JP2000084415A

JP2000084415A - 光触媒作用を有する複合材およびその製造方法

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Publication number: JP2000084415A
Application number: JP10297552A
Authority: JP
Inventors: Fumio Yamaguchi; 文雄山口; Nobuyuki Koura; 延幸小浦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2000-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】金属色を有し、光触媒作用を有する複合材お
よびその製造方法を提供する。【解決手段】基材表面に光触媒粒子または金属を担持
した光触媒粒子を懸濁・分散した電気めっき浴または化
学めっき浴を用いた電気めっきまたは還元剤による還元
反応により、光触媒粒子を含む金属層を形成して複合材
とした。この複合材は、光触媒粒子を界面活性剤で保護
して分散性を高めためっき浴を用い、電気めっきまたは
還元剤による還元反応により、光触媒粒子を含め金属層
を形成させた後、化学エッチングまたは電解エッチング
により表層に光触媒粒子が多く露出させる方法で製造さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気めっきまたは化学
めっきにより光触媒粒子を含む金属層を形成した、抗菌
性、防汚性、脱臭性やたばこのヤニ、油等を分解する機
能を有する部材およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光触媒粒子に、ハ゛ント゛キ゛ャッフ゜
以上のエネルギーをもつ波長の光を照射すると、光励起
によって伝導体に電子が、価電子帯に正孔が生じる。こ
の光励起により発生した正孔の持つ強い酸化力は、有機
物や水の分解等に利用されている。しかし、光触媒を粒
子状態のままで使用することは、その取り扱いや回収を
困難にし、流出や飛散が避けられない。そのため、光触
媒は、基板に固定して使用されている。

【０００３】このような複合材としては、金属板に光触
媒をゾルゲル法で被覆したものが特開平３−８４４８号
公報に、また、光触媒粒子をケイ素化合物やフッ素ポリ
マーとともに塗装する方法（特開平７−１７１４０８号
公報）等も知られている。また、抗菌を目的とした金属
製品としては、銀、銅、亜鉛等の単独金属やそれらを含
む合金（特開平８−１０４９５３公報）等も知られてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光触媒
をソ゛ルケ゛ル法で固定化するためには６００℃以上の
温度を必要とするため、基材は耐熱性の良いものに限定
される。そのため、フ゜ラスチック等の耐熱温度の低い
基材に利用できなかった。また、光触媒粒子をケイ素化
合物やフッ素ポリマーとともに塗装する方法では、光触
媒粒子がハ゛インタ゛ーに覆われてしまい、光触媒活性
が低下するという問題点を有していた。なお、光触媒活
性を有し、しかも金属光沢を有する表面状態のものは報
告されていない。抗菌を目的とした金属製品は、Ａｇ，
Ｃｕ，Ｚｎ等のイオンが菌にアタックする機構を利用し
たものであり、細菌の死骸までは分解することができ
ず、それが表面に付着すると抗菌性を示さなくなる。

【０００５】本発明は、常温で光触媒粒子を固定化でき
るため、基材を限定しない。また、金属とともに光触媒
粒子を共析させるため、光触媒の電価分離を容易にし、
光触媒活性が向上する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の光触媒作用を有
する複合材は、光触媒粒子を懸濁・分散した電気めっき
浴または化学めっき浴を用いた電気めっきまたは還元剤
による還元反応により、各種基材の表面に光触媒粒子を
含む金属層が形成されていることを特徴とする。また、
予め光触媒粒子に触媒活性を高める作用を有する金属を
担持させておくと、さらに光触媒効果は向上する。

【０００７】この複合材は、光触媒粒子を界面活性剤で
保護して分散性を高めためっき浴を用い、電気めっきま
たは還元剤による還元反応により、光触媒粒子を含め金
属層を形成させた後、化学エッチングまたは電解エッチ
ングにより表層に光触媒粒子が多く露出させる処理を行
うことによって製造される。

【０００８】

【作用】電気めっき浴または化学めっき浴に光触媒粒子
を分散させて、各種金属とともに光触媒粒子を共析させ
た表面は、金属光沢を有するとともに抗菌性、汚れの分
解特性を示す。光触媒は、蛍光灯や太陽光の光照射によ
って価電子帯の電子がエネルギーを吸収して伝導帯に励
起され、そこで酸素と反応して活性の高いＯ_２ ⁻発生す
る。一方、電子の励起により価電子帯に生じた正孔は、
触媒表面上に吸着されている水分からの水酸基と反応
し、ＯＨラジカルを発生させる。これら活性ラジカルが
菌や汚れの有機成分と反応し、効率良く分解する。ここ
で、金属とともに共析されていると、光触媒粒子と金属
が分子レベルで接触しているため、光触媒の励起により
生じた電子が金属側へ移行し、電子と正孔の分離を助長
してより活性を高める。Ｐｄのような金属を予め光触媒
粒子に担持しておくと、電価分離がさらに促進され、抗
菌性や汚れ分解特性が向上する。

【０００９】

【実施の形態】基材が金属やカ゛ラスへＩＴＯコーティ
ンク゛が施されたもの等の導電性である場合、基材表面
を脱脂・酸洗により清浄にした後、光触媒粒子を懸濁・
分散させた電気めっき浴を用い、基材を陰極として電解
すると、基材表面に光触媒粒子と金属の共析物が得られ
る。光触媒粒子を懸濁・分散する電気めっき浴として
は、Ｎｉめっき浴、Ｃｕめっき浴、Ｃｒめっき浴、Ｚｎ
めっき浴、Ｆｅめっき浴等の単一金属のめっき浴、Ｆｅ
−Ｎｉめっき浴、Ｆｅ−Ｚｎめっき浴、Ｃｕ−Ｚｎめっ
き浴等の合金めっき浴いずれも使用できる。光触媒粒子
は、ＴｉＯ_２、ＳｒＴｉＯ_３、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、Ｆｅ
_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＷＯ_３、ＳｉＣ、Ｂｉ_２Ｏ_３から選
ばれた１種又は２種以上が使用される。この光触媒粒子
の分散性を高めるためには親水基を外に向けた状態の界
面活性剤を添加すると、光触媒粒子は保護膜が形成され
た状態となり、イオン強度の大きなめっき浴中でも安定
に分散される。添加する界面活性剤はカチオン、アニオ
ン、ノニオンいずれても良いが、特にフロロカーボン系
が好ましい。界面活性剤の添加量は、光触媒粒子１ｇ当
たり１〜５０ｍｇとする。１ｍｇより少ないと光触媒粒
子の分散性が劣り、５０ｍｇを越えるとめっき膜は縞模
様を呈し、外観不良となる。なお、めっき装置は通常用
いられるもので良いが、懸濁・分散した光触媒粒子が浮
遊するための装置を付随していることが望ましい。めっ
き膜中の光触媒粒子含有率は、めっき浴中の光触媒粒子
の懸濁・分散濃度の上昇とともに増大する。また、カソ
ード電流密度は低いほど光触媒粒子の含有率は高くな
る。得られる光触媒粒子分散金属めっき膜は、めっきま
まの状態でも光触媒活性を示すが、表面をエッチングし
て光触媒粒子の露出面積を上げると活性は増大する。エ
ッチングは、酸性溶液を用い、浸漬または電解法で行
う。酸としては塩酸、硝酸、酢酸、硫酸等を使用すると
良い。

【００１０】基材がフ゜ラスチック等の非導電性である
場合、基材表面を脱脂・酸洗により清浄にした後、Ｓｎ
Ｃｌ_２溶液等を用いてアクティベーション処理を行い、
光触媒粒子を分散させた化学めっき浴（無電解めっき浴
ともいう）に浸漬すると、基材表面に光触媒粒子と金属
の共析物が得られる。化学めっき浴としては、Ｎｉめっ
き浴、Ｃｕめっき浴、Ｎｉ−Ｐめっき浴等が使用でき
る。この化学めっき浴に光触媒粒子を分散させる時にも
電気めっき浴と同様に界面活性剤の添加が分散性を向上
させるのに役立つ。表面の光触媒粒子の露出面積を上げ
るためには、電気めっきと同じくエッチング処理を行
う。

【００１１】ここで光触媒粒子含有金属めっき膜の光励
起に用いる光源としては、太陽光、室内照明、蛍光灯、
ブラックライト、白熱電球、メタルハライドランプ、水
銀ランプ、キセノンランプ等の光源が好適に利用でき
る。屋外や室内で使用される場合には、太陽光や室内照
明で励起されるので特に光励起のための光源を必要とし
ないが、光の照射されない場所で使用する場合には、ブ
ラックライト等を取り付けて光励起を行わせる。

【００１２】

【実施例】実施例１ＮｉＯ_４２４０ｇ／ｌ，ＮｉＣｌ_２４５ｇ／ｌ，Ｈ_３
ＢＯ_３３０ｇ／ｌから成るＮｉめっき浴（ワット浴）
に平均粒径０．４μｍのアナターゼ型ＴｉＯ_２粉末を加
えて、フロロカーボン界面活性剤を添加し、十分ＴｉＯ
_２粉末を分散させた。その浴をめっき浴とし、Ｎｉスト
ライクめっきを行ったステンレス基板（ＳＵＳ４３０）
を陰極、Ｐｔ板を陽極として電気めっきを行った。得ら
れたＮｉめっき膜中にはＴｉＯ_２粉末が共析していた。
また、そのめっき膜を１ＮＨＮＯ_３＋１ＮＨ_２Ｓ
Ｏ_４溶液に２０秒間浸漬してエッチング処理を行った。
その結果、ＴｉＯ_２粉末含有Ｎｉめっき膜の表面のＴｉ
Ｏ_２粉末露出率は増大した。

【００１３】実施例２ＮｉＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ３０ｇ／ｌ，ＮａＨ_２ＰＯ_２・Ｈ
_２Ｏ１０ｇ／ｌ，Ｎａ_３Ｃ_６Ｈ_５Ｏ_７・２Ｈ_２Ｏ１５ｇ
／ｌ，ＮａＣ_２Ｈ_３Ｏ_２・３Ｈ_２Ｏ１０ｇ／ｌから成る
Ｎｉ−Ｐ化学めっき浴に平均粒径０．４μｍのアナター
ゼ型ＴｉＯ_２粉末を加えて、フロロカーボン界面活性剤
を添加し、十分ＴｉＯ_２粉末を分散させた。その浴をめ
っき浴とし、脱脂およびアクティベーション処理された
プラスチック基板を秒間浸漬し、無電解Ｎｉ−Ｐめっ
きを行った。得られたＮｉ−Ｐめっき膜中にはＴｉＯ_２
粉末が共析していた。また、そのめっき膜を１ＮＨＮ
Ｏ_３＋１ＮＨ_２ＳＯ_４溶液に２０秒間浸漬してエッチ
ング処理を行った。その結果、ＴｉＯ_２粉末含有Ｎｉめ
っき膜の表面のＴｉＯ_２粉末露出率は増大した。

【００１４】比較例１実施例１において、ＴｉＯ_２粉末と界面活性剤を含まな
い通常のＮｉめっき浴（ワット浴）を用い、同様に電気
めっきを行った。得られた膜は９９．９％以上の純度を
有するＮｉであった。

【００１５】比較例２実施例２において、ＴｉＯ_２粉末と界面活性剤を含まな
い通常のＮｉ−Ｐめっき浴を用い、同様に無電解めっき
を行った。得られた膜はＮｉとＰから成る組成であっ
た。

【００１６】以上のようにして得られためっき膜の光触
媒特性を次の要領で評価した結果を表１及び表２に示
す。

【００１７】（１）抗菌特性の評価大腸菌（ＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉＩＦＯ
３３０１）を普通ブイヨン培地で３５℃、１６〜２０時
間振とう培養し、培養液を用意した。培養液を滅菌リン
酸緩衝液で２０，０００倍に希釈することにより、菌液
を調製した。約１０^５個／ｍｌの菌液を試験片の表面に
１ｍｌ滴下し、２５℃で２４時間保存した。保存後、試
験片をＳＣＤＬＰ培地で洗い出し、得られた液について
標準寒天培地を用いた混釈平板培養法（３５℃、２日間
培養）により生菌数を測定した。初期の生菌数から試験
後の生菌数を引き、初期の生菌数で割ることにより減菌
率を求めた。

【００１８】（２）油分解特性の評価めっき膜表面にサラダ油を０．２ｍｇ／ｃｍ２塗布し、
２０Ｗブラックライトによる照射を行い、２４時間照射
後の重量減少量から油分解率を求めた。

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明の光触媒作用を有
する複合材は、金属めっきを施す際に光触媒粒子を取り
込んでいるため、金属色を呈するとともに抗菌、防汚、
脱臭効果も有する。金属と光触媒粒子が接触しているた
め、光触媒の電価分離を容易にし、めっき膜中に共析さ
れる光触媒濃度が低くても抗菌、防汚、脱臭効果は向上
する。エッチング処理を施したものは、さらに光触媒活
性が向上する。また、本発明の製造方法は、常温で光触
媒粒子を固定化できるため、基材を限定せず、各種形状
物への被覆も可能である。

フロントページの続きＦターム(参考） 4G069 AA03 AA08 AA09 BA04B BA18 BA21C BA22B BA48A BB02A BB02B BC68B BE34C CA01 CA11 CA17 EA07 EB18Y FA03 FB06 FB21 FB45 FB49 FB58 FC04 4K022 AA02 AA13 AA41 BA08 BA14 BA15 BA16 BA22 BA34 CA03 CA06 CA18 DA01 DB02 DB03 EA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材表面に光触媒粒子を懸濁・分散した
電気めっき浴または化学めっき浴を用いた電気めっきま
たは還元剤による還元反応により、光触媒粒子を含む金
属層が形成されていることを特徴とする光触媒作用を有
する複合材。
【請求項２】基材表面に金属担持光触媒粒子を懸濁・
分散した電気めっき浴または化学めっき浴を用いた電気
めっきまたは還元剤による還元反応により、金属担持光
触媒粒子を含む金属層が形成されていることを特徴とす
る光触媒作用を有する複合材。
【請求項３】光触媒粒子を界面活性剤で保護して分散
性を高めためっき浴を用い、電気めっきまたは還元剤に
よる還元反応により、光触媒粒子を含め金属層を形成さ
せた後、化学エッチングまたは電解エッチングにより表
層に光触媒粒子が多く露出させることを特徴とする光触
媒作用を有する複合材の製造方法。