DE102005010012B4 - Verfahren zur Herstellung eines Photokatalysators - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Photokatalysators, das folgendes umfaßt:
Herstellen einer Dispersion von Silberfeinteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 5 nm bis 100 nm,
Herstellen einer Dispersion von Zinkoxidteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,1 μm bis 100 μm,
Herstellen einer Dispersionsmischung durch Mischen der Dispersion der Zinkoxidteilchen mit der Dispersion der Silberfeinteilchen, wobei die Herstellung der Dispersion der Silberfeinteilchen durchgeführt wird durch Mischen einer Lösung, die ein Silberion enthält, mit zumindest einer Lösung, die ein Oxalsäureion, ein Ion der Äpfelsäure (Hydroxybernsteinsäure) und/oder ein Ion der Zitronensäure enthält, und einer Lösung, die ein Eisenion enthält, und
Trocknen der Dispersionsmischung zur Herstellung des Photokatalysators mit den auf den Zinkoxidteilchen getragenen Silberfeinteilchen, wobei die Menge der Silberfeinteilchen in dem Photokatalysator 0,001 Massenprozent bis 0,1 Massenprozent, basierend auf der Masse des Photokatalysators, beträgt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Photokatalysators, der eine Substanz, die eine Verunreinigung der Atmosphäre verursacht, wie NOx und Farmaldehyd, zersetzen und entfernen kann. Durch dieses Verfahren kann der Photokatalysator effizient in großen Mengen hergestellt werden.
  • Üblicherweise werden Substanzen, die eine photokatalytische Wirkung aufzeigen, die erzeugt wird durch Bestrahlen eines Metalloxids wie Titanoxid und Zinkoxid mit UV-Licht, in großem Umfang verwendet, um Substanzen unschädlich zu machen, die eine Verschmutzung der Atmosphäre verursachen, wie NOx und Formaldehyd.
  • Beispiele eines Verfahrens zur Verbesserung der Katalysatoraktivität der Substanz, die eine photokatalytische Wirkung aufzeigt, umfassen ein Verfahren zur Herstellung eines Metalloxids mit darauf getragenen Metallfeinteilchen. Durch Herstellen des Metalloxids mit den darauf getragenen Metallfeinteilchen läßt sich in dem hergestellten Photokatalysator ein Effekt der Erzeugung eines Elektronenlochs so erklären, daß dieses in dem hergestellten Photokatalysator erzeugt wird durch Bestrahlen des hergestellten Photokatalysators mit UV-Licht und ein von dem Elektronenloch getrenntes Elektron auf die Metallteilchen übertragen wird, so daß das Elektron sich nicht wieder mit dem Elektronenloch verbindet, und das Elektronenloch somit stabilisiert wird.
  • Herkömmliche Beispiele eines Verfahrens zur Herstellung des Metalloxids mit den darauf getragenen Metallfeinteilchen schließen ein Verfahren der optischen Abscheidung, ein Mischungsverfahren, ein Imprägnierungsverfahren, ein Verfahren der chemischen Abscheidung und ein Verfahren der simultanen Abscheidung ein.
  • Zum Beispiel offenbart die japanische offengelegte Patentanmeldung JP H11-179205 A ein Verfahren zur Herstellung von Metalloxidteilchen mit darauf getragenen Metallfeinteilchen entsprechend einem Verfahren, das ein Eintauchen von Metalloxidteilchen in eine Lösung, die ein Metallion enthält, zur Herstellung der Metalloxidteilchen mit einem darin imprägnierten Metallion, Filtrieren und Waschen der Photokatalysatorteilchen, die ein Metallion aufweisen, Eintauchen der hergestellten Photokatalysatorteilchen, die ein Metallion darin imprägniert aufweisen, in eine reduzierende wäßrige Lösung, um das in den Photokatalysatorteilchen imprägnierte Metallion zu reduzieren, Filtrieren und Waschen der Photokatalysatorteilchen, die ein darin imprägniertes Metallion aufweisen, umfaßt.
  • Die Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung JP H06-87979 B2 schlägt ein Herstellungsverfahren vor für einen Photokatalysator mit einem darauf getragenen Metall entsprechend einem Verfahren, das ein Mischen von Halbleiterfeinteilchen mit einer kolloidalen Lösung eines Metalls und Trennen eines durch das oben erwähnte Mischen hergestellten Produkts von der Lösung durch Filtration unter Verwendung einer Folie umfaßt.
  • Im Hinblick auf das in JP H11-179205 A beschriebene Verfahren treten derartige Nachteile auf wie die Schwierigkeit zur Steuerung der Menge an auf den Metalloxidteilchen getragenem Metall, eine erhöhte Anzahl an Herstellungsschritten und komplizierte Arbeitsschritte. Andererseits wird im Hinblick auf das Verfahren, das in JP H06-87979 B2 beschrieben wird, ein Metalloxid mit den darauf getragenen Metallteilchen hergestellt durch lediglich Vermischen einer Metallkolloidlösung mit leitfähigen Oxidfeinteilchen und ohne ein Erwärmen der Mischung, so daß aufgrund einer verringerten Haftung zwischen den Metallfeinteilchen und dem Metalloxid ein Nachteil bewirkt wird, bei dem die Verbesserung der Aktivität des Photokatalysators nicht erwartet werden kann. Unter Bezug auf das oben erwähnte Verfahren wird ferner ein Nachteil verursacht, bei dem ein Schritt einer Folienfiltration unter Verwendung einer Membran mit einem Porendurchmesser von 0,1 μm bis 0,3 μm notwendig ist und bei dem im Falle, daß eine große Menge der gemischten Lösung behandelt wird, ein Nachteil erzeugt wird, dahingehend, daß aufgrund des Verstopfens der Membranporen eine lange Behandlungszeit aufgewendet wird. Aufgrund dieser Nachteile läßt sich ein Problem dahingehend feststellen, daß eine herkömmliches Herstellungsverfahren eines Metalloxids mit den darauf getragenen Metallfeinteilchen nicht für die Massenproduktion eines Photokatalysators anwendbar ist.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Metalloxid, das darauf getragene Feinteilchen eines Metalls (wie Silber) aufweist, welches eine Substanz, die eine Verschmutzung der Atmosphäre verursacht, wie NOx und Formaldehyd, zersetzen und entfernen kann, und ein Verfahren zur Herstellung des Photokatalysators, welches für die Massenproduktion des Photokatalysators anwendbar ist, zur Verfügung zu stellen.
  • Das Verfahren zur Lösung der oben angegebenen Aufgabe ist folgendermaßen.
    • 1. Verfahren zur Herstellung eines Photokatalysators, das folgendes umfaßt: Herstellen einer Dispersion von Silberfeinteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 5 nm bis 100 nm, Herstellen einer Dispersion von Zinkoxidteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,1 μm bis 100 μm, Herstellen einer Dispersionsmischung durch Mischen der Dispersion der Zinkoxidteilchen mit der Dispersion der Silberfeinteilchen, wobei die Herstellung der Dispersion der Silberfeinteilchen durchgeführt wird durch Mischen einer Lösung, die ein Silberion enthält, mit zumindest einer Lösung, die ein Oxalsäureion, ein Ion der Äpfelsäure (Hydroxybernsteinsäure) und/oder ein Ion der Zitronensäure enthält, und einer Lösung, die ein Eisenion enthält, und Trocknen der Dispersionsmischung zur Herstellung des Photokatalysators mit den auf den Zinkoxidteilchen getragenen Silberfeinteilchen, wobei die Menge der Silberfeinteilchen in dem Photokatalysator 0,001 Massenprozent bis 0,1 Massenprozent, basierend auf der Masse des Photokatalysators, beträgt.
    • 2. Verfahren zur Herstellung des Photokatalysators nach dem obigen Punkt 1, wobei das Trocknen bei einer Temperatur von 250°C oder weniger durchgeführt wird.
    • 3. Verfahren zur Herstellung des Photokatalysators nach obigem Punkt 2, wobei das Trocknen bei einer Temperatur von 80°C bis 250°C durchgeführt wird.
  • Das Verfahren zur Herstellung des Photokatalysators gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Herstellen einer Dispersion von Silberfeinteilchen, in welcher die Silberfeinteilchen dispergiert sind, Herstellen einer Dispersionsmischung durch Mischen einer Dispersion von Zinkoxidteilchen mit der Dispersion der Silberfeinteilchen und Trocknen der Dispersionsmischung zur Herstellung des Zinkoxids mit den darauf getragenen Silberfeinteilchen. Im Vergleich mit den herkömmlichen Herstellungsverfahren des Photokatalysators sind die Arbeitsschritte in dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung somit äußerst einfach, und kann die Menge an Silberfeinteilchen, die auf dem Zinkoxid getragen werden, auf einfache Weise gesteuert werden, so daß der Photokatalysator gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Massenproduktion hergestellt werden kann.
  • Der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Photokatalysator umfaßt das Zinkoxid mit den darauf getragenen Silberfeinteilchen. Der Photokatalysator besitzt eine hohe Leistungsfähigkeit zur Entfernung von Stickstoffmonoxid und eine Wirkung zur Unterdrückung der Bildung von Stickstoffdioxid bis auf ein äußerst niedriges Niveau.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aufgrund der Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen.
  • Es zeigt:
  • 1 eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel der im Handel erhältlichen Reaktionsapparatur aufzeigt, die in Beispielen der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
  • 2 einen Graph, der das Ergebnis der Beispiele der vorliegenden Erfindung aufzeigt.
  • Verfahren zur Herstellung eines Photokatalysators gemäß der vorliegenden Erfindung
  • Das Verfahren zur Herstellung des Photokatalysators gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Herstellen einer Dispersion von Silberfeinteilchen, ein Herstellen einer Dispersionsmischung, ein Trocknen und gegebenenfalls andere Schritte.
  • Nachfolgend wird der erfindungsgemäß erhaltene Photokatalysator ausführlich erläutert durch ein Erläutern des Verfahrens zu seiner Herstellung.
  • Herstellung einer Dispersion von Silberfeinteilchen
  • Die Herstellung der Dispersion der Silberfeinteilchen ist ein Herstellen einer Dispersion der Silberfeinteilchen, in welcher die Silberfeinteilchen dispergiert sind.
  • Die Silberfeinteilchen besitzen vorzugsweise einen mittleren Teilchendurchmesser von 5 nm bis 100 nm.
  • Als erstes wird durch Mischen einer wäßrigen Lösung, die ein Silberion (ein wasserlösliches Silbersalz) enthält, mit einer wäßrigen Lösung, die ein Eisenion enthält, und einer wäßrigen Lösung, die ein Ion einer Hydroxylsäure, nämlich ein Ion einer Oxalsäure, ein Ion der Äpfelsäure und/oder ein Ion der Zitronensäure enthält, wodurch das Silberion reduziert wird, eine Dispersion von Silberfeinteilchen (eine Silberkolloiddispersion), hergestellt. Die Silberfeinteilchen werden auf dem Zinkoxid getragen. Beispiele des Ions einer Hydroxylsäure schließen.
  • Im Vergleich mit zum Beispiel einem Verfahren, das ein Mischen einer wäßrigen Lösung, die ein Silberion enthält, mit einer wäßrigen Ammoniumlösung und ein Zugeben von Formalin als ein Reduktionsmittel zu der resultierenden Mischung umfaßt, oder mit einem Verfahren, das ein Mischen einer wäßrigen Lösung, die ein Silberion enthält, mit einer wäßrigen Ammoniumlösung und ein Zugeben von Natriumborhydrid als ein Reduktionsmittel zu der resultierenden Mischung umfaßt, kann gemäß dem Verfahren zur Herstellung der Silberkolloiddispersion ohne Verwendung eines schädlichen Reagens auf einfache Weise eine Silberkolloiddispersion hergestellt werden, die Silberfeinteilchen mit einer Größe im Nanobereich umfaßt. Da die Silberkolloiddispersion stabil ist, kann die Silberkolloiddispersion einmal in einer Massenproduktion hergestellt und dann gelagert werden.
  • Herstellung einer Dispersionsmischung
  • Die Herstellung der Dispersionsmischung ist ein Herstellen einer Dispersionsmischung durch Mischen einer Dispersion der Zinkoxidteilchen mit der Dispersion der Silberfeinteilchen.
  • Die Dispersionsmischung wird hergestellt durch Mischen einer wäßrigen Dispersion der Zinkoxidteilchen mit einer Dispersion der Silberfeinteilchen, die beim Herstellen der Dispersion der Silberfeinteilchen hergestellt wurde. Die Zinkoxidteilchen können im Handel erhältlich sein oder können gemäß einem Sol-Gel-Verfahren hergestellt werden.
  • Die Zinkoxidteilchen weisen vorzugsweise einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,1 μm bis 100 μ auf.
  • Trocknen
  • Das Trocknen ist ein Trocknen der Dispersionsmischung.
  • Durch Erwärmungstrocknen der Dispersionsmischung, die beim Herstellen der Dispersionsmischung hergestellt wurde, wird der Photokatalysator, welcher das Zinkoxid mit den darauf getragenen Silberfeinteilchen ist, vollendet. Das Erwärmungstrocknen wird vorzugsweise bei 250°C oder weniger durchgeführt, weiter bevorzugt bei 80°C bis 250°C. Bei dem Trocknen wird die Dispersionsmischung zur Verkürzung der Trocknungszeit und zur Festigung der Haftung an einer Grenzfläche zwischen den Zinkoxidteilchen und den Silberfeinteilchen erwärmt.
  • Die Menge der Silberfeinteilchen, die auf dem Metalloxid getragen werden, beträgt 0,001 Massenprozent bis 0,1 Massenprozent, basierend auf der Masse des Photokatalysators. Wenn die Menge weniger als 0,001 Massenprozent beträgt, kann die Verbesserung der Photokatalysatoraktivität manchmal nicht erhalten werden. Wenn andererseits die Menge mehr als 0,1 Massenprozent beträgt, ist die Photokatalysatoraktivität im Gegensatz dazu manchmal verringert.
  • Die Menge der Silberfeinteilchen, die auf dem Zinkoxid getragen werden, kann zum Beispiel gemessen werden durch die Spektroskopie der Strahlung bei Anregung mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas.
  • Gemäß den oben angegebenen Schritten kann ein Photokatalysator hergestellt werden, der eine höhere photokatalytische Aktivität aufweist als ein Photokatalysator, der ein Metalloxid ist, das darauf keine Metallfeinteilchen trägt.
  • Bei dem Herstellungsverfahren des Photokatalysators gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Durchführung im Vergleich mit herkömmlichen Herstellungsverfahren des Photokatalysators extrem einfach, und die Menge der Silberfeinteilchen, die auf dem Zinkoxid getragen werden, kann einfach gesteuert werden, so daß das Herstellungsverfahren des Photokatalysators gemäß der vorliegenden Erfindung für eine Massenproduktion anwendbar ist.
  • Der Photokatalysator gemäß der vorliegenden Erfindung wird hergestellt gemäß den oben angegebenen Schritten und umfaßt Zinkoxid. Das Zinkoxid umfaßt Silberfeinteilchen und Eisen.
  • Das Metalloxid umfaßt neben Silberfeinteilchen als den Metallfeinteilchen Eisen, da bei der Herstellung der Dispersion der Metallfeinteilchen die Dispersion der Metallfeinteilchen hergestellt wird durch Mischen einer wäßrigen Lösung, die ein Silberion enthält, mit einer wäßrigen Lösung, die ein Eisenion enthält, und einer wäßrigen Lösung, die ein Ion einer Hydroxylsäure enthält, wodurch ein Silberion reduziert wird.
  • Die Zinkoxidteilchen mit den darauf getragenen Silberfeinteilchen gemäß der vorliegenden Erfindung, besitzen eine hohe Leistungsfähigkeit zur Entfernung von Stickstoffmonoxid und eine Wirkung zur Unterdrückung der Bildung von Stickstoffdioxid bis auf ein extrem niedriges Niveau.
  • Nachfolgend wird unter Bezug auf die Beispiele der vorliegenden Erfindung die vorliegende Erfindung erläutert, wobei jedoch die folgenden Beispiele nicht als einschränkend für den Umfang der vorliegenden Erfindung gedacht sind.
  • Herstellung einer Silberkolloiddispersion
  • Es wurden 10,5 g an Natriumcitrattrihydrat (hergestellt und verkauft von KANTO KAGAKU) und 5,6 g an Eisensulfatheptahydrat (hergestellt und verkauft von KANTO KAGAKU) in 40 ml an reinem Wasser gelöst. Zu der resultierenden Lösung wurde eine wäßrige Lösung gegeben, in welcher 19 g an Silbernitrat (hergestellt und verkauft von KANTO KAGAKU) in 20 ml an reinem Wasser gelöst waren, wodurch eine Silberkolloiddispersion mit einer dunkelbraunen Farbe erhalten wurde. Die Dispersion wurde einer Zentrifugation unterzogen, und der Überstand wurde verworfen. Die Dispersion, von der der Überstand verworfen wurde, wurde mit reinem Wasser verdünnt, wodurch eine Silberkolloiddispersion erhalten wurde, die 43 ppm an Silberionen enthielt. Der Gehalt an Silber wurde mittels Spektroskopie der Strahlung bei Anregung mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas gemessen.
  • Beispiel 1
  • Es wurden 10 Massenteile an Zinkoxidteilchen (hergestellt und verkauft von KANTO KAGAKU; Reinheit 99,95%) in 100 Massenteilen an reinem Wasser dispergiert. Mit der Dispersion wurden 25 Massenteile der oben hergestellten Silberkolloiddispersion vermischt, und die resultierende Mischung wurde gerührt, wodurch eine Dispersionsmischung erhalten wurde. Die erhaltene Dispersionsmischung wurde auf eine Porzellanschale übertragen, und die Schale wurde unter Verwendung einer Heizplatte einem Erwärmen auf 150°C unterzogen, wodurch Wasser von der Dispersionsmischung abdestilliert wurde und das Metalloxid mit darauf getragenem Silber erhalten wurde. Die erhaltenen Photokatalysatorteilchen wurden in einem Mörser gemahlen, wodurch die Photokatalysatorteilchen erhalten wurden, welche Zinkoxidteilchen mit 0,01 Massenprozent der darauf getragenen Silberfeinteilchen, basierend auf der Masse des gesamten Photokatalysators, sind.
  • Die Menge der Silberfeinteilchen in dem Photokatalysator wurde durch die Spektroskopie der Strahlung bei Anregung mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas gemessen.
  • Die erhaltenen Photokatalysatorteilchen besaßen einen mittleren Teilchendurchmesser von 6,2 μm.
  • Beispiel 2
  • Die Photokatalysatorteilchen, welche Zinkoxidteilchen mit 0,02 Massenprozent der darauf getragenen Silberteilchen, basierend auf der Masse des gesamten Photokatalysators, sind, wurden auf im wesentlichen dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Menge der Silberkolloiddispersion auf 50 Massenteile geändert wurde.
  • Die Menge der Silberfeinteilchen in dem Photokatalysator wurde durch die Spektroskopie der Strahlung bei Anregung mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas gemessen.
  • Die erhaltenen Photokatalysatorteilchen besaßen einen mittleren Teilchendurchmesser von 7,1 μm.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Es wurden 10 Massenteile an Titanoxidteilchen (hergestellt und verkauft von KANTO KAGAKU; Reinheit 99,0%) in 100 Massenteilen an reinem Wasser dispergiert. Mit der Dispersion wurden 25 Massenteile der Silberkolloiddispersion vermischt, und die resultierende Mischung wurde gerührt, wodurch eine Dispersionsmischung erhalten wurde. Die erhaltene Dispersionsmischung wurde auf eine Porzellanschale übertragen, und die Schale wurde unter Verwendung einer Heizplatte auf 150°C erwärmt, wodurch Wasser von der Dispersionsmischung abdestilliert wurde und das Metalloxid mit darauf getragenem Silber erhalten wurde. Die erhaltenen Photokatalysatorteilchen wurden in einem Mörser gemahlen, wodurch die Photokatalysatorteilchen erhalten wurden, welche Titanoxidteilchen mit 0,01 Massenprozent der darauf getragenen Silberfeinteilchen, basierend auf der Masse des gesamten Photokatalysators, sind.
  • Die Menge der Silberfeinteilchen in dem Photokatalysator wurde durch die Spektroskopie der Strahlung bei Anregung mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas gemessen.
  • Die erhaltenen Photokatalysatorteilchen besaßen einen mittleren Teilchendurchmesser von 5,8 μm.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Die Photokatalysatorteilchen, welche Titanoxidteilchen mit 0,02 Massenprozent der darauf getragenen Silberteilchen, basierend auf der Masse des gesamten Photokatalysators, sind, wurden auf im wesentlichen dieselbe Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Menge der Silberkolloiddispersion auf 50 Massenteile geändert wurde.
  • Die Menge der Silberfeinteilchen in dem Photokatalysator wurde durch die Spektroskopie der Strahlung bei Anregung mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas gemessen.
  • Die erhaltenen Photokatalysatorteilchen besaßen einen mittleren Teilchendurchmesser von 6,7 μm.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Es wurden Zinkoxidteilchen (hergestellt und verkauft von KANTO KAGAKU; Reinheit 99,95%) als die Photokatalysatorteilchen verwendet.
  • Die Photokatalysatorteilchen besaßen einen mittleren Teilchendurchmesser von 2,4 μm.
  • Vergleichsbeispiel 4
  • Es wurden Titanoxidteilchen (hergestellt und verkauft von KANTO KAGAKU; Reinheit 99,0%) als die Photokatalysatorteilchen verwendet.
  • Die Photokatalysatorteilchen besaßen einen mittleren Teilchendurchmesser von 2,4 μm.
  • Vergleichsbeispiel 5
  • Die Photokatalysatorteilchen, welche Zinkoxidteilchen mit 0,0005 Massenprozent der darauf getragenen Silberteilchen, basierend auf der Masse des gesamten Photokatalysators, sind, wurden hergestellt auf im wesentlichen dieselbe Weise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß die Menge der Silberkolloiddispersion auf 1 Massenteil geändert wurde.
  • Die Menge der Silberfeinteilchen in dem Photokatalysator wurde durch die Spektroskopie der Strahlung bei Anregung mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas gemessen.
  • Herstellung einer Palladiumkolloiddispersion (nicht erfindungsgemäß)
  • Es wurden 10,5 g an Natriumcitrattrihydrat (hergestellt und verkauft von KANTO KAGAKU) und 5,6 g an Eisensulfatheptahydrat (hergestellt und verkauft von KANTO KAGAKU) in 40 ml an reinem Wasser gelöst. Zu der resultierenden Lösung wurde eine wäßrige Lösung gegeben, in welcher 1,4 g an Palladiumnitrat (hergestellt und verkauft von KANTO KAGAKU) in 20 ml an reinem Wasser gelöst waren, wodurch eine Palladiumkolloiddispersion mit einer braunen Farbe erhalten wurde. Die Dispersion wurde einer Zentrifugation unterzogen, und der Überstand wurde verworfen. Die Dispersion, von der der Überstand verworfen wurde, wurde mit reinem Wasser verdünnt, wodurch eine Palladiumkolloiddispersion erhalten wurde, die 38 ppm an Palladiumionen enthielt. Der Gehalt an Palladium wurde mittels Spektroskopie der Strahlung bei Anregung mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas gemessen.
  • Vergleichsbeispiel 6
  • Es wurden 10 Massenteile an Zinkoxidteilchen (hergestellt und verkauft von KANTO KAGAKU; Reinheit 99,95%) in 100 Massenteilen an reinem Wasser dispergiert. Mit der Dispersion wurden 27 Massenteile der oben hergestellten Palladiumkolloiddispersion vermischt, und die resultierende Mischung wurde gerührt, wodurch eine Dispersionsmischung erhalten wurde. Die erhaltene Dispersionsmischung wurde auf eine Porzellanschale übertragen, und die Schale wurde unter Verwendung einer Heizplatte einem Erwärmen auf 150°C unterzogen, wodurch Wasser von der Dispersionsmischung abdestilliert wurde und das Metalloxid mit darauf getragenem Palladium erhalten wurde. Die erhaltenen Photokatalysatorteilchen wurden in einem Mörser gemahlen, wodurch die Photokatalysatorteilchen erhalten wurden, welche Zinkoxidteilchen mit 0,01 Massenprozent der darauf getragenen Palladiumfeinteilchen, basierend auf der Masse des gesamten Photokatalysators, sind.
  • Die Menge der Palladiumfeinteilchen in dem Photokatalysator wurde durch die Spektroskopie der Strahlung bei Anregung mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas gemessen.
  • Vergleichsbeispiel 7
  • Es wurden 10 Massenteile an Titanoxidteilchen (hergestellt und verkauft von JUNSEI CHEMICAL CO., LTD.; Reinheit 99,0%) in 100 Massenteilen an reinem Nasser dispergiert. Mit der Dispersion wurden 27 Massenteile der Palladiumkolloiddispersion vermischt, und die resultierende Mischung wurde gerührt, wodurch eine Dispersionsmischung erhalten wurde. Die erhaltene Dispersionsmischung wurde auf eine Porzellanschale übertragen, und die Schale wurde unter Verwendung einer Heizplatte auf 150°C erwärmt, wodurch Wasser von der Dispersionsmischung abdestilliert wurde und das Metalloxid mit darauf getragenem Palladium erhalten wurde. Die erhaltenen Photokatalysatorteilchen wurden in einem Mörser gemahlen, wodurch die Photokatalysatorteilchen erhalten wurden, welche Titanoxidteilchen mit 0,01 Massenprozent der darauf getragenen Palladiumfeinteilchen, basierend auf der Masse des gesamten Photokatalysators, sind.
  • Die Menge der Palladiumfeinteilchen in dem Photokatalysator wurde durch die Spektroskopie der Strahlung bei Anregung mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas gemessen.
  • Bewertung des Photokatalysators
  • Hinsichtlich der Photokatalysatoren, die in den Beispielen 1 und 2 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 7 hergestellt wurden, wurde ein Test auf die Zersetzung und Entfernung von Stickstoffmonoxid (NO) durchgeführt, wobei eine im Handel erhältliche Reaktionsapparatur, wie sie in 1 aufgezeigt ist, verwendet wurde. Die im Handel erhältliche Reaktionsapparatur 1 besteht aus einem Quarzrohr 2 mit einem Durchmesser von 20 mm, das zur Aufbewahrung der Photokatalysatoren ”S”, die in den Beispielen 1 und 2 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 7 hergestellt wurden, verwendet wurde, und einer UV-Lichtquelle 3, welche ein UV-Licht ”L” auf die Photokatalysatoren ”S”, die in dem Quarzrohr 2 aufbewahrt werden, durch das Quarzrohr 2 strahlt. In dem Quarzrohr 2 strömt von einer Seite des Rohrs ein Gas, das NO enthält, durch die Photokatalysatoren ”S” zu der anderen Seite, und das Gas strömt aus dem Rohr aus. Bei dem aus dem Rohr ausfließenden Gas wurde die Konzentration an NO in dem Gas unter Verwendung eines NOx-Meßgeräts (in 1 nicht dargestellt) gemessen.
  • Der Test wurde durchgeführt unter Verwendung einer im Handel erhältlichen Reaktionsapparatur 1, wie sie in 1 aufgezeigt ist, und unter den Bedingungen, bei denen die Temperatur 20°C beträgt, die Feuchtigkeit 70% relative Feuchte beträgt, die Konzentration an NO in dem NO-enthaltenden Gas, das in das Quarzrohr 2 am Eintritt des Rohres 2 einströmt, gleich 1 ppm beträgt, die Stärke des UV-Lichts 1 mW/cm2 beträgt und die Durchflußrate des NO-enthaltenden Gases 0,81 l/min beträgt. Es wurden 0,2 g der Photokatalysatoren gleichmäßig in einen kubischen Behälter 4 mit einer Größe von 10 mm × 40 mm × 3 mm gepackt, und der Behälter 4 wurde in dem Quarzrohr 2 aufbewahrt. Von einem Einlaß des Quarzrohres 2 ließ man das NO-enthaltende Gas einfließen, und man strahlte UV-Licht von der Quelle 3 auf die Photokatalysatoren ”S”. Die Testdauer betrug 160 Minuten. Als das NOx-Meßgerät wurde ein Meßgerät APNA 360 (hergestellt und verkauft von HORIBA, Ltd.) verwendet.
  • Das Ergebnis der Messung ist in 2 aufgezeigt. Im speziellen werden in 2 die NO-Entfernungsrate und die NO2-Erzeugungsrate in Bezug auf die Photokatalysatoren, die in den Beispielen 1 und 2 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 7 hergestellt wurden, aufgezeigt. Aus den in 2 aufgezeigten Ergebnissen läßt sich bestätigen, daß die in den Beispielen 1 und 2 hergestellten Photokatalysatoren höhere NO-Entfernungsraten und extrem niedrigere NO2-Erzeugungsraten aufzeigen als die, welche von den in den Vergleichsbeispielen 1 bis 7 hergestellten Photokatalysatoren aufgezeigt wurden, welche Materialien sind, die zur Herstellung der Photokatalysatoren der Beispiele 1 und 2 verwendet wurden und darauf keine Metallfeinteilchen tragen. Es wurde auch bestätigt, daß in dem Fall einer Herstellung eines Photokatalysators unter Verwendung von Titanoxid, auch durch Herstellen eines Photokatalysators, der Titanoxid mit darauf getragenen Silberfeinteilchen ist, der hergestellte Photokatalysator eine geringe NO2-Erzeugungsrate aufweist, wobei andererseits in dem Fall der Herstellung eines Photokatalysators unter Verwendung von Zinkoxid durch Herstellen eines Photokatalysators, der Zinkoxid mit darauf getragenen Silberfeinteilchen ist, die NO2-Erzeugungsrate, die von dem hergestellten Photokatalysator aufgezeigt wurde, auf nahezu 0% gedrückt werden konnte.
  • Es läßt sich somit zusammenfassen, daß die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Photokatalysators, welches anwendbar ist für die Massenproduktion des Photokatalysators, welcher das Zinkoxid mit den darauf getragenen Silberfeinteilchen ist. Im Hinblick auf diese Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Photokatalysators zur Verfügung, welches das Herstellen einer Dispersion von Silberfeinteilchen durch Dispergieren von Silberfeinteilchen, Herstellen einer Dispersionsmischung durch Mischen einer Dispersion von Zinkoxidteilchen mit der Dispersion der Silberfeinteilchen und Trocknen der Dispersionsmischung umfaßt.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Photokatalysators, das folgendes umfaßt: Herstellen einer Dispersion von Silberfeinteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 5 nm bis 100 nm, Herstellen einer Dispersion von Zinkoxidteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,1 μm bis 100 μm, Herstellen einer Dispersionsmischung durch Mischen der Dispersion der Zinkoxidteilchen mit der Dispersion der Silberfeinteilchen, wobei die Herstellung der Dispersion der Silberfeinteilchen durchgeführt wird durch Mischen einer Lösung, die ein Silberion enthält, mit zumindest einer Lösung, die ein Oxalsäureion, ein Ion der Äpfelsäure (Hydroxybernsteinsäure) und/oder ein Ion der Zitronensäure enthält, und einer Lösung, die ein Eisenion enthält, und Trocknen der Dispersionsmischung zur Herstellung des Photokatalysators mit den auf den Zinkoxidteilchen getragenen Silberfeinteilchen, wobei die Menge der Silberfeinteilchen in dem Photokatalysator 0,001 Massenprozent bis 0,1 Massenprozent, basierend auf der Masse des Photokatalysators, beträgt.
  2. Verfahren zur Herstellung des Photokatalysators nach Anspruch 1, wobei das Trocknen bei einer Temperatur von 250°C oder weniger durchgeführt wird.
  3. Verfahren zur Herstellung des Photokatalysators nach Anspruch 2, wobei das Trocknen bei einer Temperatur von 80°C bis 250°C durchgeführt wird.
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