑的詳情同在實(shí)施方式1中所說明的那樣，因此在此省略詳細(xì)的說明。

在容器330內(nèi)，光電極310和對電極320被配置成其表面與電解液340接觸。在圖3所示的光電化學(xué)電池300中，容器330之中、與配置于容器330內(nèi)的光電極310的復(fù)合體312相對的部分(以下簡稱為光入射部331)由能使太陽光等光透過的材料構(gòu)成。即，在光電化學(xué)電池300中，光電極310以光能夠從與第1導(dǎo)電體311相反側(cè)的面入射的朝向配置在容器330內(nèi)。換言之，光電極310的光入射面是與第1導(dǎo)電體相反側(cè)的面。因此，光電極310的第1導(dǎo)電體311可以由金屬形成，也可以由透明導(dǎo)電性材料形成。在第1導(dǎo)電體311由金屬形成的情況下，透過復(fù)合體312的光的一部分能夠在第1導(dǎo)電體311的表面反射，然后再次進(jìn)入到復(fù)合體312中從而被可見光光催化劑吸收，因此能夠使光利用效率進(jìn)一步提高。

光電極310中的第1導(dǎo)電體311與對電極320通過導(dǎo)線350而電連接。再者，這里的對電極，意指在其與光電極之間不經(jīng)由電解液而進(jìn)行電子的授受的電極。因此，本實(shí)施方式中的對電極320，只要與構(gòu)成光電極310的第1導(dǎo)電體311電連接即可，與光電極310的位置關(guān)系等不作特別限定。例如，在光電極310中所使用的可見光光催化劑為n型半導(dǎo)體的情況下，對電極320成為從光電極310不經(jīng)由電解液340而接受電子的電極。作為對電極320，優(yōu)選使用過電壓小的材料。通過使用例如pt、au、ag、fe、ni等金屬催化劑，對電極320的活性提高，因而優(yōu)選。

如圖3所示，光電化學(xué)電池300也可以還具備隔板360。容器330的內(nèi)部可被隔板360分離成配置有光電極310的那側(cè)的區(qū)域、和配置有對電極320的區(qū)域這兩個區(qū)域。電解液340被收納在這兩個區(qū)域內(nèi)。容器330具備用于將在配置有光電極310的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的氣體排出的排氣口332、和用于將在配置有對電極320的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的氣體排出的排氣口333。容器330還具備用于向容器330的內(nèi)部供給水的供水口334。

電解液340不作特別限定，只要包含水即可。再者，電解液340可以是酸性的也可以是堿性的。另外，也可以使用固體電解質(zhì)來代替電解液340。也可使用水來代替電解液340。

接著，說明光電極310以及光電化學(xué)電池300的工作。再者，在此以光電極310的可見光光催化劑為nbon等的n型半導(dǎo)體的情況為例來說明。

當(dāng)太陽光從光電化學(xué)電池300中的容器330的光入射部331向被收納在容器330內(nèi)并且與電解液340接觸的光電極310入射時，在復(fù)合體312中的可見光光催化劑中，在導(dǎo)帶產(chǎn)生電子、在價帶產(chǎn)生空穴。此時產(chǎn)生的空穴，由于由因與電解液340的接觸而產(chǎn)生的耗盡層引起的能帶彎曲，而向可見光光催化劑的表面移動。在可見光光催化劑的表面，通過下述反應(yīng)式(1)，水被分解而產(chǎn)生氧氣。另一方面，電子由于上述能帶彎曲而向第2導(dǎo)電體移動，并經(jīng)由第1導(dǎo)電體311到達(dá)對電極320。在對電極320，通過下述反應(yīng)式(2)而產(chǎn)生氫氣。

4h⁺+2h2o→o2↑+4h⁺…(1)

4e^-+4h⁺→2h2↑…(2)

產(chǎn)生的氫氣和氧氣被容器內(nèi)的隔板360分離，氧氣從排氣口332排出，氫氣從排氣口333排出。另外，要被分解的水從供水口334供給到容器330的內(nèi)部。

光電極310如在實(shí)施方式1中所說明的那樣能夠以高效率利用光能。因此，具備光電極310的光電化學(xué)電池300能夠?qū)⒐饽苡行У乩糜谒纸夥磻?yīng)。

圖4示出光電化學(xué)電池的另一例。圖4所示的光電化學(xué)電池400，雖然光電極310的配置的朝向與光電化學(xué)電池300不同，但是其它的構(gòu)成與光電化學(xué)電池300相同。因此，在此僅對光電極310的配置的朝向進(jìn)行說明。在光電化學(xué)電池400中，光電極310以第1導(dǎo)電體311與容器330的光入射部331相對的朝向、即以光能夠從第1導(dǎo)電體311側(cè)的面入射的朝向配置在容器330內(nèi)。換言之，光電極310的光入射面是第1導(dǎo)電體311側(cè)的面。第1導(dǎo)電體311需要使入射的光透過，并使光到達(dá)復(fù)合體312。因此，在光電化學(xué)電池400中，光電極310的第1導(dǎo)電體311需要由透明導(dǎo)電性材料形成。

光入射到光電極410時的光電化學(xué)電池400的工作，除了到達(dá)復(fù)合體312的光是從第1導(dǎo)電體311透過了的光這一點(diǎn)以外，與光電化學(xué)電池300相同。但是，在光電化學(xué)電池400中，由于光從第1導(dǎo)電體311側(cè)向光電極310入射，因此配置于靠近第1導(dǎo)電體311的位置的可見光光催化劑的光吸收量變多。因此，與光電化學(xué)電池300的情況相比，通過該可見光光催化劑所光激發(fā)的載流子移動到第1導(dǎo)電體311的距離變短，因此難以引起載流子的復(fù)合。其結(jié)果，在光電化學(xué)電池400中，與光電化學(xué)電池300相比，能有助于水分解反應(yīng)的載流子量增加，因此能夠?qū)崿F(xiàn)光能的高的利用效率。再者，光電化學(xué)電池400也可設(shè)為以下構(gòu)成：光不是僅從第1導(dǎo)電體311側(cè)的面入射，而是從第1導(dǎo)電體側(cè)的面和與其相反側(cè)的面這兩面入射。

再者，光電化學(xué)電池300、400中的光電極310以外的其它的構(gòu)成，例如對電極320、容器330、導(dǎo)線350和隔板360等不特別限定，可以適當(dāng)使用在將水分解而產(chǎn)生氫氣等氣體的光電化學(xué)電池中所使用的公知的容器、導(dǎo)線和分離膜等

實(shí)施例

以下，通過實(shí)施例來進(jìn)一步詳細(xì)說明本公開的光電極。

＜光電極的制作＞

(實(shí)施例1)

(1)形成第2導(dǎo)電體(銻摻雜氧化錫：ato)的工序

作為第1導(dǎo)電體，準(zhǔn)備了ato基板。作為用于制作第2導(dǎo)電體的透明導(dǎo)電性氧化物，使用了一次粒徑為120～250nm的ato粉末。調(diào)制使ato粉末分散在有機(jī)溶劑中而成的墨，將其在ato基板上旋涂成膜，在被設(shè)于120℃的加熱板上干燥5分鐘左右。旋涂的條件是，以轉(zhuǎn)速400rpm旋轉(zhuǎn)20秒后，以轉(zhuǎn)速1500rpm旋轉(zhuǎn)10秒。干燥后，在氧氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w氣流中將ato基板上的膜進(jìn)行了燒成。關(guān)于燒成，以升溫速度100℃/h使?fàn)t內(nèi)從室溫升溫到500℃，在500℃下保持1小時后，以降溫速度100℃/h進(jìn)行降溫，在變?yōu)槭覝刈笥业臅r候取出膜。

采用掃描型電子顯微鏡(sem)觀察了所制作的膜的截面，結(jié)果膜的厚度為4μm左右。確認(rèn)出：膜為多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)，ato粉末彼此三維地連續(xù)而形成骨架，而且包含通過該骨架形成的三維連續(xù)的細(xì)孔。

再者，在本實(shí)施例中使用了上述方法，但作為形成第2導(dǎo)電體的方法，色素增感型太陽能電池所使用的tio2電極的制作方法也是有用的。例如，替代tio2粉末，準(zhǔn)備第2導(dǎo)電體制作用的透明導(dǎo)電性材料的粉末，將其與純水、乙酰丙酮以及表面活性劑(toriton-x)等一起在研缽中混合來調(diào)制糊，采用橡皮滾滾涂法在第1導(dǎo)電體上涂敷該糊來形成涂膜，進(jìn)行干燥和燒成處理，由此可形成具有多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)的第2導(dǎo)電體。

(2)形成可見光光催化劑(氮氧化鈮：nbon)的工序

準(zhǔn)備了采用濺射法在ato基板上形成了作為前驅(qū)體的非晶的nb2o5薄膜的試樣。將其放置到直徑約9cm的塔姆爐(株式會社モトヤマ制)內(nèi)，在氨、氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w流通下使?fàn)t內(nèi)以升溫速度100℃/h從室溫升溫到600℃。然后，在600℃下保持1h后，以降溫速度100℃/h進(jìn)行降溫，將所流入的氣體從反應(yīng)氣體變更為氮?dú)?，來充分吹掃后，從爐內(nèi)取出所得到的合成物?；旌蠚怏w的總流量設(shè)為1000ml/min?；旌蠚怏w的組成比率設(shè)為氨40.00體積％、氧氣0.06體積％、氮?dú)?9.94體積％。

對燒成后的合成物進(jìn)行xrd測定，結(jié)果確認(rèn)出斜鋯石結(jié)構(gòu)的nbon的峰。即，確認(rèn)出形成了在ato基板上配置有nbon的結(jié)構(gòu)體(ato基板-nbon結(jié)構(gòu)體)。

通過漫反射率測定，調(diào)查了所得到的ato基板-nbon結(jié)構(gòu)體的光吸收特性，結(jié)果確認(rèn)出在可見光區(qū)域中的可視為nbon的帶間躍遷的光吸收，其吸收端波長為約600nm。

從以上所述確認(rèn)出通過對前驅(qū)體nb2o5進(jìn)行氮化處理，能夠合成作為可見光光催化劑的nbon。

再者，在本實(shí)施例中，為了確認(rèn)是否能夠通過前驅(qū)體nb2o5的氮化處理來合成作為可見光光催化劑的nbon，采用濺射法在ato基板上使作為前驅(qū)體的nb2o5成膜。但是，濺射法不適合作為在相當(dāng)于第2導(dǎo)電體的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體上使前驅(qū)體成膜的方法。原因是因?yàn)椋瑸R射法難以連多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體的細(xì)孔的內(nèi)部也形成前驅(qū)體nb2o5膜。作為在多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體的細(xì)孔的內(nèi)部也能夠較均勻地形成前驅(qū)體nb2o5膜的方法的例子，例如可列舉出以下的(1)以及(2)。

(1)調(diào)制將乙醇鈮(nb(oc2h5)5)用乙醇稀釋成為10mm的溶液。將該溶液涂敷在作為第2導(dǎo)電體的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體上，在100℃左右使其干燥。由此，乙醇鈮被水解，在多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體的細(xì)孔的內(nèi)部也制作出非晶的鈮氧化物(nb2o5)。

(2)調(diào)制將乙醇鈮(nb(oc2h5)5)用乙醇稀釋為10mm的溶液。使ato粉末分散在該溶液中，來調(diào)制出墨。通過將墨在ato基板上旋涂成膜后，進(jìn)行干燥以及燒成，可制作出在具有多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)的ato的細(xì)孔的內(nèi)部附著有鈮氧化物(nb2o5)的結(jié)構(gòu)體。

＜關(guān)于可見光光催化劑的形成工序時的第2導(dǎo)電體對熱處理的耐性的研究＞

在此，在通過利用氨氣來進(jìn)行的氮化反應(yīng)，將鈮氧化物進(jìn)行氮化來得到nbon等鈮氮氧化物的情況下，燒成溫度優(yōu)選設(shè)為500℃以上。原因是因?yàn)?，氮化反?yīng)是利用在氨氣熱分解時產(chǎn)生的反應(yīng)性高的自由基狀態(tài)的氮原子等來產(chǎn)生的，如在非專利文獻(xiàn)(appl.phys.lett.72(3)，19january1998)中所記載的那樣，氨的熱分解在大約500℃以上發(fā)生。

另一方面，可作為第2導(dǎo)電體的材料使用的透明導(dǎo)電性氧化物，當(dāng)被置于高溫氣氛中時，有時由于載流子密度降低等的原因，導(dǎo)電率顯著地降低。因此，在第2導(dǎo)電體上作為可見光光催化劑形成鈮氮氧化物和/或鈮氮化物的情況下，優(yōu)選在低溫條件下合成鈮氮氧化物和/或鈮氮化物。

因此，為了研究可見光光催化劑的形成工序時的第2導(dǎo)電體對熱處理的耐性，準(zhǔn)備可作為第2導(dǎo)電體的材料使用的ato、fto以及gzo的各基板，將這些基板在與上述(2)的形成可見光光催化劑的工序同樣的氮化條件下進(jìn)行了燒成。其結(jié)果，對于這些全部基板，在燒成后電阻值也未確認(rèn)出大的變化，維持了導(dǎo)電性。另外，對于上述3種基板，在峰溫度650℃的條件下實(shí)施了熱處理的情況下，關(guān)于ato以及fto，在燒成后電阻值也未確認(rèn)出大的變化，但關(guān)于gzo，確認(rèn)出電阻值增加。這可以認(rèn)為是由于，在本實(shí)驗(yàn)條件下，在燒成氣氛中存在氧氣，因此gzo基板的電阻值增加了。另外，在將氮化溫度設(shè)為750℃而對上述3種基板進(jìn)行了燒成的情況下，不論哪種基板在燒成后都確認(rèn)出電阻值增加。從這些實(shí)驗(yàn)確認(rèn)出：在通過使用了氨氣的氮化處理在第2導(dǎo)電體的表面上形成包含選自氮化物和氮氧化物之中的至少任一種的可見光光催化劑的情況下，氮化處理時的溫度優(yōu)選為500～650℃的范圍內(nèi)。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本公開的光電極作為利用了太陽光的水分解用的電極是有用的。