專利名稱：NbON膜及NbON膜的制造方法、以及氫生成設(shè)備及具備它的能量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及NbON膜、NbON膜的制造方法、使用所述NbON膜的氫生成設(shè)備、和具備所述氫生成設(shè)備的能量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
以往，已知有通過對作為光半導(dǎo)體發(fā)揮作用的半導(dǎo)體材料照射光而將水分解來采集氫和氧的技術(shù)(例如參照專利文獻(xiàn)I)。專利文獻(xiàn)I中，公開有如下的內(nèi)容，即，在電解液中配置η型半導(dǎo)體電極和對電極，通過對η型半導(dǎo)體電極的表面照射光而從兩個(gè)電極的表面采集氫及氧。具體來說，記載有作為η型半導(dǎo)體電極使用TiO2電極等的內(nèi)容。但是，專利文獻(xiàn)I中公開的η型半導(dǎo)體電極中，太陽光的利用效率還不夠充分。例如TiO2電極由于其帶隙在銳鈦型時(shí)為380nm，因此只能利用大約I %的太陽光。為了解決如上所述的問題，例如提出過利用帶隙更小的光半導(dǎo)體材料的方案。例如，專利文獻(xiàn)2中，提出過使用通過將Nb2O5在高溫氨氣氛中燒成而得的NbON光半導(dǎo)體的方案。NbON光半導(dǎo)體由于帶隙小到約600nm，因此可以提高太陽光的利用效率。另外，專利文獻(xiàn)3中，公開過還可以用于水的光分解的、固定有NbON光半導(dǎo)體的電極(電極催化劑)。以往技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開昭51-123779號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開2002-66333號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本特開2005-161203號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題但是，對于以往的NbON光半導(dǎo)體，為了提高分解水而采集氫的光半導(dǎo)體特性(量子效率)，要求進(jìn)一步的改善。所以，本發(fā)明的目的在于，提供一種膜狀的NbON光半導(dǎo)體,其與以往的NbON光半導(dǎo)體相比，進(jìn)一步提高了分解水而采集氫的光半導(dǎo)體特性(量子效率)。用于解決問題的途徑本發(fā)明提供一種利用光照射產(chǎn)生光電流的NbON膜。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，可 以用更加簡便的方法提供提高了分解水而采集氫的光半導(dǎo)體特性(量子效率)的NbON及NbON膜。


圖1是表示用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方式2的NbON的制造方法的裝置的一例的概略圖。圖2是說明實(shí)施方式2的NbON的制造方法的NbON的合成機(jī)理的圖。圖3是表示用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方式3的NbON膜的制造方法的裝置的一例的概略圖。圖4是說明實(shí)施方式3的NbON膜的制造方法的NbON膜的合成機(jī)理的圖。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的氫生成設(shè)備的構(gòu)成的概略圖。圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的氫生成設(shè)備的構(gòu)成的概略圖。圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式6的能量系統(tǒng)的構(gòu)成的概略圖。圖8是實(shí)施例1中所用的NbON合成用的原料的TG-DTA (Thermogravimetry-Differential Thermal Analysis)數(shù)據(jù)。圖9是比較用NbON單相粉末I的XRD(X_ray diffraction)數(shù)據(jù)和NbON的XRD模擬數(shù)據(jù)。圖10 是實(shí)施例1 的膜 I 的 UV-Vis (Ultraviolet Visible AbsorptionSpectroscopy)數(shù)據(jù)。圖11是比較用NbON單相粉末I和實(shí)施例1的膜I的、Nb3d的XPS(X-rayPhotoelectron Spectroscopy)數(shù)據(jù)。圖12是實(shí)施例2的膜2的UV-Vis數(shù)據(jù)。

圖13是實(shí)施例2的膜2的Nb3d的XPS數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施例方式在利用光照射分解水而采集氫的技術(shù)中，提出過利用帶隙更小的光半導(dǎo)體材料的方案。本發(fā)明人等針對此種光半導(dǎo)體材料，發(fā)現(xiàn)對于“背景技術(shù)”一欄中記載的以往提出過的材料存在如下所示的問題。例如，在專利文獻(xiàn)2及3中公開的NbON的情況下，在專利文獻(xiàn)2及3中公開的合成方法中，存在NbON容易還原的問題。所以，這些合成方法中，除了 NbON的生成以外，還副生成Nb的還原種的NbN，因此無法得到NbON的單相或接近單相的材料。由此，就利用專利文獻(xiàn)2及3中公開的合成方法得到的NbON而言，為了利用光照射分解水而采集氫，很難發(fā)揮出NbON的充分的光半導(dǎo)體特性(高量子效率)。由此，需要從所得的NbON中將NbN等副產(chǎn)物用酸等溶解而除去。另外，即使從利用專利文獻(xiàn)2及3中公開的方法合成的NbON中將NbN等副產(chǎn)物用酸等溶解而除去，得到了單相或接近單相的NbON材料，也無法利用相同的方法得到單相或接近單相的NbON膜。例如，即使使用單相或接近單相的NbON材料，利用一般的成膜方法制作出膜，由于在成膜過程中從NbON中新生成了 NbN等雜質(zhì)，因此無法制作單相或接近單相的NbON膜。具體來說，發(fā)明人等將單相或接近單相的NbON材料作為濺射靶使用，利用濺射法嘗試了膜的制作。但是，在濺射時(shí)對作為濺射靶的NbON賦予的能量將NbON分解，由此產(chǎn)生副產(chǎn)物，無法得到單相或接近單相的NbON膜。另外，作為其他的具體例，發(fā)明者人等使用粉體狀的單相或接近單相的NbON材料制作出懸濁液，將該懸濁液向基板吹送而形成膜狀，將該膜燒成。但是，在燒成中NbON被氧化，無法得到NbON膜。所以，本發(fā)明人等進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)了可以制造減少了副產(chǎn)物等雜質(zhì)的NbON膜的方法，提供提高了利用光照射分解水而采集氫的光半導(dǎo)體特性(量子效率)的、NbON膜及其制造方法。此外，本發(fā)明人等還提供利用了此種NbON膜的氫生成設(shè)備及能量系統(tǒng)。本發(fā)明的第一方式提供一種利用光照射產(chǎn)生光電流的NbON膜。而且，本說明書中，所謂“利用光照射產(chǎn)生光電流”是指，“利用太陽光的照射，以0.1mA/cm2以上的光電流密度產(chǎn)生光電流”。第一方式的NbON膜由于減少了副產(chǎn)物等雜質(zhì)的混入，因此可以發(fā)揮用于利用光照射分解水而采集氫的、NbON的充分的光半導(dǎo)體特性(高量子效率)。本發(fā)明的第二方式是在第一方式中提供如下的NbON膜，S卩，是單相膜。根據(jù)第二方式，可以提供以往不存在的NbON單相膜。所以，該NbON膜可以更加可靠地發(fā)揮用于利用光照射分解水而采集氫的、NbON的充分的光半導(dǎo)體特性(高量子效率)。本發(fā)明的第三方式是在第一方式或第二方式中提供如下的NbON膜，S卩，通過使氣化了的R1N = Nb (NR2R3) 3 (其中，R1、R2及R3分別是獨(dú)立的烴基)、和選自氧及水蒸氣中的至少任意一方接觸加熱了的基板而形成。如此形成的NbON膜充分地減少了副產(chǎn)物等雜質(zhì)。所以，該NbON膜可以更加可靠地發(fā)揮用于利用光照射分解水而采集氫的、NbON的充分的光半導(dǎo)體特性(高量子效率)。本發(fā)明的第四方式是在第三方式中提供如下的NbON膜，S卩，R1為叔丁基(-C (CH3) 3)，R2及R3是各自獨(dú)立的直鏈的烷基(n-CnH2n+1 (η = I以上的整數(shù)))。此種NbON膜具有優(yōu)異的結(jié)晶性，此外，可以實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)異的光半導(dǎo)體特性。本發(fā)明的第五方式提供一種NbON膜的制造方法，其包括:(I)將1^ =恥(殿2紀(jì))3(其中，R1、! 2及R3是各自獨(dú)立的烴基)氣化的工序；(II)使氣化了的所述R1N = Nb(NR2R3)3、和選自氧及水蒸氣中的至少任意一方接觸加熱了的基板的工序。
根據(jù)第五方式的制造方法，可以利用比以往的方法少的工序數(shù)，合成出抑制了副產(chǎn)物等雜質(zhì)的混入的NbON膜。所以，根據(jù)該制造方法，可以用更加簡便的方法來提供提高了分解水而采集氫的光半導(dǎo)體特性(量子效率)的NbON膜。本發(fā)明的第六方式是在第五方式中，提供如下的NbON膜的制造方法，即，在所述工序(II)中，將所述基板加熱到所述R1N = Nb(NR2R3)3的沸點(diǎn)以上并且是分解溫度以下的溫度。通過在此種溫度范圍中進(jìn)行基板的加熱，可以在抑制副產(chǎn)物的生成的同時(shí)合成NbON。所以，就容易合成出NbON單相膜。這樣，根據(jù)該制造方法，可以不用實(shí)施除去雜質(zhì)的工序而獲得NbON單相膜。本發(fā)明的第七方式是在第五方式或第六方式中，提供如下的NbON膜的制造方法，即，R1為叔丁基(-C(CH3)3)，R2及R3是各自獨(dú)立的直鏈的烷基(n-CnH2n+1 (η = I以上的整數(shù)))。R1為叔丁基(-C (CH3) 3)、R2及R3是各自獨(dú)立的直鏈的烷基(n_CnH2n+1 (η = I以上的整數(shù)))的材料易于氣化且耐熱性高，因此可以實(shí)現(xiàn)更高溫度下的合成。其結(jié)果是，容易合成出具有優(yōu)異的結(jié)晶性、此外具有更加優(yōu)異的光半導(dǎo)體特性的單相的NbON膜。本發(fā)明的第八方式提供一種氫生成設(shè)備，其具備:包含導(dǎo)電體、和配置于所述導(dǎo)電體上的第一 第四方式的任意一個(gè)方式的NbON膜的光半導(dǎo)體電極；與所述導(dǎo)電體電連接的對電極；
與所述NbON膜及所述對電極的表面接觸的含有水的電解液；收容所述光半導(dǎo)體電極、所述對電極及所述電解液的容器，通過對所述NbON膜照射光而產(chǎn)生氫。第八方式的氫生成設(shè)備使用了具有優(yōu)異的光半導(dǎo)體特性的第一 第四方式的任意一個(gè)方式的NbON膜。所以，由于第八方式的氫生成設(shè)備還可以利用更長波長范圍的光，因此可以提高太陽光的利用效率。本發(fā)明的第九方式提供一種能量系統(tǒng)，其具備:第八方式的氫生成設(shè)備；利用第一配管與所述氫生成設(shè)備連接、貯藏在所述氫生成設(shè)備內(nèi)生成的氫的氫貯藏器；以及利用第二配管與所述氫貯藏器連接、將所述氫貯藏器中貯藏的氫轉(zhuǎn)換為電力和熱的燃料電池。第九方式的能量系統(tǒng)具備使用了具有優(yōu)異的光半導(dǎo)體特性的第一 第四方式的任意一個(gè)方式的NbON膜的氫生成設(shè)備。所以，第九方式的能量系統(tǒng)由于還可以利用更長波長范圍的光，因此可以提高太陽光的利用效率。以下，在參照附圖的同時(shí)，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。而且，以下的實(shí)施方式是一個(gè)例子，本發(fā)明并不限定于以下的實(shí)施方式。另外，以下的實(shí)施方式中，對于相同構(gòu)件使用相同的符號(hào)，有時(shí)省略重復(fù)的說明。(實(shí)施方式I)對本發(fā)明的NbON膜的實(shí)施方式進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的NbON膜是利用光照射產(chǎn)生光電流的NbON膜。如上所述，所謂利用光照射產(chǎn)生光電流，是指利用太陽光的照射以0.1mA/cm2以上的光電流密度產(chǎn)生光電流。本實(shí)施方式的NbON膜是雜質(zhì)的混入少的膜，即NbON的接近單相的膜或NbON單相膜，因此可以發(fā)揮用于利用光照射分解水而采集氫的、NbON的充分的光半導(dǎo)體特性(高量子效率)。為了更加可靠地實(shí)現(xiàn)高量子效率，最好NbON膜為單相膜。這里，本說明書中的所謂“NbON膜為單相膜”，是指NbON膜實(shí)質(zhì)上由NbON化合物相構(gòu)成、或包含NbON化合物相。所謂“NbON膜實(shí)質(zhì)上由NbON化合物相構(gòu)成”，是指NbON膜中所含的NbON化合物相以外的化合物相為10原子％以下，優(yōu)選為5原子％以下，更優(yōu)選為3原子％以下。但是，即使在本實(shí)施方式的NbON膜為單相膜的情況下，也會(huì)有在該NbON膜中以摻雜水平含有由該NbON膜的成膜中所用的起始原料中所含的烴基引起的C元素的情況，然而沒有特別的問題。而且，這里所說的摻雜水平，是指構(gòu)成單相的元素以外的元素的濃度為I原子％以下。而且，用于確認(rèn)NbON膜是否是單相膜的簡單的途徑例如為:XPS的Nd3d光譜中，將可以得到NbON單一相的光譜的看作單相膜。但是，即使在該情況下，雖然作為Nb化合物是NbON的單相，也可以在上述范圍中檢測到由起始原料引起的C。本實(shí)施方式的NbON膜例如也可以是通過使氣化了的R1N = Nb (NR2R3) 3 (其中，R1、R2及R3是各自獨(dú)立的烴基)、和選自氧及水蒸氣中的至少任意一方接觸加熱了的基板來形成的膜。該情況下，也可以是R1為叔丁基(-C(CH3) 3)、R2及R3為各自獨(dú)立的直鏈的烷基(n-CnH2n+1 (n = I 以上的整數(shù)))。本實(shí)施方式的NbON膜的制造方法沒有特別限定，然而如果利用后述的制造方法則可以簡便地制造。(實(shí)施方式2)對本發(fā)明的NbON的制造方法的實(shí)施方式說明如下。本實(shí)施方式的NbON的制造方法包括將R1N = Nb (NR2R3) 3 (其中，R1、! 2及R3是各自獨(dú)立的烴基)在包含選自氧及水中的至少任意一方的氣氛下加熱的工序。該工序例如可以使用如圖1所示的裝置100來實(shí)施。

裝置100具備:管狀爐111、貫穿管狀爐111內(nèi)的管112、和設(shè)于管112的內(nèi)部的舟皿113。通過將安放在管112內(nèi)的舟皿113中的原料(R1N = Nb(NR2R3)3) 101在流動(dòng)于管112內(nèi)的包含氧和/或水的非活性氣體氣流102中加熱，可以合成出NbON(NbON粉末)。根據(jù)該方法，可以合成出減少了 NbN等副產(chǎn)物的含量的NbON，也可以得到NbON單相材料。本實(shí)施方式中，加熱作為原料的R1N = Nb (NR2R3) 3的溫度最好為該R1N = Nb (NR2R3) 3的沸點(diǎn)以上并且為分解溫度以下。如果在此溫度范圍中加熱所述原料，則可以在抑制副產(chǎn)物的生成的同時(shí)合成NbON，因此容易合成出NbON單相材料(單相的NbON粉末)。所以，可以不用實(shí)施除去雜質(zhì)的工序地得到NbON單相材料。而且，材料的分解溫度可以利用使用了非活性氣流的TG-DTA測定、密閉容器中的DSC測定等來確定。作為起始原料使用的R1N = Nb (NR2R3) 3中，R1、R2及R3是各自獨(dú)立的烴基。所以，R1N = Nb(NR2R3)3中，自縮合反應(yīng)得到抑制。但是，作為R1，從變?yōu)橐后w而易于處置、容易氣化、容易發(fā)生均勻反應(yīng)、以及提高分解溫度的觀點(diǎn)考慮，支鏈烴基是優(yōu)異的。特別優(yōu)選叔丁基(tert-butyl基(_C(CH3) 3))。另外，對于R2及R3，從提高分解溫度的方面考慮，直鏈狀烴基是優(yōu)異的，優(yōu)選像-CH3及C2H5那樣的直鏈的烷基(n-CnH2n+1(n = I以上的整數(shù)))。而且，如果碳鏈過長則反而使分解溫度變高，因此碳數(shù)優(yōu)選為3以下(η < 3)。R1為叔丁基(-C(CH3)3)、R2及R3為各自獨(dú)立的直鏈的烷基(n-CnH2n+1 (η = I以上的整數(shù)))的材料容易氣化、耐熱性高，因此可以實(shí)現(xiàn)更高溫度下的合成。其結(jié)果是，容易合成出具有優(yōu)異的結(jié)晶性、此外還具有更加優(yōu)異的光半導(dǎo)體特性的、單相的NbON。但是，由于本實(shí)施方式中所用的起始原料與氧及水的反應(yīng)性高，因此起始原料中所含的氧及水的含量優(yōu)選為起始原料整體的I摩爾ppm以下，更優(yōu)選為0.1摩爾ppm以下。這里，本說明書中的所謂“單相的NbON”，是指該物質(zhì)實(shí)質(zhì)上由NbON化合物相構(gòu)成，或該物質(zhì)包含NbON化合物相。所謂“該物質(zhì)實(shí)質(zhì)上由NbON化合物相構(gòu)成”，是指該物質(zhì)中所含的NbON化合物相以外的副產(chǎn)物為10原子％以下，優(yōu)選為5原子％以下，更優(yōu)選為3原子％以下。但是，即使在本實(shí)施方式中得到的物質(zhì)為單相的NbON的情況下，也會(huì)有以摻雜水平含有由起始原料中所含的烴基引起的C元素的情況，然而沒有特別的問題。而且，這里所說的所謂摻雜水平，是指構(gòu)成單相的元素以外的元素的濃度為I原子％以下。用于確認(rèn)利用本實(shí)施方式的制造方法得到的NbON是否是單相的簡單的途徑例如為:XPS的Nd3d光譜中，將可以得到NbON單一相的光譜的看作單相。但是，即使在該情況下，雖然作為Nb化合物是NbON的單相，然而也可以在上述范圍中檢測到由起始原料引起的C。所使用的非活性氣體除了被稱作稀有氣體的He、Ne、Ar、Kr及Xe等以外，也可以是氮?dú)獾?。其中，?yōu)選使用氧及水的含量小的氣體。所以，非活性氣體中所含的氧及水的含量優(yōu)選為10體積ppm以下，更優(yōu)選為I體積ppm以下。所使用的管狀爐111的管112及舟皿113只要是可以耐受使用溫度及使用環(huán)境的即可。但是，由于添加氧和/或水，因此對它們的吸脫附少的石英是優(yōu)異的。下面，在參照圖2的同時(shí)，對本實(shí)施方式的制造方法的NbON的合成機(jī)理進(jìn)行說明。而且，這里，以將R1為叔丁基、R2為甲基且R3為乙基的叔丁基亞氨基三(乙基甲基氨基)鈮(Tertialy Buthylimino Tris (Ethyl Methylamino) Niobium(tBuN = Nb (NMeEt) 3))用于原料101中的情況為例進(jìn)行說明?？梢哉J(rèn)為，通過對該原料(R1N = Nb(NR2R3)3) 101加成氧
(O2)或水(H2O)而生成的化合物成為引發(fā)劑，將R1N = Nb (NR2R3)3加成聚合。然后，NR2R3與氧或水反應(yīng)，繼而進(jìn)行縮聚，從而可以得到NbON粉末。本實(shí)施方式的制造方法由于具有此種反應(yīng)歷程，因此與將Nb2O5用氨進(jìn)行部分氮化時(shí)相比，副產(chǎn)物的生成極少。根據(jù)本實(shí)施方式的制造方法，可以合成出副產(chǎn)物等的混入極少、或不混入副產(chǎn)物的NbON。所以，也可以不實(shí)施除去副產(chǎn)物等的工序，因此也可以利用I個(gè)工序這樣簡單的方法來制造單相的NbON。其結(jié)果是，可以簡單并且低成本地制造提高了分解水而采集氫的光半導(dǎo)體特性(量子效率)的NbON。(實(shí)施方式3)對本發(fā)明的NbON膜的制造方法的實(shí)施方式說明如下。本實(shí)施方式的制造方法包括:(I)將咖=恥(殿2紀(jì))3(其中，R1、! 2及R3是各自獨(dú)立的烴基)氣化的工序；(II)使氣化了的所述R1N = Nb(NR2R3)3、和選自氧及水蒸氣中的至少任意一方接觸加熱了的基板的工序。這些工序例如可以使用如圖3所示的M0CVD(Metal OrganicChemical Vapor Deposition)裝置300來實(shí)施。根據(jù)該方法,可以合成出減少了 NbN等雜質(zhì)的含量的NbON膜，也可以得到NbON單相膜。所以，根據(jù)該方法，可以制作出實(shí)施方式I中說明過的NbON膜。此外，根據(jù)該方法，可以制作出利用化學(xué)鍵固定化在基板上的NbON膜。例如在如專利文獻(xiàn)3中記載的電極催化劑那樣通過使NbON粉末固定在電極上而形成NbON膜的情況下，由于NbON粉末與電極的固定在接觸程度上不夠充分，因此很難獲得所需的光半導(dǎo)體特性(高量子效率)。與之不同，利用本實(shí)施方式的方法得到的NbON膜由于基板與NbON膜的接合狀態(tài)良好，因此可以發(fā)揮出NbON的優(yōu)異的光半導(dǎo)體特性。所述工序(II)中，最好將所述基板加熱到作為原料的R1N = Nb (NR2R3) 3的沸點(diǎn)以上并且為分解溫度以下的溫度。通過在此溫度范圍中進(jìn)行基板的加熱，可以在抑制副產(chǎn)物的生成的同時(shí)合成NbON。所以，容易合成出NbON單相膜。這樣，就可以得到以往無法獲得的NbON單相膜。工序(I)中的原料的氣化最好在該原料的分解溫度以下進(jìn)行。對于作為起始原料使用的R1N = Nb (NR2R3)3，如實(shí)施方式2中說明所示，因此在這里省略詳細(xì)的說明。MOCVD裝置300具備氣化器311、供給配管312、反應(yīng)室313、噴淋頭314、以及基座315。氣化器311將原料氣化。反應(yīng)室313是被供給由氣化器311氣化了的原料氣體、用于在基板的被處理面生長晶體的容器。供給配管312從氣化器311向反應(yīng)室313供給原料氣體等氣體。噴淋頭314與供給配管312的端部連結(jié)地設(shè)于反應(yīng)室313的內(nèi)部，對用于生長晶體的基板噴射原料氣體及反應(yīng)氣體等。基座315支承用于生長晶體的基板，將該基板加熱。 使用MOCVD裝置300，向包含在氣化器311內(nèi)被加熱(最好在分解溫度以下加熱)而氣化了的原料(R1N = Nb (NR2R3)3) 301的非活性氣體302中，混合選自氧及水蒸氣中的至少任意一方的反應(yīng)氣體303。該混合氣體被從噴淋頭314向利用基座315加熱了的基板321噴射。此時(shí)的基板321的加熱溫度如上所述，優(yōu)選為原料301的沸點(diǎn)以上并且為分解溫度以下的范圍。這樣，就可以在基板321上析出NbON的晶體，形成NbON膜。而且，這里所用的非活性氣體302的具體例與實(shí)施方式2中所用的非活性氣體相同。MOCVD裝置300的管壁最好是水及氧的吸脫附少的不銹鋼。另外，為了防止管壁中的R1N = Nb(NR2R3)3的附著，也可以將R1N = Nb (NR2R3) 3與有機(jī)溶媒的溶液氣化。該情況下，作為有機(jī)溶媒，可以是溶解R1N = Nb (NR2R3) 3、且氣化特性與R1N = Nb (NR2R3) 3相似的烴等非水系溶媒。例如乙基環(huán)己烷是優(yōu)異的。下面，在參照圖4的同時(shí)，對本實(shí)施方式的制造方法的NbON膜的合成機(jī)理進(jìn)行說明。而且，這里，以將R1為叔丁基、R2為甲基且R3為乙基的叔丁基亞氨基三(乙基甲基氨基)銀(Tertialy Buthylimino Tris (Ethyl Methylamino) Niobium(tBuN = Nb (NMeEt) 3))用于原料301中的情況為例進(jìn)行說明。可以認(rèn)為，通過對將原料(R1N = Nb (NR2R3)3) 301附加到基板321的表面羥基上而生成的化合物成為引發(fā)劑，R1N = Nb (NR2R3)3W成聚合。然后，NR2R3與氧或水反應(yīng)，繼而進(jìn)行縮聚，從而可以得到NbON膜。本實(shí)施方式的制造方法由于具有此種反應(yīng)歷程，因此與將Nb2O5用氨進(jìn)行部分氮化時(shí)相比，副產(chǎn)物的生成極少。根據(jù)本實(shí)施方式的制造方法，可以合成出副產(chǎn)物等的混入極少、或不混入副產(chǎn)物的NbON膜。所以，也可以不實(shí)施除去副產(chǎn)物等的工序，因而也可以利用簡單的方法來制造單相的NbON膜。其結(jié)果是，可以簡單地并且低成本地制造提高了分解水而采集氫的光半導(dǎo)體特性(量子效率)的NbON膜。而且，在膜的情況下，即使另外地實(shí)施除去副產(chǎn)物等雜質(zhì)的工序，也很難除去膜的內(nèi)部所含的副產(chǎn)物。所以，即使利用一般的成膜方法制作含有NbON的膜、對該膜實(shí)施除去雜質(zhì)的工序，也很難獲得能夠利用光照射產(chǎn)生光電流的、副產(chǎn)物等的混入少或者不混入副產(chǎn)物的NbON膜。(實(shí)施方式4)在參照圖5的同時(shí)，對本發(fā)明的氫生成設(shè)備的實(shí)施方式說明如下。本實(shí)施方式的氫生成設(shè)備500具備:懸濁有利用實(shí)施方式2中說明的方法制造的NbON材料的包含水的電解液510，和收容電解液510的容器511。該氫生成設(shè)備500通過對電解液510照射光而分解水，產(chǎn)生氫。容器511的至少一部分(這里是光入射部512)為了使太陽光等光到達(dá)容器511的內(nèi)部，由透過太陽光等光的材料構(gòu)成。容器511還具備:用于將在容器511內(nèi)部產(chǎn)生的氫及氧排出的排氣口 514、和用于向內(nèi)部供給分解用的水的供給口 513。氫生成設(shè)備500還具備氫分離膜515、氧排氣口 516及氫排氣口 517。氫分離膜515從由排氣口 514排出的氣體中分離氫。分離出的氫由氫排氣口 517排出。分離氫后剩下的氧由氧排氣口 516排出。下面，使用圖5，對本實(shí)施方式的氫生成設(shè)備500的動(dòng)作進(jìn)行說明。從氫生成設(shè)備500的容器511的光入射部512，向收容于容器511內(nèi)的懸濁有NbON單相材料的包含水的電解液510照射太陽光。該情況下，在電解液510中的NbON材料中，在導(dǎo)帶產(chǎn)生電子，在價(jià)帶產(chǎn)生空穴。借助此時(shí)產(chǎn)生的空穴，利用下述反應(yīng)式(I)將水分解，產(chǎn)生氧。另一方面，電子利用下述反應(yīng)式(2)產(chǎn)生氫。

4h++2H20 — O2 t +4H.(I)4e>4H+ — 2Η2 (2)
所產(chǎn)生的氫及氧從排氣口 514中由氫分離膜515分離，從氧排氣口 516排出氧，從氫排氣口 517排出氫。另外，為了補(bǔ)充分解中使用的部分的水，從供給口 513向容器511內(nèi)供給水。本實(shí)施方式中使用的NbON材料作為光半導(dǎo)體具有優(yōu)異的特性，因此空穴與電子復(fù)合的概率低。所以，根據(jù)本實(shí)施方式的氫生成設(shè)備500可以提高由光的照射帶來的氫生成反應(yīng)的量子效率。此外，由于本實(shí)施方式中使用的NbON材料的帶隙小，因此對于太陽光的可見光也會(huì)響應(yīng)。其結(jié)果是，本實(shí)施方式的氫生成設(shè)備500與使用以往的光半導(dǎo)體材料的情況相比，可以產(chǎn)生更多的氫。(實(shí)施方式5)在參照圖6的同時(shí)，對本發(fā)明的另外的氫生成設(shè)備的實(shí)施方式說明如下。本實(shí)施方式的氫生成設(shè)備600具備:具有實(shí)施方式I中說明過的NbON膜622的光半導(dǎo)體電極620、作為與光半導(dǎo)體電極620構(gòu)成一對的電極的對電極630、含有水的電解液640、以及收容光半導(dǎo)體電極620、對電極630及電解液640的容器610。光半導(dǎo)體電極620由導(dǎo)電性基板(導(dǎo)電體)621、和形成于導(dǎo)電性基板621上的NbON膜622構(gòu)成。在容器610內(nèi)，光半導(dǎo)體電極620的NbON膜622及對電極630被以使其表面與電解液640接觸的方式配置。容器610當(dāng)中的與配置于容器610內(nèi)的光半導(dǎo)體電極620的NbON膜622相面對的部分(以下簡稱為光入射部611)由透過太陽光等光的材料構(gòu)成。光半導(dǎo)體電極620的導(dǎo)電性基板621和對電極630由導(dǎo)線650電連接。而且，這里的所謂對電極是指在與光半導(dǎo)體電極之間不經(jīng)由電解液地進(jìn)行電子的授受的電極。所以，本實(shí)施方式的對電極630只要與構(gòu)成光半導(dǎo)體電極620的導(dǎo)電性基板621電連接即可，與光半導(dǎo)體電極620 的位置關(guān)系等沒有特別限定。而且，由于本實(shí)施方式中所用的NbON膜622為η型，因此對電極630成為從光半導(dǎo)體電極620中不經(jīng)由電解液640地接收電子的電極。如圖6所示，本實(shí)施方式的氫生成設(shè)備600還具備隔膜606。容器610的內(nèi)部由隔膜606分離為配置光半導(dǎo)體電極620的一側(cè)的區(qū)域、和配置對電極630的區(qū)域這2個(gè)區(qū)域。電解液640被收容于雙方的區(qū)域內(nèi)。在容器610中，具備用于將在配置有光半導(dǎo)體電極620的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的氧排出的氧排氣口 613、和用于將在配置有對電極630的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的氫排出的氫排氣口 614。容器610還具備用于向容器610的內(nèi)部供給水的供水口 612。下面，使用圖6，對本實(shí)施方式的氫生成設(shè)備600的動(dòng)作進(jìn)行說明。當(dāng)從氫生成設(shè)備600的容器610的光入射部611向配置于容器610內(nèi)的光半導(dǎo)體電極620的NbON膜622照射太陽光時(shí)，在NbON膜622的被照射到光的部分，在導(dǎo)帶中產(chǎn)生電子，在價(jià)帶中產(chǎn)生空穴。由于NbON膜622是η型半導(dǎo)體，因此NbON膜622的表面電位變得比NbON膜622的內(nèi)部的電位高。由此，此時(shí)產(chǎn)生的空穴沿著價(jià)帶的能帶邊緣向NbON膜622的表面移動(dòng)。這樣，在NbON膜622的表面，就會(huì)利用上述反應(yīng)式(I)將水分解，產(chǎn)生氧。另一方面，電子沿著價(jià)帶的能帶邊緣從NbON膜622的表面附近區(qū)域經(jīng)由NbON單相膜內(nèi)部移動(dòng)到導(dǎo)電性基板621。移動(dòng)到導(dǎo)電性基板621的電子經(jīng)由導(dǎo)線650向與導(dǎo)電性基板621電連接的對電極630側(cè)移動(dòng)。這樣，就會(huì)在對電極630的表面，利用上述反應(yīng)式(2)產(chǎn)生氫。此后，對于所產(chǎn)生的氫及氧，分別從氧排氣口 613排出氧，從氫排氣口 614排出氫。另外，為了補(bǔ)充在分解中使用的部分的水，從供給口 612向容器610內(nèi)供給水。本實(shí)施方式中所用的NbON膜由于作為光半導(dǎo)體具有優(yōu)異的特性，因此空穴與電子復(fù)合的概率低。此外，本實(shí)施方式的氫生成設(shè)備600是將作為光半導(dǎo)體發(fā)揮作用的NbON膜用于電極中的、所謂的光電化學(xué)電池。所以，根據(jù)氫生成設(shè)備600,由于空穴與電子被有效地進(jìn)行電荷分離，因此由光的照射造成的氫生成反應(yīng)的量子效率提高。此外，由于NbON單相材料的帶隙小，因此對于太陽光的可見光也會(huì)響應(yīng)。其結(jié)果是，本實(shí)施方式的氫生成設(shè)備600與使用以往的光半導(dǎo)體材料情況相比，可以產(chǎn)生更多的氫。此外，根據(jù)氫生成設(shè)備600，由于可以使氫和氧分離地產(chǎn)生，因此氫和氧的分離回收十分容易。導(dǎo)電性基板621的部分當(dāng)中的未被NbON膜622覆蓋的部分例如最好由樹脂等的絕緣體覆蓋。如果如此設(shè)置，則可以抑制光半導(dǎo)體電極620中的導(dǎo)電性基板621的部分在電解液640內(nèi)溶解。作為對電極，最好使用過電壓小的材料。例如,通過作為對電極使用Pt、Au、Ag、Fe、Ni等金屬催化 劑，活性就會(huì)提高，因此優(yōu)選。電解液640只要是含有水的電解液即可。含有水的電解液既可以是酸性，也可以是堿性。在光半導(dǎo)體電極620與對電極630之間配置固體電解質(zhì)的情況下，也可以將與光半導(dǎo)體電極620的NbON膜622的表面和對電極630的表面接觸的電解液640置換為作為電解用水的純水。(實(shí)施方式6)在參照圖7的同時(shí)，對本發(fā)明的實(shí)施方式5的能量系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖7是表示本實(shí)施方式的能量系統(tǒng)的構(gòu)成的概略圖。如圖7所示，本實(shí)施方式的能量系統(tǒng)700具備:氫生成設(shè)備710、氫貯藏器720、燃料電池730、和蓄電池740。氫生成設(shè)備710是實(shí)施方式4的氫生成設(shè)備500或?qū)嵤┓绞?的氫生成設(shè)備600,其具體的構(gòu)成分別如圖5及圖6中所示。由此，這里省略詳細(xì)的說明。氫貯藏器720利用第一配管751與氫生成設(shè)備710連接。作為氫貯藏器720，例如可以由壓縮在氫生成設(shè)備710中生成的氫的壓縮機(jī)、和貯藏利用壓縮機(jī)壓縮了的氫的高壓氫氣瓶構(gòu)成。燃料電池730具備發(fā)電部731、和用于控制發(fā)電部731的燃料電池控制部732。燃料電池730利用第二配管752與氫貯藏器720連接。在第二配管752中，設(shè)有斷流閥753。作為燃料電池730，例如可以使用高分子固體電解質(zhì)型燃料電池。蓄電池740的正極及負(fù)極利用第一配線754及第二配線755分別與燃料電池730的發(fā)電部731的正極及負(fù)極電連接。在蓄電池740中，設(shè)有用于計(jì)量蓄電池740的殘存容量的容量計(jì)測部756。作為蓄電池740，例如可以使用鋰離子電池。下面，對于本實(shí)施方式的能量系統(tǒng)700的動(dòng)作，以作為氫生成設(shè)備710使用了實(shí)施方式5的氫生成設(shè)備600的情況為例，在還參照圖6的同時(shí)進(jìn)行說明。當(dāng)穿過氫生成設(shè)備600的光入射部611向配置于容器610內(nèi)的光半導(dǎo)體電極620的NbON膜622的表面照射太陽光時(shí)，就會(huì)在NbON膜622內(nèi)產(chǎn)生電子和空穴。此時(shí)產(chǎn)生的空穴向NbON膜622的表面?zhèn)纫苿?dòng)。這樣，在NbON膜622的表面，就會(huì)利用上述反應(yīng)式(I)將水分解，產(chǎn)生氧。另一方面，電子沿著NbON膜622與導(dǎo)電性基板621的界面中的導(dǎo)帶的能帶邊緣的彎曲，移動(dòng)到導(dǎo)電性基板621。移動(dòng)到導(dǎo)電性基板621的電子經(jīng)由導(dǎo)線650向?qū)﹄姌O630側(cè)移動(dòng)。這樣，就會(huì)在對電極630的表面,利用上述反應(yīng)式(2)產(chǎn)生氫。如實(shí)施方式5中說明所示，根據(jù)氫生成設(shè)備600，由光的照射造成的氫生成反應(yīng)的量子效率提高。所產(chǎn)生的氧從氧排氣口 613向氫生成設(shè)備600外排出。另一方面，所產(chǎn)生的氫經(jīng)由氫排氣口 614及第一配管751向氫貯藏器720內(nèi)供給。在燃料電池730中發(fā)電時(shí)，利用來自燃料電池控制部732的信號(hào)打開斷流閥753，貯藏在氫貯藏器720內(nèi)的氫由第二配管752向燃料電池730的發(fā)電部731供給。在燃料電池730的發(fā)電部731中產(chǎn)生的電經(jīng)由第一配線754及第二配線755蓄積在蓄電池740內(nèi)。蓄積在蓄電池740內(nèi)的電由第三配線757及第四配線758提供給家庭、企業(yè)等。根據(jù)氫生成設(shè)備600，可以提高由光的照射造成的氫生成反應(yīng)的量子效率。所以，根據(jù)具備此種氫生成設(shè)備600的能量系統(tǒng)700，可以有效地供給電力。而且，本實(shí)施方式中，給出了使用實(shí)施方式5中說明的氫生成設(shè)備600的能量系統(tǒng)的例子。但是，在使用了實(shí)施方式4中說明的氫生成設(shè)備500的情況下，也可以獲得具有相同的效果的能量系統(tǒng)。實(shí)施例以下，對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。(實(shí)施例1)〈NbON膜的合成〉作為原料(R1N = Nb(NR2R3)3),使用了叔丁基亞氨基三(乙基甲基氨基)鈮(Tertialy Buthylimino Tris (Ethyl Methylamino) Niobium((CH3) 3CN = Nb (N (CH3)C2H5) 3))。將該原料在Ar氣流中的TG-DTA數(shù)據(jù)表示于圖8中。材料的沸點(diǎn)大約為181°C。另外，原料的殘?jiān)⒓幢徽J(rèn)為是原料的膜的分解溫度大約為303°C。然后，使用圖3中所示的MOCVD裝置300，進(jìn)行NbON單相膜的合成。在氣化器311內(nèi)，將3.38Xl(T5Pa.m3/s(0.2sccm)的原料301的乙基環(huán)己烷溶液在150°C下氣化。作為非活性氣體，使用了氮?dú)?02。向包含原料氣體(氣化了的原料301)和氮?dú)?02的、
1.69 X 10 1Pa.m3/s (IOOOsccm)的混合氣體中，混合 1.69 X 10 4Pa.m3/s (Isccm)的氧 303。將所得的混合氣體從噴淋頭314向利用基座315加熱到300°C的基板321 (ΙΤ0膜(膜厚150nm)/玻璃基板)噴射6小時(shí)，得到膜厚160nm的膜I。<參照用的NbON粉末的合成>用圖1所示的裝置，進(jìn)行了參照用的NbON粉末的合成。在管狀爐111的內(nèi)徑25mm的石英管112內(nèi)的石英舟113中，取代R1N = Nb (NR2R3)3，而將2g的Nb2O5作為原料101安放。將其在1.69 X KT1Pa.m3/s (IOOOsccm)的NH3氣流中在650°C下加熱4小時(shí)。從所得的材料中，使用IN硫酸溶解作為雜質(zhì)的NbN。這樣，就得到粉末I。圖9中，表示粉末I的XRD數(shù)據(jù)(上段)和NbON的XRD模擬數(shù)據(jù)(下段)。比較這些XRD數(shù)據(jù)，結(jié)果確認(rèn)粉末I大致上是NbON單相粉末?！碞bON單相膜的鑒定〉圖10中，表示膜I的UV-Vis光譜?？梢哉J(rèn)為膜I的帶隙是600nm。這與各種文獻(xiàn)報(bào)告過的NbON的帶隙幾乎一致。圖11中，表示膜I和鑒定為NbON單相材料的粉末I的Nb3d的XPS光譜?？芍獌烧邘缀跻恢隆８鶕?jù)該結(jié)果可以確認(rèn)，膜I大致上為NbON單相膜。而且，本實(shí)施例中，NbON單相膜的合成中的氧的流量為1.69 X KT4Pa.m3/s (Isccm)，作為相對于氮?dú)?非活性載氣)的氣體濃度來說是0.1 %。但是,對于氧濃度0.01 I %的范圍，可以確認(rèn)NbON單相膜的合成。(實(shí)施例2)除了將基座315的溫度從300°C變更為350°C這一點(diǎn)以外，利用與實(shí)施例1相同的方法制作出NbON膜。而且，所得的NbON膜(膜2)的膜厚為800nm。圖12中，表示膜2的UV-Vis光譜。在全部波長范圍中可以看到吸收，看不到帶隙。圖13中，表示膜2的Nb3d的XPS光譜。與膜I (NbON)的結(jié)合能206.8V不同，膜2的結(jié)合能為203.5eV，可以認(rèn)為膜2含有NbN。但是，在膜I的結(jié)合能206.8eV中也看到肩峰，可以認(rèn)為膜2也包含NbON。(實(shí)施例3)用圖1中所示的裝置100，進(jìn)行了 NbON單相粉末的合成。在管狀爐111的內(nèi)徑25mm的石英管112內(nèi)的石英舟113中，安放了原料101。在原料101中，使用了與實(shí)施例1相同的叔丁基亞氨基三(乙基甲基氨基)銀(Tertialy Buthylimino Tris (Ethyl Methylamino)Niobium((CH3)3CN = Nb (N(CH3) C2H5) 3))。將該原料 101 在 1.69 X IO^1Pa.m3/s (IOOOsccm)的氮?dú)馀c1.69X 10_4Pa.m3/s (Isccm)氧混合氣流中、在300°C下加熱4小時(shí)，得到粉末2。比較該粉末2的XRD數(shù)據(jù)和實(shí)施例1的粉末I的XRD數(shù)據(jù)。其結(jié)果是，可以確認(rèn)兩者幾乎一致。所以，確認(rèn)粉末2為NbON單相。

而且，本實(shí)施例中，NbON單相粉末的合成中的氧的流量為1.69X KT4Pa.m3/s (Isccm)，作為相對于氮?dú)?非活性載氣)的氣體濃度來說為0.1 %。但是,對于氧濃度0.01 I %的范圍，也可以確認(rèn)NbON單相粉末的合成。(實(shí)施例4)除了將實(shí)施例1的氧變更為水蒸氣這一點(diǎn)以外，利用與實(shí)施例1相同的方法合成出NbON膜。所得的NbON膜(膜3)的膜厚為700nm。測定出該膜3的Nb3d的XPS光譜，其結(jié)果是，與膜I幾乎相同。根據(jù)該結(jié)果確認(rèn)，膜3是NbON單相膜。而且，本實(shí)施例中，NbON單相膜的合成中的水蒸氣的流量為1.69 X KT4Pa.m3/s (Isccm)，作為相對于氮?dú)?非活性載氣)的氣體濃度為0.1%。但是,對于水蒸氣濃度0.01 I %的范圍，也可以確認(rèn)NbON單相膜的合成。(實(shí)施例5)作為原料(R1N = Nb (NR2R3)3),使用了叔丁基亞氨基三(二乙基氨基)鈮(TertialyButhylimino Tris (d1-Ethylamino) Niobium((CH3) 3CN = Nb (N(C2H5) 2) 3))。與實(shí)施例1 相同，根據(jù)該材料在Ar氣流中的TG-DTA數(shù)據(jù)，確認(rèn)了該原料的分解溫度。其結(jié)果是，該原料的分解溫度大約為410°C。然后，使用圖3中所示的MOCVD裝置300，進(jìn)行了 NbON單相膜的合成。在氣化器311內(nèi)，將3.38Xl(T5Pa.m3/s(0.2sccm)的原料301的乙基環(huán)己烷溶液在150°C下氣化。作為非活性氣體，使用了氮?dú)?02。向包含原料氣體(氣化了的原料301)和氮?dú)?02的、
2.87X10 1Pa *m3/s (1700sccm)的混合氣體中，混合了 1.69 X 10 4Pa *m3/s (Isccm)的氧 303。將所得的混合氣體從噴淋頭314向利用基座315加熱到400°C的基板321 (ITO膜(膜厚150nm)/玻璃基板)噴射6小時(shí)，得到膜厚300nm的膜4。測定了該膜4的Nb3d的XPS光譜，其結(jié)果是，與膜I幾乎相同。根據(jù)該結(jié)果確認(rèn)，膜4是NbON單相膜。
(實(shí)施例6)作為原料(R1N = Nb (NR2R3)3),使用了叔丁基亞氨基三(二甲基氨基)鈮(TertialyButhylimino Tris (d1-methylamino) Niobium((CH3) 3CN = Nb (N(CH3) 2) 3))。與實(shí)施例1 相同，根據(jù)該材料在Ar氣流中的TG-DTA數(shù)據(jù)，確認(rèn)了該原料的分解溫度。其結(jié)果是，該原料的分解溫度大約為250°C。然后，使用圖3中所示的MOCVD裝置300，進(jìn)行了 NbON單相膜的合成。在氣化器311內(nèi)，將3.38Xl(T5Pa.m3/s(0.2sccm)的原料301的乙基環(huán)己烷溶液在150°C下氣化。作為非活性氣體，使用了氮?dú)?02。向包含原料氣體(氣化了的原料301)和氮?dú)?02的、
2.87X10 1Pa *m3/s (1700sccm)的混合氣體中，混合了 1.69 X 10 4Pa *m3/s (Isccm)的氧 303。將所得的混合氣體從噴淋頭314向利用基座315加熱到240°C的基板321 (ΙΤ0膜(膜厚150nm)/玻璃基板)噴射6小時(shí)，得到膜厚300nm的膜5。測定了該膜5的Nb3d的XPS光譜，其結(jié)果是，與膜I幾乎相同。根據(jù)該結(jié)構(gòu)確認(rèn)，膜5是NbON單相膜。(實(shí)施例7)<氫生成設(shè)備的制作>作為本發(fā)明的氫生成設(shè)備的實(shí)施例，制作出具有與圖6中所示的氫生成設(shè)備600相同的構(gòu)成的氫生成設(shè)備。使用圖6，對本實(shí)施例的氫生成設(shè)備的構(gòu)成進(jìn)行說明。如圖6所示，實(shí)施例7的氫生成設(shè)備600具備:在上部具有開口部的方形的玻璃容器610、光半導(dǎo)體電極620、以及對電極630。在玻璃容器610內(nèi)，作為電解液640，收容有111101/1的H2SO4A溶液。作為光半導(dǎo)體電極620，使用了實(shí)施例1中制作的、在基板321 (ΙΤ0膜(膜厚150nm)/玻璃基板)(相當(dāng)于導(dǎo)電性基板621。)上設(shè)有膜厚160nm的膜I (相當(dāng)于NbON膜622。)的Icm見方的電極。而且,光半導(dǎo)體電極620被以使NbON膜622的表面與玻璃容器610的光入射面611相面對的方式配置。作為對電極630,使用了鉬板。光半導(dǎo)體電極620的導(dǎo)電性基板621的部分與對電極630由導(dǎo)線650電連接。利用電流計(jì)660測定出在光半導(dǎo)體電極620-對電極630間流過的電流。<模擬太陽光照射實(shí)驗(yàn)>作為模擬太陽光使用了 Seric公司制太陽光模擬器。穿過實(shí)施例7的氫生成設(shè)備600的光入射部611，向光半導(dǎo)體電極620表面照射強(qiáng)度lkW/m2的光。對在對電極630的表面產(chǎn)生的氣體捕集60分鐘，利用氣相色譜，進(jìn)行了所捕集的氣體的成分分析及生成量的測定。利用電流計(jì)660測定出在半導(dǎo)體電極-對電極間流過的光電流。使用對電極630的氣體的生成量求出表觀的量子效率。從光半導(dǎo)體電極620中產(chǎn)生大約30 μ L的氧,從對電極630中產(chǎn)生大約60 μ L的氫。觀察到大約0.1mA的光電流，計(jì)算出表觀的量子效率大約為1%。根據(jù)以上的結(jié)果可以確認(rèn)，本實(shí)施例中所用的NbON單相膜具有利用光照射將水分解而產(chǎn)生氫的光半導(dǎo)體特性。
(實(shí)施例8)除了將實(shí)施例1的膜I變更為實(shí)施例2的膜2這一點(diǎn)以外，與實(shí)施例7相同地制作氫生成設(shè)備而測定了光電流。實(shí)施例2的膜2不是單相膜，然而得到由NbON引起的0.1mA/cm2的光電流密度的光電流。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的NbON膜在利用光照射分解水而采集氫的光半導(dǎo)體特性方面優(yōu)異。所以，本發(fā)明的NbON膜在各種光催化劑相關(guān)技術(shù)中十分有用。
權(quán)利要求
1.一種NbON膜，其特征在于， 利用光照射產(chǎn)生光電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NbON膜，其特征在于， 其為單相膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NbON膜，其特征在于， 通過使氣化了的R1N = Nb (NR2R3) 3和選自氧及水蒸氣中的至少任一方接觸加熱了的基板而形成，其中，R1、R2及R3是各自獨(dú)立的烴基。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的NbON膜，其特征在于， R1為叔丁基，即-C(CH3)3,R2及R3為各自獨(dú)立的直鏈的烷基，即n-CnH2n+1，其中η = I以上的整數(shù)。
5.一種NbON膜的制造方法，其特征在于， 包括: (I)將R1N= Nb (NR2R3)3氣化的工序，其中，R1、! 2及R3是各自獨(dú)立的烴基；以及， (II)使氣化了的所述R1N= Nb (NR2R3)3和選自氧及水蒸氣中的至少任一方接觸加熱了的基板的工序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的NbON膜的制造方法，其特征在于， 在所述工序(II)中，將所述基板加熱到所述R1N = Nb(NR2R3)3的沸點(diǎn)以上且分解溫度以下的溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的NbON膜的制造方法，其特征在于， R1為叔丁基，即-C(CH3)3,R2及R3為各自獨(dú)立的直鏈的烷基，即n-CnH2n+1，其中η = I以上的整數(shù)。
8.一種氫生成設(shè)備，其特征在于， 具備:包含導(dǎo)電體和配置于所述導(dǎo)電體上的權(quán)利要求1所述的NbON膜的光半導(dǎo)體電極；與所述導(dǎo)電體電連接的對電極；與所述NbON膜及所述對電極的表面相接觸的包含水的電解液；以及，收容所述光半導(dǎo)體電極、所述對電極及所述電解液的容器， 通過對所述NbON膜照射光而產(chǎn)生氫。
9.一種能量系統(tǒng)，其特征在于， 具備:權(quán)利要求8所述的氫生成設(shè)備； 利用第一配管與所述氫生成設(shè)備相連接、并貯藏在所述氫生成設(shè)備內(nèi)生成的氫的氫貯藏器；以及， 利用第二配管與所述氫貯藏器相連接、并將在所述氫貯藏器貯藏的氫轉(zhuǎn)換為電力和熱的燃料電池。
全文摘要
本發(fā)明的NbON膜是利用光照射產(chǎn)生光電流的NbON膜。本發(fā)明的NbON膜優(yōu)選為單相膜。本發(fā)明的氫生成設(shè)備(600)具備包含導(dǎo)電體(621)和配置于所述導(dǎo)電體(621)上的所述本發(fā)明的NbON膜(622)的光半導(dǎo)體電極(620)；與所述導(dǎo)電體(621)電連接的對電極(630)；與所述NbON膜(622)及所述對電極(630)的表面接觸的包含水的電解液(640)；以及收容所述光半導(dǎo)體電極(620)、所述對電極(630)及所述電解液(640)的容器(610)，通過向所述NbON膜(622)照射光而產(chǎn)生氫。
文檔編號(hào)C01B3/04GK103153868SQ20128000314
公開日2013年6月12日 申請日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月2日
發(fā)明者野村幸生, 鈴木孝浩, 宮田伸弘, 羽藤一仁 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社