DE102006040860A1

DE102006040860A1 - Photokatalytische Apatitzusammensetzung sowie Herstellungsverfahren dafür und Gegenstand damit

Info

Publication number: DE102006040860A1
Application number: DE102006040860A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Kawasaki Naganuma; Masato Kawasaki Wakamura
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2026-09-01
Also published as: JP2007260587A; JP4800813B2; US20070232487A1; DE102006040860B4; US7635659B2

Abstract

Es werden die photokatalytische Apatitzusammensetzung und sein Herstellungsverfahren offenbart. Der photokatalytische Apatit enthält einen photokatalytischen Apatit, in dessen Apatitkristallstruktur ein Metalloxid mit einer photokatalytischen Wirkung, wie beispielsweise Titanoxid, und ein Metallion mit einer antimikrobiellen Eigenschaft, wie beispielsweise ein Silberion oder ein Kupferion, inkorporiert ist. Die Photokatalysator-Apatitzusammensetzung ist in der Lage, exzellente Zersetzungs- und Adsorptionseigenschaften für verschiedene organische Materialien, wie beispielsweise VOCs, oder spezielle adsorbierende Substanzen, wie beispielsweise einen Virus, über eine lange Zeitdauer aufrechtzuerhalten und gleichzeitig eine exzellente antimikrobielle Eigenschaft sowohl an einem dunklen Standort als auch unter Tageslicht zu zeigen.

Description

QUERVERWEIS AUF EINE DAMIT ZUSAMMENHÄNGENDE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beruht auf und beansprucht die Priorität der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-090532, die am 28. März 2006 eingereicht wurde, deren Inhalte hierin durch Bezugnahme aufgenommen werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Photokatalysator auf Basis von Apatit. Genauer ausgedrückt betrifft die vorliegende Erfindung eine photokatalytische Apatitzusammensetzung, die eine exzellente antimikrobielle Eigenschaft an einem dunklen Standort zeigen kann (bei einem Zustand, bei dem ultraviolettes Licht nicht verfügbar ist), und ein Herstellungsverfahren dafür. Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Gegenstand, der eine solche photokatalytische Apatitzusammensetzung verwendet. Die photokatalytische Apatitzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann in vorteilhafter Weise für Gegenstände verwendet werden, wie beispielsweise Filter für Luftreiniger oder Klimaanlagen und für Tapeten. Diese Gegenstände sind insbesondere nützlich an Standorten, an denen eine antimikrobielle Eigenschaft erforderlich ist, wie beispielsweise ein Hospital und Gesundheitspflegezentren.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Es ist bekannt, dass eine Halbleitersubstanz, wie beispielsweise Titanoxid eine photokatalytische Funktion zur Verfügung stellt. Das heißt, wenn diese Halbleitersubstanz Lichtenergie mit einer Wellenlänge absorbiert, die einem Abstand zwischen dem Valenzband und dem Leitungsband entspricht, tritt als ein Ergebnis der Anregung ein Elektron des Valenzbandes in das Leitungsband über und es wird ein Loch in dem Valenzband erzeugt. Angenommen, eine bestimmte Substanz (zum Beispiel ein organisches Material) ist an der Oberfläche der Halbleitersubstanz adsorbiert, dann bewegt sich in dem Leitungsband das zu diesem Band übertragene Elektron zu dem organischen Material auf der Oberfläche des Halbleiters, wodurch es das organische Material reduziert. Auch fängt in dem Valenzband das darin erzeugte Loch ein Elektron ein und oxidiert dadurch das organische Material. Insbesondere im Fall von Titanoxid weist das Loch in dem Valenzband eine stark oxidierende Wirkung auf und kann daher das organische Material schließlich zu Wasser und Kohlendioxid zersetzen. Durch Verwenden einer solchen photokatalytischen Funktion (oxidative Zersetzungsfunktion) von Titanoxid wird ein Titanoxidfilm als ein antimikrobielles Mittel verwendet, ein Desinfektionsmittel, ein Deodorant, ein Umweltreinigungsmittel oder dergleichen. Zum Beispiel beschreibt die Internationale Patentveröffentlichung Nr. WO00/06300 ein Verfahren zum Herstellen funktioneller Materialien mit photokatalytischen Funktionen, wie beispielsweise Fliesen und Sanitärkeramik, wobei eine Photokatalysator-Beschichtungszusammensetzung, die ein photokatalytisches Metalloxid enthält, wie beispielsweise Titanoxid (TiO₂), beschichtet und die Substratoberfläche dann rasch erwärmt wird, um das photokatalytische Metalloxid auf der Substratoberfläche zu fixieren.
In den vergangenen Jahren sind Produkte auf den Markt gekommen, bei denen der Photokatalysator auch in den Filtern von Luftreinigern und Klimaanlagen verwendet wird, und Titanoxid wird auch als der Photokatalysator für die Herstellung von derartigen Filtern verwendet. Zum Beispiel beschreibt die ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 10-33921 einen Filter, der dadurch gekennzeichnet ist, dass ein amorphes Calciumphosphat (bevorzugt Kristallwasser enthaltendes Tricalciumphosphat) und eine Photohalbleiterzusammensetzung (bevorzugt Titanoxid, Calciumsulfid oder dergleichen) in einem blattähnlich geformten Substrat dispergiert und enthalten sind (bevorzugt Papier, gewebter Stoff, nicht gewebter Stoff oder Kunststoffschaum), oder dass ein amorphes Calciumphosphat und eine Photohalbleiterzusammensetzung an ein solches Substrat durch ein Haftmittel gebunden sind. Titanoxid selbst weist jedoch keine Adsorptionsfähigkeit auf und daher wird in vielen Filtern ein Adsorptionsmittel, wie es durch Aktivkohle repräsentiert ist, in Kombination verwendet, aber ein an die Aktivkohle adsorbiertes organisches Material kann nicht vollständig durch Titanoxid zersetzt werden und es kann nur ein organisches Material zersetzt werden, das an einem Abschnitt adsorbiert, bei dem ein Aktivkohleteilchen und ein Titanoxidteilchen nebeneinander vorhanden sind. Daher ist die Zersetzungseffizienz niedrig.
Andererseits wurde vorgeschlagen, an Stelle von Titanoxid einen photokatalytischen Apatit zu verwenden, der selbst eine Adsorptionsfähigkeit aufweist. Zum Beispiel ist Calciumhydroxyapatit Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ eine Hauptkomponente von lebendem Hartgewebe, wie beispielsweise Zähnen oder Knochen, und wird leicht mit verschiedenen Kationen oder Anionen Ionen-ausgetauscht, und gewährleis tet folglich eine hohe Biokompatibilität und eine große Adsorptionseigenschaft. Insbesondere der Calciumhydroxyapatit weist eine Fähigkeit zum spezifischen Adsorbieren eines organischen Materials auf, wie beispielsweise ein Protein. Im Gegensatz zu einem Titanoxidteilchen kann ein photokatalytischer Apatit tatsächlich an Adsorption und Zersetzung bei allen Abschnitten teilnehmen und die Zersetzungseffizienz wird nicht kleiner.
Als spezielle Beispiele des photokatalytischen Apatits offenbart zum Beispiel die ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 10-244166 ein Umweltreinigungsmaterial und noch genauer ein Material für die Entfernung eines unangenehmen Geruchs, die Zersetzung und Entfernung einer schädlichen Substanz oder Luftverunreinigung, Abwasserbehandlung, Wasserdesinfektion oder dergleichen, wobei ein Film, der ein Titanoxid enthält, auf der Oberfläche eines Substrats wie beispielsweise Aktivkohle, aktives Aluminiumoxid, Kieselgel, Glas, Schaumkeramik oder Schaumkunststoff ausgebildet ist, oder ein Substrat hergestellt wird, das ein Titanoxidteilchen enthält, und ein poröses Calciumphosphat (bevorzugt Hydroxyapatit-Apatitfluorid oder dergleichen) auf der Oberfläche des Titanoxidfilms oder Titanoxidteilchens beschichtet wird.
Das Titanoxid und der photokatalytische Apatit zeigen jedoch ein Problem, das bei diesen Materialien häufig ist. Das heißt, unter dem Aspekt einer antimikrobiellen Eigenschaft zeigen diese Materialien kaum eine antimikrobielle Eigenschaft, wenn sie sich an einem dunklen Standort befinden (zum Beispiel bei einem Zustand, bei dem ultraviolettes Licht nicht gestrahlt wird oder ultraviolettes Licht nicht vorhanden ist). Im Fall des photokatalytischen Apatits kann, selbst wenn er ultraviolettem Licht ausgesetzt ist, nur eine leichte antimikrobielle Wirkung beobachtet werden.
Des Weiteren beschreibt die ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 11-156215 ein antimikrobielles Mittel (zum Beispiel Silberapatit), das einen Metallion halternden Ionenaustauscher enthält, bei dem ein Metallion, wie beispielsweise Silber, auf einem Träger gehaltert ist, der einen kristallinen Ionenaustauscher, wie beispielsweise Hydroxyapatit, enthält. Dieses Silberapatit kann die antimikrobielle Eigenschaft zeigen, weist selbst aber keine photokatalytische Funktion auf und kann wegen dieses Fehlens der photokatalytischen Aktivität nicht zur Entfernung von VOCs (volatile organic compounds = flüchtige organische Verbindungen) und dergleichen verwendet werden. Nicht nur das Silberapatit, sondern auch allgemein bekannte antimikrobielle Mittel weisen keine Funktion zum Zersetzen eines Virus oder dergleichen auf und zusammen mit einer Akkumulation von Virusbruchstücken oder dergleichen während der Verwendung, kann die ursprüngliche antimikrobielle Aktivität oder dergleichen nicht ausgeübt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die Probleme von Titanoxid und photokatalytischem Apatit zu lösen, die früher allgemein als ein antimikrobielles Mittel verwendet wurden, um dadurch die katalytische Funktion von verschiedenen Apatiten einschließlich Calciumhydroxyapatit weiter zu entwickeln. Das heißt, es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen photokatalytischen Apatit zur Verfügung zu stellen, der die exzellenten Zersetzungs- und Adsorptionseigenschaften für verschiedene organische Materialien, wie beispielsweise VOCs, oder spezielle adsorbierende Substanzen, wie beispielsweise einen Virus, über eine lange Zeitdauer beibehält und gleichzeitig eine exzellente antimikrobielle Eigenschaft sowohl an einem dunklen Standort als auch bei Tageslicht zeigt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das einfach und leicht den exzellenten erfindungsgemäßen Photokatalysatorapatit mit großer Zuverlässigkeit herstellen kann.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Gegenstand oder ein Produkt zur Verfügung zu stellen, der/das eine Funktion des Aufrechterhaltens der exzellenten Zersetzungs- und Adsorptionseigenschaften für verschiedene organische Materialien, wie beispielsweise VOCs, oder spezielle adsorbierende Substanzen, wie beispielsweise einen Virus, über eine lange Zeitdauer und eine Funktion des Zeigens der exzellenten antimikrobiellen Eigenschaft sowohl an einem dunklen Standort als auch bei Tageslicht aufweist.
Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden leicht aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung verständlich.
In einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine photokatalytische Apatitzusammensetzung, die einen photokatalytischen Apatit enthält, in dessen Apatitkristallstruktur ein Metalloxid, das eine photokatalytische Wirkung aufweist und ein Metallion, das eine antimikrobielle Eigenschaft aufweist, inkorporiert ist.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer photokatalytischen Apatitzusammensetzung, die einen photokatalytischen Apatit enthält, in dessen Apatitkristallstruktur ein Metalloxid, das eine photokatalytische Wirkung auf weist, und ein Metallion, das eine antimikrobielle Eigenschaft aufweist, inkorporiert ist, wobei das Herstellungsverfahren enthält:
Herstellen eines photokatalytischen Apatits, in dessen Apatitkristallstruktur ein Metallion mit einer photokatalytischen Wirkung inkorporiert ist,
Herstellen einer Lösung eines Metallsalzes, das von einem Metallion mit einer antimikrobiellen Eigenschaft ausgeht,
Tauchen des photokatalytischen Apatits in die Metallsalzlösung, um Ionenaustausch durchzuführen, und
thermisches Behandeln des resultierenden Umsetzungsprodukts bei einer Temperatur von 300°C oder höher.
In noch einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer photokatalytischen Apatitzusammensetzung, die einen photokatalytischen Apatit enthält, in dessen Apatitkristallstruktur ein Metalloxid, das eine photokatalytische Wirkung aufweist, und ein Metallion, das eine antimikrobielle Eigenschaft aufweist, inkorporiert ist, wobei das Herstellungsverfahren enthält:
Herstellen einer Lösung, die Ausgangsmaterialien enthält, die notwendig sind zum Herstellen eines photokatalytischen Apatits, in dessen Apatitkristallstruktur ein Metallion mit einer photokatalytischen Wirkung inkorporiert ist, und die ein Metallsalz enthält, das von einem Metallion mit einer antimikrobiellen Eigenschaft ausgeht,
Umsetzen der Ausgangsmaterialien und des Metallsalzes durch ein Kopräzipitationsverfahren in der Gegenwart von wässrigem Ammoniak, und
thermisches Behandeln des resultierenden Umsetzungsprodukts bei einer Temperatur von 300°C oder höher.
In noch einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Gegenstand, der photokatalytische und antimikrobielle Eigenschaften aufweist, der die photokatalytische erfindungsgemäße Apatitzusammensetzung enthält.
Durch die vorliegende Erfindung kann, wie aus der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich wird, ein photokatalytischer Apatit, der die exzellente antimikrobielle Eigenschaft sowohl an einem dunklen Standort wie auch unter Tageslicht zeigen kann, bereitgestellt werden. Dieser photokatalytische Apatit kann exzellente Zersetzungs- und Adsorptionseigenschaften bei verschiedenen organischen Materialien, wie beispielsweise VOCs, oder speziellen adsorbierenden Substanzen, wie beispielsweise einen Virus, ausüben und kann gleichzeitig diese Eigenschaften über eine lange Zeitdauer beibehalten.
Auch kann durch die vorliegende Erfindung ein derartiger photokatalytischer Hochleistungsapatit leicht und einfach mit hoher Zuverlässigkeit hergestellt werden.
Des Weiteren kann durch die vorliegende Erfindung ein Gegenstand oder Produkt mit einer Funktion des Aufrechterhaltens der exzellenten Zersetzung- und Adsorptionseigenschaften für verschiedene organische Materialien, wie beispielsweise VOCs, oder spezielle adsorbierende Substanzen, wie beispielsweise einen Virus, über eine lange Zeit, und einer Funktion des Zeigens der exzellenten antimikrobiellen Eigenschaft sowohl an einem dunklen Standort als auch unter Tageslicht bereit gestellt werden durch Anwenden des photokatalytischen Hochleistungsapatits in der Form eines Überzugs oder durch sein Inkorporieren in ein einen Teil bildendes Material. Zum Beispiel schließt der erfindungsgemäße Gegenstand typischer Weise ein Innenraummaterial (z. B. Tapeten von Häusern, Automobilinnenraum) und ein Außenraummaterial ein. Der erfindungsgemäße Gegenstand ist exzellent in Bezug auf eine Entfernungswirkung bei einer nachteiligen Substanz, einem unangenehmen Geruch oder einer Verunreinigung, die antimikrobielle Eigenschaft und dergleichen ist insbesondere auffallend exzellent bei der Fähigkeit zum Zersetzen eines Virus oder dergleichen und bei der antimikrobiellen Eigenschaft, und kann daher in vorteilhafter Weise an einem Ort verwendet werden, der eine antimikrobielle Wirkung erfordert, wie beispielsweise eine Hospital, eine Klinik, eine Pflegeeinrichtung und ein Gesundheitspflegezentrum, oder bei der Herstellung eines Instruments oder dergleichen, die in einer solchen Einrichtung verwendet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Ablaufdiagramm, das eine bevorzugte Ausführungsform des Herstellungsverfahrens einer photokatalytischen erfindungsgemäßen Apatitzusammensetzung zeigt;
2 ist ein Ablaufdiagramm, das eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Herstellungsverfahrens einer erfindungsgemäßen Apatitzusammensetzung zeigt;
3 ist ein Diagramm, bei dem die Bewertungsergebnisse von photokatalytischer Aktivität von verschiedenen in den Beispielen hergestellter silberdotierter, photokatalytischer Apatite aufgetragen sind; und
4 ist ein Diagramm, bei dem die Bewertungsergebnisse von antimikrobieller Eigenschaft an einem dunklen Standort von verschiedenen in den Beispielen hergestellter silberdotierter, photokatalytischer Apatite aufgetragen sind.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die erfindungsgemäße photokatalytische Apatitzusammensetzung, aber auch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren und der erfindungsgemäße Gegenstand können jeweils in vorteilhafter Weise in verschiedenen Ausführungsformen angewandt werden. Die bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden nachfolgend beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
Die photokatalytische erfindungsgemäße Apatitzusammensetzung ist dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Enthalten eines photokatalytischen Apatits, in dessen Apatitkristallstruktur ein Metalloxid mit einer photokatalytischen Wirkung inkorporiert ist, auch ein Metallion mit einer antimikrobiellen Eigenschaft in die Apatitkristallstruktur dotiert ist.
Bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung kann die photokatalytische Apatitzusammensetzung durch ein beliebiges Verfahren hergestellt werden. Zum Beispiel wird ein photokatalytischer Apatit, in dessen Apatitkristallstruktur ein Metalloxid mit einer photokatalytischen Wirkung (in der Art einer photokatalytischen Apatitzusammensetzungs-Vorstufe) inkorporiert ist, zum Beispiel hergestellt durch ein Kopräzipitationsverfahren, und die endgültige photokatalytische Apatitzusammensetzung (zum Beispiel ein mit Silberion oder Kupferion dotierter photokatalytischer Apatit) kann hergestellt werden durch ein Tauchverfahren durch Verwenden des erhaltenen photokatalytischen Apatits und eines Metallsalzes, das von einem Metallion mit einer antimikrobiellen Eigenschaft abgeleitet ist, als den Ausgangsmaterialien. Bei einem weiteren Verfahren, werden Substanzen, die notwendig sind für die Herstellung eines photokataly tischen Apatits, in dessen Apatitkristallstruktur ein Metalloxid mit einer photokatalytischen Wirkung inkorporiert ist, und ein Metallsalz, das von einem Metallion mit einer antimikrobiellen Eigenschaft abgeleitet ist, als die Ausgangsmaterialien verwendet, und die endgültige photokatalytische Apatitzusammensetzung (zum Beispiel ein mit Silberion oder Kupferion dotierter photokatalytischer Apatit) kann hergestellt werden durch Umsetzen dieser Materialien durch ein Kopräzipitationsverfahren.
In dem Fall, bei dem ein photokatalytischer Apatit, in dessen Apatitkristallstruktur ein Metalloxid mit einer photokatalytischen Wirkung inkorporiert ist, als das Ausgangsmaterial verwendet wird, kann der Apatit des photokatalytischen Apatits grundsätzlich durch die folgende Formel repräsentiert werden: A_x(BO_y)_zX
In der obigen Formel repräsentiert A ein Metallatom, wie beispielsweise Ca, Co, Ni, Cu, Al, La, Cr, Fe und Mg, B repräsentiert ein Atom wie beispielsweise P und S, und X repräsentiert eine Hydroxylgruppe (–OH), ein Halogenatom (z. B. F, Cl) oder dergleichen. Beispiele eines solchen Apatits schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf Apatit, Hydroxyapatit, Fluorapatit, Chlorapatit, Tricalciumphosphat und Calciumhydrogenphosphat. Der Apatit, der bei der Ausübung der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, ist bevorzugt Hydroxyapatit, wobei X in der obigen Formel eine Hydroxylgruppe ist, noch bevorzugter Calciumhydroxyapatit (CaHAP), wobei X in der obigen Formel eine Hydroxylgruppe ist und A Calcium (Ca) ist, das heißt Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂. Im Folgenden wird der Apatit zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf CaHAP beschrieben.
Bei dem erfindungsgemäßen photokatalytischen Apatit kann, obwohl andere Verfahren sofern erwünscht angewandt werden können, ein Teil des Metallions in dem Apatitkristall in vorteilhafter Weise gegen ein Metallion mit einer photokatalytischen Wirkung Ionen-ausgetauscht werden, durch Bewirken von Mischen eines Apatits und eines Metallions mit einer photokatalytischen Aktivität auf Atomebene durch ein Kopräzipitationsverfahren, da durch Einführen von Ionenaustausch ein Apatitbereich, der eine Adsorptionsstelle für eine spezielle adsorbierende Substanz, wie beispielsweise ein organisches Material, und eine Zersetzungsstelle in Abhängigkeit von der photokatalytischen Wirkung für eine adsorbierende Substanz ist, auf der gleichen Kristallebene in einem Atommaßstab gemischt werden kann und daher kann die Adsorption und Zersetzung der adsorbierenden Substanz gleichzeitig gleichförmig und effizient durchgeführt werden.
Der photokatalytische Apatit kann in verschiedenen Formen hergestellt werden. Zum Beispiel kann der photokatalytische Apatit in verschiedenen Pulverformen ausgebildet werden, die sich in der Teilchengröße entsprechend den Herstellungsbedingungen unterscheiden, kann aber in Abhängigkeit von dem jeweiligen Fall als ein dünner Film auf einem beliebigen Substrat ausgebildet werden.
Wenn ein Teil des Metallions in dem Apatitkristall gegen ein Metallion eines wasserlöslichen Metallsalzes mit einer photokatalytischen Wirkung Ionen-ausgetauscht wird, können verschiedene wasserlösliche Metallsalze, von denen bekannt ist, dass sie auf diesem technischen Gebiet verwendbar sind, als das wasserlösliche Metallsalz mit einer photokatalytischen Wirkung verwendet werden, aber es kann bevorzugt ein wasserlösliches Metallsalz eines Metalls, wie beispielsweise Titan, Zirkon, Eisen und Wolfram verwendet werden.
Nach den Erkenntnissen der Erfinder beträgt in dem Fall des Durchführens des Ionenaustauschs durch Verwenden eines wasserlöslichen Metallsalzes der Gehalt des Metallsalzes des wasserlöslichen Metallsalzes üblicherweise 15 mol% als ein Maximum bezogen auf das Verhältnis des Metallions in dem Apatitkristall, obwohl dieser in Abhängigkeit von dem gewünschten Ergebnis in einem breiten Bereich verändert werden kann. Im Allgemeinen beträgt der Metallionengehalt bevorzugt von 3 bis 11 mol%, und am meisten bevorzugt etwa 10 mol% oder weniger, bezogen auf das Verhältnis zu dem Metallion, wie beispielsweise ein Ca-Ion.
Bei der erfindungsgemäßen photokatalytischen Apatitzusammensetzung ist ein Metallion mit einer antimikrobiellen Eigenschaft weiter in die Apatitkristallstruktur des oben beschriebenen photokatalytischen Apatits inkorporiert. Nach intensiven Studien zum Lösen des Problems, dass der photokatalytische Apatit keine antimikrobielle Eigenschaft aufweist, haben die Erfinder es als wirksam herausgefunden, ein Metallion mit einer antimikrobiellen Eigenschaft in den photokatalytischen Apatit zu dotieren, wie beispielsweise Silberion oder Kupferion. Die vorliegende Erfindung wurde auf Basis dieser Erkenntnis fertig gestellt.
Bevorzugte Beispiele des Metallions mit einer antimikrobiellen Eigenschaft schließen ein Silberion und ein Kupferion ein. Diese Metallionen können allein verwendet werden, oder zwei oder mehr Spezies davon können in Kombination verwendet werden. Auch ist es üblicher Weise vorteilhaft, ein solches Metallion in der Form eines Metallsalzes als seine Lösung zu verwenden. Zum Beispiel wird in vorteilhafter Weise Metallsalz, wie beispielsweise ein Nitrat und ein Ammoniumsalz, verwendet, und die Lösung des Metallsalzes ist üblicher Weise eine wässrige Lösung.
Im Fall des Dotierens eines solchen Metallions in die Apatitkristallstruktur können zwei Hauptverfahren, das heißt ein Tauchverfahren und ein Kopräzipitationsverfahren verwendet werden, indem ausgewählt wird, welches davon gemäß der gegebenen Situation erwünscht ist. Diese Verfahren werden nachfolgend detaillierter beschrieben, wenn jedoch ein photokatalytischer Apatit mit einem in seiner Apatitkristallstruktur inkorporierten Metalloxid mit einer photokatalytischen Wirkung bereits hergestellt wurde oder kommerziell erhältlich ist, und dieser photokatalytische Apatit als das Ausgangsmaterial verwendet wird, wird ein Tauchverfahren angewandt. Zum Beispiel wird ein bereits hergestellter oder kommerziell erhältlicher photokatalytischer Apatit in eine wässrige Lösung getaucht, die ein Metallion mit einer antimikrobiellen Eigenschaft (zum Beispiel ein Silberion oder ein Kupferion) aufweist, für einige Minuten durch einen Rührer gerührt, filtriert, gewaschen, getrocknet und wärmebehandelt (üblicher Weise bei wenigstens 300°C), wodurch ein photokatalytisches Apatitpulver erhalten werden kann, das mit Silberion oder Kupferion dotiert ist. Die Metallionenquelle ist bevorzugt ein Nitrat wie beispielsweise Silbernitrat (im Fall eines Silberions) oder Kupfernitrat (im Fall eines Kupferions).
Die Konzentration der wässrigen Silbernitrat- oder Kupfernitratlösung, in die der photokatalytische Apatit getaucht wird, kann entsprechend dem verwendeten Ausgangsmaterial oder den Behandlungsbedingungen über einen breiten Bereich variiert werden, die Konzentration beträgt üblicher Weise aber bevorzugt von etwa 1 × 10^–5 bis 1 × 10^–2 mol, noch bevorzugter von etwa 1 × 10^–4 bis 1 × 10^–3 mol. Auch beträgt üblicher Weise die Rührdauer zum Rühren mit einem Rührer bevorzugt in der Größenordnung von 3 bis 5 Minuten. Wenn die Konzentration der wässrigen Silbernitrat- oder Kupfernitratlösung übermäßig hoch ist, kann die antimikrobielle Eigenschaft verstärkt sein, aber es nimmt die photokatalytische Aktivität ab, wohingegen wenn die Konzentration der wässrigen Silbernitrat- oder Kupfernitratlösung zu niedrig ist, zwar eine hohe photokatalytische Aktivität erhalten werden kann, aber die antimikrobielle Eigenschaft kleiner wird. Die Temperatur bei der Wärmebehandlung beträgt üblicher Weise wenigstens 300°C, bevorzugt von 300 bis 700°C. Im Übrigen kann der Ionenaustausch selbst mit einer sehr großen Geschwindigkeit ablaufen und daher gibt es keinen Unterschied bei der erhaltenen Wirkung, selbst wenn das Rühren für 5 Minuten oder länger durchgeführt wird.
Wenn andererseits ein photokatalytischer Apatit, in dessen Apatitkristallstruktur ein Metallion mit einer photokatalytischen Wirkung inkorporiert ist, nicht hergestellt ist und das Verfahren mit Substanzen beginnt (zum Beispiel Calciumnitrat und Titansulfat), die für seine Herstellung notwendig sind, wird ein Kopräzipitationsverfahren verwendet. Zum Beispiel wird wässriger Ammoniak zu einer wässrigen Lösung gegeben, die Calciumnitrat, Phosphorsäure, Titansulfat und Silbernitrat oder Kupfernitrat enthält, und danach wird eine Kopräzipitationsbehandlung, Reifen, Filtration, Waschen, Trocknen und Wärmebehandlung (üblicher Weise bei wenigstens 300°C) durchgeführt, wodurch ein mit Silberion oder Kupferion dotiertes photokatalytisches Apatitpulver erhalten werden kann. Die Tem peratur bei der thermischen Behandlung beträgt üblicher Weise wenigstens 300°C, bevorzugt von 300 bis 700°C.
Der durch die oben beschriebenen Mittel hergestellte photokatalytische Apatit (Tauchverfahren oder Kopräzipitationsverfahren) kann eine exzellente antimikrobielle Eigenschaft an einem dunklen Standort zeigen, wie sich klar aus dem Folgenden ergibt. Als dieser photokatalytische Apatit durch einen Dampfphasen-Zersetzungstest unter Verwenden von Acetaldehyd untersucht wurde, konnte die entsprechend der Konzentration von dotiertem Silberion oder Kupferion erhaltene photokatalytische Aktivität 10 bis 80% von jener eines Photokatalysatorapatits sein, der keine antimikrobielle Aktivität aufweist, und es konnte eine zufriedenstellende photokatalytische Aktivität gefunden werden. Bezüglich der antimikrobiellen Eigenschaft konnte des Weiteren bestätigt werden, dass nur ein mit Silberion dotierter photokatalytischer Apatit die Anzahl an Kolibakterien an einem dunklen Standort verringern kann.
Zusätzlich zu der photokatalytischen Apatitzusammensetzung betrifft die vorliegende Erfindung folglich auch ein Verfahren zum Herstellen einer photokatalytischen Apatitzusammensetzung, die einen photokatalytischen Apatit enthält, in dessen Apatitkristallstruktur ein Metalloxid mit einer photokatalytischen Wirkung und ein Metallion mit einer antimikrobiellen Eigenschaft inkorporiert sind.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für eine photokatalytische Apatitzusammensetzung enthält gemäß einem Aspekt:
Herstellen eines photokatalytischen Apatits, in dessen Apatitkristallstruktur ein Metallion mit einer photokatalytischen Wirkung inkorporiert ist,
Herstellen einer Lösung aus einem Metallsalz, das von einem Metallion ausgeht, das eine antimikrobielle Eigenschaft aufweist,
Tauchen des photokatalytischen Apatits in die Metallsalzlösung, um Ionenaustausch durchzuführen, und
thermisches Behandeln des resultierenden Umsetzungsprodukts bei einer Temperatur von 300°C oder höher.
Dieses Herstellungsverfahren für eine photokatalytische Apatitzusammensetzung kann zum Beispiel unter Bezugnahme auf 1 erläutert werden.
Zuerst werden ein photokatalytischer Apatit und eine wässrige Silbernitratlösung hergestellt. Der photokatalytische Apatit ist üblicher Weise ein Pulver, und ein Pulver mit einem Teilchendurchmesser, der leichtes Rühren gestattet, zum Beispiel ist ein Teilchendurchmesser von etwa 0,1 bis 100 μm bevorzugt. Der photokatalytische Apatit kann ein kommerziell erhältliches Produkt sein oder kann für die Ausführung der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Die wässrig Silbernitratlösung kann in verschiedenen Konzentrationen verwendet werden, wird aber üblicher Weise in einer Konzentration von etwa 1 × 10^–5 bis 1 × 10^–3 mol verwendet.
Danach wird der photokatalytische Apatit zu der wässrigen Silbernitratlösung gegeben und sorgfältig gerührt, um eine gleichmäßige Zersetzung zu verursachen. Die Rührdauer beträgt von etwa 3 bis 8 Minuten. Während des Rührschritts findet Ionenaustausch zwischen photokatalytischem Apatit und Silbernitrat statt, und es wird ein Niederschlag hergestellt. Der hergestellte Niederschlag wird durch Filtration gesammelt und mit Ionen-ausgetauschtem Wasser oder destilliertem Wasser gewaschen, um den Salpetersäureanteil zu entfernen.
Nach Abschluss des Waschens wird der feste Anteil in einem Ofen bei einer Temperatur von etwa 80 bis 120°C getrocknet. Nachdem das ausreichende Trocknen abgeschlossen ist, wird weiter eine Wärmebehandlung durchgeführt. Die Wärmebehandlung wird in einem elektrischen Ofen bei einer Temperatur von etwa 300 bis 700°C für etwa 1 Stunde durchgeführt. Durch eine solche Reihe an Behandlungsschritten kann ein mit Silberion dotierter photokatalytischer Apatit erhalten werden. Im Übrigen wird hier eine wässrige Silbernitratlösung als das Ausgangsmaterial verwendet, aber wenn an Stelle davon eine wässrige Kupfernitratlösung verwendet wird, kann ein mit Kupferion dotierter photokatalytischer Apatit erhalten werden.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für eine photokatalytische Apatitzusammensetzung enthält gemäß einem weiteren Aspekt:
Herstellen einer Lösung, die Ausgangsmaterialien enthält, die notwendig sind zum Herstellen eines photokatalytischen Apatits, in dessen Apatitkristallstruktur ein Metallion mit einer photokatalytischen Wirkung inkorporiert ist, und die Metallsalz enthält, das erhalten ist von einem Metallion mit einer antimikrobiellen Eigenschaft,
Umsetzen der Ausgangsmaterialien und des Metallsalzes durch ein Kopräzipitationsverfahren in der Anwesenheit von wässrigem Ammoniak, und
thermisches Behandeln des resultierenden Umsetzungsprodukts bei einer Temperatur von 300°C oder höher.
Dieses Herstellungsverfahren für eine photokatalytische Apatitzusammensetzung kann zum Beispiel unter Bezugnahme auf 2 erläutert werden.
Zuerst werden Ausgangsmaterialien, die notwendig sind für die Herstellung eines photokatalytischen Apa tits, und eine wässrige Silbernitratlösung hergestellt. Dann werden Calciumnitrat und Titansulfat als die Ausgangsmaterialien für einen photokatalytischen Apatit jeweils in einer vorbestimmten Menge in reinem Wasser gemischt, das einer Decarbonisierungsbehandlung unterzogen wurde. Wenn man zu diesem Zeitpunkt zum Beispiel annimmt, das die vorbestimmte Menge X_metal ist, ist dies eine Menge, die die Bedingung X_metal = Ti/(Ti + Ca) = 0, 03 bis 0,11 (Molverhältnis) erfüllt. In dieser Definition ist das ausgetauschte Metallatom Ti und das Metallatom (entsprechend A in dem durch die obige Formel repräsentierten Apatit) von Apatit ist Ca, aber diese Definition ist gültig für andere Kombinationen an für die Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendbaren Metallen. Die Gesamtkonzentration eines Metalls, wie beispielsweise Ti, und eines Metalls, wie beispielsweise Ca, wird bevorzugt auf 0,1 mol eingestellt. Danach wird eine Phosphorsäure zu der resultierenden Mischung gegeben, aber die Phosphorsäure kann, sofern erwünscht, nahezu gleichzeitig mit Calciumnitrat und Titansulfat gemischt werden. Des Weiteren wird wässriger Ammoniak zugegeben, um den pH-Wert für eine Kopräzipitationsbehandlung einzustellen. Der pH-Wert beträgt hier bevorzugt etwa 9.
Nach Beendigung der Kopräzipitationsbehandlung lässt man die erhaltene Suspension reifen (altern).
Das Altern kann zum Beispiel bei etwa 100°C für 6 Stunden durchgeführt werden. Der erzeugte Niederschlag wird durch Filtration gesammelt und mit Ionen-ausgetauschtem Wasser oder destilliertem Wasser gewaschen, um den Salpetersäureanteil zu entfernen.
Nach dem Abschluss des Waschens wird der feste Anteil in einem Ofen bei einer Temperatur von etwa 80 bis 120°C getrocknet. Nachdem ein ausreichendes Trocknen beendet ist, wird weiter eine Wärmebehandlung durchgeführt. Die Wärmebehandlung wird in einem elektrischen Ofen bei einer Temperatur von etwa 300 bis 700°C für etwa 1 Stunde durchgeführt. Durch eine solche Reihe an Behandlungsschritten kann ein mit Silberion dotierter photokatalytischer Apatit erhalten werden. Im Übrigen wird hier eine wässrige Silbernitratlösung als das Ausgangsmaterial verwendet, aber wenn stattdessen eine wässrige Kupfernitratlösung verwendet wird, kann ein mit Kupferion dotierter Photokatalysatorapatit erhalten werden.
Der erfindungsgemäße, antimikrobielle, metalldotierte, photokatalytische Apatit kann in verschiedenen Formen und Dimensionen bereit gestellt werden, entsprechend der Verwendung, den Herstellungsbedingungen und weiteren Faktoren. Beispiele der geeigneten Form schließen ein Teilchen, eine Tablette, einen Stab, eine Platte, einen Block, ein Blatt, einen Film und einen dünnen Film ein. Wenn der Apatit ein Blatt, ein Film, ein dünner Film oder dergleichen ist, kann ein solches Material selbst verwendet werden oder kann mit einem Substrat kombiniert werden und kann in der Form verwendet werden, bei der der Apatit auf eine Oberfläche oder beide Oberflächen des Substrats als eine Beschichtung oder Film aufgebracht ist, um so eine hoch funktionelle Kompositstruktur zu bilden. Beispiele des hier verwendeten Substrats schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf ein Folie, einen Film, ein Blatt und ein Platte aus verschiedenen Materialien, wie beispielsweise Papier (einschließlich synthetisches Papier und dergleichen), gewebter oder nicht gewebter Stoff, Holz, Glas, Metall, Keramik und Kunststoff. Ein derartiges Substrat kann, sofern erwünscht, porös sein. Der metalldotierte, photokatalytische, erfindungs gemäße Apatit kann in vorteilhafter Weise insbesondere in der Form verwendet werden, bei der er als ein dünner Film auf der Oberfläche eines Substrats ausgebildet oder in ein Substrat geknetet ist.
Zusätzlich zu dem antimikrobiellen, mit Metall dotierten, photokatalytischen Apatit und dem Herstellungsverfahren dafür, betrifft die vorliegende Erfindung einen Gegenstand, der einen solchen photokatalytischen Apatit verwendet. Beispiele des erfindungsgemäßen Gegenstands schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf einen Filter für einen Luftreiniger, eine Klimaanlage und einen Heißluftheizer, ein Innenraum- oder Außenraummaterial, wie beispielsweise Tapete und ein Baumaterial, und ein Kraftfahrzeuginnenraum. Durch Gebrauch machen der exzellenten antimikrobiellen Eigenschaft kann der erfindungsgemäße Gegenstand weiter zum Beispiel in vorteilhafter Weise auch für ein Innenraummaterial eines Hospitals, einer Klinik, einer Pflegeeinrichtung und dergleichen verwendet werden, und für sanitäre Einrichtungsgegenstände in einer solchen Einrichtung. Selbstverständlich kann der erfindungsgemäße Gegenstand, sofern erwünscht, eine Computerperipherie sein, wie beispielsweise eine Tastatur, eine Maus, ein Gehäuse und ein Touchpanel.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend weiter unter Bezug auf die Beispiele beschrieben, die vorliegende Erfindung ist aber selbstverständlich nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Beispiel 1
In diesem Beispiel wurde ein mit Silberion dotierter photokatalytischer Apatit durch das Tauchverfahren hergestellt.
Zuerst wurden 3 g eines kommerziell erhältlichen photokatalytischen Apatits (Ti-CaHAP, "PHOTOHAP PCAP-100", Handelsname, hergestellt von Taihei Chemical Industrial Co., Ltd., weißes Pulver, durchschnittlicher Teilchendurchmesser: von 3 bis 8 μm) zu 300 Milliliter (mL) einer wässrigen Silbernitratlösung (1 × 10^–5 mol) gegeben und mit einem Magnetrührer für 5 Minuten gerührt, und der erzeugte Niederschlag wurde filtriert, mit reinem Wasser gewaschen, gründlich in einem Ofen bei 100°C getrocknet, und dann thermisch in einem elektrischen Ofen bei 650°C für 1 Stunde behandelt. Das erhaltene Produkt wurde analysiert und es wurde festgestellt, dass es ein mit Silberion dotierter photokatalytischer Apatit (Ti-CaHAP) war.
Beispiel 2
In diesem Beispiel wurde ein mit Silberion dotierter photokatalytischer Apatit durch das Kopräzipitationsverfahren hergestellt.
Zuerst wurde 1 L reines Wasser durch Decarbonisierung hergestellt und es wurden 0,1 mol Calciumnitrat, Titansulfat in einer verschiedenen Zugabemenge mit Ti/(Ti + Ca) gleich 0,1 (Molverhältnis), 0,06 mol Phosphorsäure und 300 mL einer wässrigen Silbernitratlösung (1 × 10^–5 mol) zu dem reinen Wasser in einer Stickstoffatmosphäre zugegeben. Die erhaltene Mischung wurde sorgfältig gemischt und dann wurde der pH-Wert der Mischung durch Zugeben von 15 mol/L wässrigem Ammoniak auf 9,0 eingestellt. Danach wurde die erhaltene Suspension in eine Teflonflasche überführt (Teflon ist eine eingetra gene Marke) und man ließ sie bei 100°C für 6 Stunden reifen. Die Suspension, in der ein Niederschlag produziert worden war, wurde filtriert und der durch Filtration gesammelte Niederschlag wurde mit 5 L reinem Wasser gewaschen und in einem Trockenofen bei 70°C für 12 Stunden getrocknet. Das erhaltene Produkt wurde analysiert und es wurde festgestellt, dass es ein mit Silberion dotierter photokatalytischer Apatit (Ti-CaHAP) war.
Bewertungstestbeispiele
Der photokatalytische Apatit wurde dann Bewertungen der photokatalytischen Aktivität und antimikrobieller Eigenschaft an einem dunklen Standort nach den folgenden Verfahren unterzogen.
[Bewertung photokatalytischer Aktivität]
(1) Herstellung von Proben
Für die Verwendung in dem Bewertungstest wurden die folgenden fünf Probentypen hergestellt, die einen kommerziell erhältlichen Ti-CaHAP oder einen mit Silberion dotierten Ti-CaHAP, der durch das Herstellungsverfahren von Beispiel 1 oder 2 hergestellt wurde, enthielten.
Probe I:
Mit Silberion dotierter Ti-CaHAP (Ca/Ti/Ag = 9/0,9/1), hergestellt durch das Kopräzipitationsverfahren.
Probe II:
Mit Silberion dotierter Ti-CaHAP (Silbernitrat-Konzentration: 1 × 10^–3 mol), hergestellt durch das Tauchverfahren.
Probe III:
Mit Silberion dotierter Ti-CaHAP (Silbernitrat-Konzentration: 1 × 10^–4 mol), hergestellt durch das Tauchverfahren.
Probe IV:
Mit Silberion dotierter Ti-CaHAP (Silbernitrat-Konzentration: 1 × 10^–5 mol), hergestellt durch das Tauchverfahren.
Probe V:
Ti-CaHAP (Handelsname "PHOTOHAP PCAP-100", hergestellt von Taihei Chemical Industrial Co., Ltd.)
Jede Probe wurde pressgeformt, um eine plattenähnliche Probe auszubilden (50 mm (Breite) × 70 mm (Länge)).
(2) Bewertungstest
Es wurde ein Exsikkator mit 500 mL Volumen mit einem Quarzglasdeckel vorbereitet. Nachdem eine Probe dort hinein gegeben worden war, wurde der Deckel befestigt, um den Exsikkator dicht abzuschließen. Es wurde synthetische Luft (Stickstoff: 70%, Sauerstoff: 30%) von dem Gaseinlass eingeführt, um das Innere des geschlossenen Exsikkators gegen die synthetische Luft auszutauschen. Es wurde Acetaldehyd (CH₃CHO) in eine gläserne Waschflasche gefüllt, und durch Durchblasen von synthetischer Luft erzeugter Acetaldehyd wurde in einem Tedlarbeutel (Tedlar ist eine eingetragene Marke) zur Probennahme aufgefangen. Dann wurden nach dem Austauschen gegen synthetische Luft 6 mL Acetaldehydgas durch eine Spritze in den Exsikkator injiziert, und es wurde die Acetaldehydkonzentration in dem Exsikkator unter Verwenden einer Spritze auf etwa 10.000 ppm eingestellt. Man lies den Exsikkator an einem dunklen Standort für etwa 2 Stunden stehen, damit sich ein Adsorptionsgleichgewicht einstellt.
Danach wurde Gas in dem Exsikkator durch eine Spritze entfernt (1 mL), und es wurden die Konzentrationen von Acetaldehydgas und Kohlendioxidgas oder Kohlensäuregas (CO₂), das von der Zersetzung von Acetaldehyd stammt, durch Gaschromatographie gemessen, Es wurde eine in 3 aufgezeichnete Kohlendioxidkonzentration (Beginn) erhalten. Der Exsikkator wurde weiter kontinuierlich an einem dunklen Standort für 1 Stunde stehen gelassen, und dann wurde die gleiche Messung wie oben durchgeführt, und als ein Ergebnis wurde eine ebenfalls in 3 aufgezeichnete Kohlendioxidkonzentration (dunkler Standort 1h) erhalten. Danach wurde 1 Stunde, 2 Stunden, 3 Stunden, 4 Stunden und 5 Stunden ultraviolettes Licht mit einer Stärke von 1 mW/cm² von oben auf den Exsikkator gestrahlt. Die Lichtquelle war ein Schwarzlicht. Bei jeder Bestrahlung wurde die gleiche Messung wie oben durchgeführt, und als ein Ergebnis wurden in 3 aufgezeichnete Kohlendioxidkonzentrationen (UV-1H bis UV-5H) erhalten.
Aus den in 3 aufgezeichneten Bewertungsergebnissen wurde festgestellt, dass die photokatalytische Aktivität des erfindungsgemäßen photokatalytischen Apatits (mit Silberion dotierter Ti-CaHAP) etwa 80% jener des chemisch synthetisierten photokatalytischen Apatits beträgt, der auf dem Markt erhältlich ist (T-CaHAP, Probe V), dass der photokatalytische Apatit aber gute Charakteristika aufweist.
[Bewertung von antimikrobieller Eigenschaft an einem dunklen Standort]
(1) Herstellung von Proben
Für die Verwendung in dem Bewertungstest wurden die folgenden fünf Probentypen durch Verwenden von Probe II (mit Silber dotierter Ti-CaHAP), die bei dem Bewertungstest der photokatalytischen Aktivität hergestellt worden war, oder von Probe V (Ti-CaHAP) hergestellt.
Probe A:
Es wurde ein Beschichtungsmaterial für diesen Test hergestellt durch Erteilen eines speziellen Auftrags an einen Hersteller von Beschichtungsmaterial. Zu Vergleichszwecken wurde das Vermischen eines photokatalytischen Apatits weggelassen.
Probe B:
Probe V (Ti-CaHAP) wurde in einer Menge von 5% mit dem Beschichtungsmaterial von Probe A vermischt.
Probe C:
Probe V (Ti-CaHAP) wurde in einer Menge von 10% mit dem Beschichtungsmaterial von Probe A vermischt.
Probe D:
Probe II (mit Silber dotierter Ti-CaHAP) wurde in einer Menge von 5% mit dem Beschichtungsmaterial von Probe A vermischt.
Probe E:
Zu Vergleichszwecken wurde PE (Polyethylen) an Stelle des Beschichtungsmaterials verwendet.
(2) Bewertungstest
Dieser Test wurde durchgeführt durch Herstellen einer Probe entsprechend dem Testverfahren, das in Testverfahren III zur Bewertung Antimikrobieller Aktivität von Antimikrobiellen Produkten beschrieben ist, erstellt von der Gesellschaft für Industrielle Antimikrobielle Gegenstände (Ausgabe 2003). Im Übrigen wurde die antimikrobielle Aktivität der Proben unter Verwenden der folgenden einen bakteriellen Spezies getestet Kolibakterie: Escherichia coli NBRC3972.
Bezüglich jeder Probe wurde die Veränderung bei der Anzahl an Kolibakterien zu Beginn (Oh) und nach 24 Stunden (24h) untersucht, und es wurden als ein Ergebnis die in 4 aufgezeichneten Messergebnisse erhalten. Wie aus den in 4 aufgezeichneten Bewertungsergebnissen entnommen werden kann, ist von den Beschichtungsmaterialien mit darin in einer Menge von 5 % eingeknetetem Photokatalysatorpulver die Anzahl an Kolibakterien nur bei dem Beschichtungsmaterial signifikant verringert, das den mit Silberion dotierten photokatalytischen Apatit verwendet.

Claims

Eine photokatalytische Apatitzusammensetzung, die einen photokatalytischen Apatit enthält, in dessen Apatitkristallstruktur ein Metalloxid mit einer photokatalytischen Wirkung und ein Metallion mit einer antimikrobiellen Eigenschaft inkorporiert sind.
Die photokatalytische Apatitzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Metallion ein Silberion und/oder ein Kupferion ist.
Die photokatalytische Apatitzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Metallion in die Apatitkristallstruktur durch ein Tauchverfahren oder ein Kopräzipitationsverfahren dotiert ist.
Die photokatalytische Apatitzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei nachdem das Metallion in die Apatitkristallstruktur dotiert ist, der photokatalytische Apatit weiter bei einer Temperatur von 300°C oder höher thermisch behandelt ist.
Die photokatalytische Apatitzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Metallion, das einen Teil des Metalloxids bildet, Titan ist.
Die photokatalytische Apatitzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Metallion in Bezug auf das Verhältnis zu dem Metallion in dem Apatitkristall in einer Menge von 10 mol% oder weniger enthalten ist.
Die photokatalytische Apatitzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Apatit Calciumhydroxyapatit ist.
Die photokatalytische Apatitzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, die die Form eines Pulvers aufweist.
Die photokatalytische Apatitzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, die die Form eines Beschichtungsmaterials aufweist.
Ein Verfahren zum Herstellen einer photokatalytischen Apatitzusammensetzung, die einen photokatalytischen Apatit enthält, in dessen Apatitkristallstruktur ein Metalloxid mit einer photokatalytischen Wirkung und ein Metallion mit einer antimikrobiellen Eigenschaft inkorporiert sind, wobei das Herstellungsverfahren enthält: Herstellen eines photokatalytischen Apatits, in dessen Apatitkristallstruktur ein Metallion mit einer photokatalytischen Wirkung inkorporiert ist, Herstellen einer Lösung eines Metallsalzes, das von einem Metallion mit einer antimikrobiellen Eigenschaft ausgeht, Tauchen des photokatalytischen Apatits in die Metallsalzlösung, um Ionenaustausch durchzuführen, und thermisches Behandeln des resultierenden Umsetzungsprodukts bei einer Temperatur von 300°C oder höher.
Ein Verfahren zum Herstellen einer photokatalytischen Apatitzusammensetzung, die einen photokatalytischen Apatit enthält, in dessen Apatitkristallstruktur ein Metalloxid mit einer photokatalytischen Wirkung und ein Metallion mit einer antimikrobiellen Eigenschaft inkorporiert sind, wobei das Herstellungsverfahren enthält: Herstellen einer Lösung, die Ausgangsmaterialien enthält, die notwendig sind zum Herstellen eines photokatalytischen Apatits, in dessen Apatitkristallstruktur ein Metallion mit einer photokatalytischen Wirkung inkorporiert ist, und die ein Metallsalz enthält, das von einem Metallion mit einer antimikrobiellen Eigenschaft abgeleitet ist, Umsetzen der Ausgangsmaterialien und des Metallsalzes durch ein Kopräzipitationsverfahren in der Anwesenheit von wässrigem Ammoniak, und thermisches Behandeln des resultierenden Umsetzungsprodukts bei einer Temperatur von 300°C oder höher.
Das Verfahren zum Herstellen einer photokatalytischen Apatitzusammensetzung nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Metallion ein Silberion und/oder Kupferion ist.
Das Verfahren zum Herstellen einer photokatalytischen Apatitzusammensetzung nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Apatit Calciumhydroxyapatit ist.
Ein Gegenstand mit photokatalytischen und antimikrobiellen Eigenschaften, der die photokatalytische Apatitzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2 enthält.
Der Gegenstand nach Anspruch 14, wobei die photokatalytische Apatitzusammensetzung als ein dünner Film auf der Oberfläche des Gegenstands beschichtet ist.
Der Gegenstand nach Anspruch 14, wobei die photokatalytische Apatitzusammensetzung in das einen Teil des Gegenstand bildenden Materials gemischt ist.