JP2000153162A - 光触媒及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アルミニウム系の平板及波板を新規な接合形態
で接合して、担体の必要強度を確保するとともに、接合
と同時に光触媒物質を担体表面にコートする。 【解決手段】担体１は、アルミニウム系の平板１０及び
波板１２を交互に重ねて形成されている。チタニア粉末
とエチルシリケート（Ｓｉ含有率：４０ｗｔ％）とから
なるスラリーに担体１を浸漬してスラリーを付着させ、
余分のスラリーを吹払い処理した後に熱処理で固化す
る。このように平板１０及び波板１２の表出面に触媒コ
ート層１６を形成することにより、平板１０及び波板１
２を接合して担体１を一体化するとともに該表出面に光
触媒物質をコートする。触媒コート層１６に含まれる珪
素が接着剤として機能するので、平板１０及び波板１２
の接合性は確保され、触媒コート層１６を構成するチタ
ニア粉末同士の接合性も確保される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム系担体を備
えた光触媒及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、悪臭成分や有害ガスを浄化する光
触媒として、金属担体と、金属担体に積層された担持層
と、担持層の表面に担持された光触媒物質とを備え、金
属担体が、ステンレス鋼製の平板と同じくステンレス鋼
製の波板とを重ねて構成されているものが知られてい
る。

【０００３】ここで、平板と波板とを接合して担体の一
体性を確保するにあたり、一般的には、有機系接着剤に
よる接合、或いは、ろう付けによる接合が利用されてい
る。また、担体を接合、一体化した後、その担体表面に
アルミナ等よりなる担持層を形成し、さらにこの担持層
の表面に光触媒物質をコーティングするのが一般的であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、光触
媒として、本出願人はアルミニウム系担体を備えた光触
媒を開発している。この担体は、アルミニウム系の平板
と同じくアルミニウム系の波板とを重ねて構成されてい
る。そして、かかるアルミニウム系担体を構成する平板
と波板との接合形態の開発が、本出願人により進められ
ている。

【０００５】ここに、上記従来の光触媒は、担体を接
合、一体化した後に担持層を形成し、さらにその上に光
触媒物質をコーティングする方法により製造されていた
ため、工程数が多く、生産効率が低いという問題があ
る。本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、
その目的は、担体を構成するアルミニウム系の平板及び
アルミニウム系の波板を新規な接合形態で接合し、必要
強度を確保でき、かつ、上記接合と同時に光触媒物質を
担体表面にコートすることのできる光触媒を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の光触媒は、アルミニウム系の平板とアルミニウム系
の波板とが交互に重ねられて形成され、ガスが通過する
多数個の通路をもつ担体と、該担体を構成する該平板及
び該波板の表出面に形成されて該平板及び該波板を接合
して該担体を一体化し、光触媒物質として機能しうるチ
タニア粉末と接着剤として機能しうる珪素又はアルミニ
ウムとを含有する触媒コート層とから構成されているこ
とを特徴とするものである。

【０００７】上記課題を解決する本発明の光触媒の製造
方法は、アルミニウム系の平板とアルミニウム系の波板
とを交互に重ねて、ガスが通過する多数個の通路をもつ
担体を形成する工程と、光触媒物質として機能しうるチ
タニア粉末と、接着剤として機能しうる珪素又はアルミ
ニウムを含む化合物とを含有するスラリーを、上記担体
を構成する上記平板及び上記波板の表出面に付着した
後、固化して、該担体を構成する該平板及び該波板の表
出面に触媒コート層を形成することにより、該平板及び
該波板を接合して該担体を一体化する工程とからなるこ
とを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に係る光触媒は、アルミニ
ウム系の平板及びアルミニウム系の波板よりなる担体
と、担体を構成する平板及び波板の表出面に形成されて
該平板及び該波板を接合して該担体を一体化する触媒コ
ート層とから構成されている。上記担体は、アルミニウ
ム系の平板とアルミニウム系の波板とが交互に重ねられ
て、ガスが通過する多数個の通路をもつものとして形成
されている。

【０００９】上記触媒コート層は、光触媒物質として機
能しうるチタニア粉末と接着剤として機能しうる珪素又
はアルミニウムとを含有している。チタニア粉末は、光
の助けにより触媒反応を進めて、例えばアセトアルデヒ
ド、ＣＯ、ＮＯｘやタバコ臭等の有害物質を浄化する光
触媒物質として機能しうる。また珪素又はアルミニウム
は、平板及び波板を接合して担体を一体化させる接着剤
として、かつ、光触媒物質としてのチタニア粉末同士を
接着させるとともに該チタニア粉末を担体に接着させる
接着剤として機能しうる。

【００１０】かかる構成を有する光触媒は、アルミニウ
ム系の平板とアルミニウム系の波板とを交互に重ねて、
ガスが通過する多数個の通路をもつ担体を形成する工程
と、光触媒物質として機能しうるチタニア粉末と、接着
剤として機能しうる珪素又はアルミニウムを含む化合物
とを含有するスラリーを、上記担体を構成する上記平板
及び上記波板の表出面に付着した後、固化して、該担体
を構成する該平板及び該波板の表出面に触媒コート層を
形成することにより、該平板及び該波板を接合して該担
体を一体化する工程とを順に実施することにより製造す
ることができる。

【００１１】上記スラリーは、光触媒物質として機能し
うるチタニア粉末と、接着剤として機能しうる珪素又は
アルミニウムを含む化合物とを含有している。化合物
は、一般的には、エチルシリケート、水ガラス等の珪酸
化合物、有機珪素、有機アルミ等を採用することができ
る。なお、このスラリーには、活性炭、ゼオライト、活
性アルミナ粉末やジルコニア粉末、光触媒物質として機
能しうるＢａＴｉＯ₃ 、ＳｒＴｉＯ₃ 等のチタニアの金
属酸化物等を含ませることもできる。

【００１２】スラリーの組成割合は、特に限定されず適
宜選定できる。例えば、後述する実施例の様にチタニア
粉末と液状のエチルシリケートとからなるスラリーを採
用した場合、重量比で、エチルシリケート１００部に対
しチタニア粉末を２０〜２５０部とすることができる。
担体を構成する平板及び波板の表出面にスラリーを付着
させるには、スラリー中に担体を２〜１５秒間程度浸漬
等することにより行うことができる。そして、担体に付
着した余分のスラリーを吹払い処理等により除去した
後、熱処理等することにより該スラリーを固化させるこ
とができる。なお、熱処理条件としては、加熱温度：２
５０〜５００℃程度、加熱保持時間：２〜２０分程度と
することができる。このスラリーの付着、固化により、
担体を構成する平板及び波板の表出面に触媒コート層が
形成される。このように担体を構成する平板及び波板の
表出面に触媒コート層が形成されれば、該触媒コート層
に含まれる珪素又はアルミニウムが、担体を構成する平
板及び波板を接合して担体を一体化させ、かつ、光触媒
物質としてのチタニア粉末同士を接着させるとともに該
チタニア粉末を担体に接着させる。すなわち、担体の接
合・一体化と担体表面への光触媒物質の形成とを同時に
行うことができる。

【００１３】したがって、本発明に係る光触媒によれ
ば、担体表面への触媒コート層の形成により、担体の接
合・一体化及び担体表面への光触媒物質の形成を同時に
行うことができるので、生産効率の向上を図ることが可
能となる。また、担体を構成する平板及び波板の表出面
に形成されて担体を一体化する触媒コート層は、接着剤
として機能しうる珪素又はアルミニウムの他にチタニア
粉末を含み、しかもこのチタニア粉末同士は該接着剤に
より接合性が確保されていることから、触媒コート層自
体の強度が増大されている。このため、接着剤のみを介
して担体を一体化する場合と比較して、担体の一体性が
増大する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明に係る光触媒の具体的な実施例
を説明する。 ［第１実施例］ （実施例１）この光触媒の担体１は、アルミニウム系の
平板１０とアルミニウム系の波板１２とを用い、平板１
０及び波板１２を交互にのり巻き状に重ねて形成されて
いる。平板１０は厚みが３５μｍ程度である。波板１２
は厚みが３５μｍ程度、ピッチが２．１５ｍｍ程度、波
山高さが０．９ｍｍ程度である。

【００１５】担体１にはガスが通過する多数個の通路１
４が形成されている。通路１の数は基本的には１インチ
当り６５０個に設定されている。触媒コート層１６は、
担体１を構成する平板１０及び波板１２の表出面に形成
されている。触媒コート層１６は、平板１０及び波板１
２の表出面に形成されることにより、平板１０及び波板
１２を接合して担体１を一体化し、光触媒物質として機
能しうるチタニア粉末と接着剤として機能しうる珪素を
含有している。

【００１６】本実施例では、チタニア粉末と、接着剤と
して機能しうる珪素を含む液状のエチルシリケート（Ｓ
ｉ含有率：４０ｗｔ％）とからなるスラリーを用いた。
このスラリーに担体１を３秒間浸漬することにより、担
体１を構成する平板１０及び波板１２の表出面にスラリ
ーを付着させ、そして担体１に付着した余分のスラリー
を吹払い処理により除去した後に熱処理で固化すること
により、触媒コート層１６を形成した。このように平板
１０及び波板１２の表出面に触媒コート層１６を形成す
ることにより、平板１０及び波板１２を接合して担体１
を一体化し、本実施例に係る光触媒を製造した。

【００１７】本実施例では、スラリーの組成は、重量比
でチタニア粉末が１００部、エチルシリケートが１００
部である。なお、吹払い処理は風速６〜７ｍ／秒で行っ
た。また熱処理は、４５０℃の温度で６０分間保持する
ことにより行った。本実施例では、触媒コート層１６を
形成する前の状態における担体１のかさ比重は０．２１
〜０．２８であり、触媒コート層１６が形成された後の
状態における担体１のかさ比重は０．３０〜０．４であ
る。

【００１８】なお、使用の際には担体１は金属ケーシン
グ２に挿入される。本実施例では、触媒コート層１６に
含まれる珪素が接着剤として機能するので、平板１０及
び波板１２の接合性は確保され、担体１の一体性は増す
と共に、触媒コート層１６を構成するチタニア粉末同士
の接合性も確保される。 （比較例１）比較例１として、触媒コート層１６が形成
されていない担体１をエチルシリケートの液に浸漬する
ことにより、担体１を構成する平板１０及び波板１２の
表出面にエチルシリケートの液を付着させ、その後に４
５０℃の温度で６０分間保持する熱処理により固化し、
これにより平板１０及び波板１２を接合したものを製造
した。

【００１９】（試験例）次に試験例を説明する。即ち、
上記実施例１の光触媒（上記触媒コート層１６を備えた
担体１）をサンプルＳとして用い、図３に示す様に、内
径Ｄ１が２０ｍｍの孔１００をもつ当板１０１の上にサ
ンプルＳを設置する共に、サンプルＳの上面の中央域に
円盤状の押圧治具１０３（外径Ｄ２：１６ｍｍ）を設置
し、押圧治具１０３に荷重Ｆを作用させた。サンプルＳ
の直径Ｄ３は６３ｍｍ、軸長Ｈは２０ｍｍである。

【００２０】荷重Ｆが増加すると、サンプルＳが破壊し
て当板１０１の孔１００内に挿入される。サンプルＳが
当板１０１の孔１００内に挿入されたときの荷重をＦ１
とし、次の式により破断荷重を求めた。 破断荷重＝｛荷重Ｆ１／（１６ｍｍ×２０ｍｍ）｝ 試験結果を図４に示す。図４に示す様に、破断荷重は
０．１ｋｇ／ｍｍ² 程度であった。なお必要破断強度は
０．０５ｋｇ／ｍｍ² 程度であるため、本実施例は必要
強度を満足することがわかる。

【００２１】比較例１の光触媒についても同様に試験
し、その試験結果を図４に示す。図４に示す様に、比較
例１は、破断荷重が０．０３ｋｇ／ｍｍ² 程度と低い。
これは、比較例１では平板１０及び波板１２を接合する
接着層にチタニア粉末が含まれていないことから、この
接着層自体の強度が弱かったためと考えられる。また耐
熱試験も行った。耐熱試験は、５００℃で５０時間サン
プルＳを加熱保持した後において、前述同様に破断荷重
を求めて行った。その試験結果を図５に示す。図５に示
す様に、５０時間保持しても、同様な破断強度が得られ
ることがわかる。

【００２２】また水浸試験も行った。水浸試験は、常温
の水にサンプルＳを１００時間浸漬した後において、前
述同様に破断荷重を求めて行った。なおこの試験は、外
気の水分吸収による強度低下を把握するためのものであ
る。水浸試験の試験結果を図６に示す。図６に示す様
に、水に１００時間浸漬しても、同様な破断強度が得ら
れることがわかる。

【００２３】［第２実施例］ （実施例２）担体１の外径寸法を直径３０ｍｍ、軸長２
０ｍｍとし、担体１に対するチタニア粉末のコート量を
２０ｇ／リットルとすること以外は、上記実施例１と同
様である。

【００２４】（実施例３）担体１の外径寸法を直径３０
ｍｍ、軸長２０ｍｍとし、担体１に対するチタニア粉末
のコート量を４１ｇ／リットルとすること以外は、上記
実施例１と同様である。 （実施例４）担体１の外径寸法を直径３０ｍｍ、軸長２
０ｍｍとし、担体１に対するチタニア粉末のコート量を
１２０ｇ／リットルとすること以外は、上記実施例１と
同様である。

【００２５】（比較例２）外径寸法が直径３０ｍｍ、軸
長２０ｍｍの担体１（触媒コート層１６が形成されてい
ないもの）を準備し、アルミナ粉末、アルミナ水和物及
び水からなるスラリーをコート後、３００℃で１時間熱
処理することにより、平板１０及び波板１２の表出面に
アルミナコート層を形成した。

【００２６】（比較例３）外径寸法が直径３０ｍｍ、軸
長２０ｍｍの担体１（触媒コート層１６が形成されてい
ないもの）を準備し、比較例２と同様にアルミナコート
層を形成し、さらにこのアルミナコート層の上に、上記
実施例１で示した方法に準拠して触媒コート層１６を積
層した。なお、この触媒コート層１６中に含まれるチタ
ニア粉末の量は担体１に対して８０ｇ／リットルであ
る。

【００２７】（光触媒としての浄化性の評価）上記実施
例２〜４及び比較例２，３について、アセトアルデヒド
の浄化性能を評価した。これは、紫外線を照射しながら
各光触媒の通路１４内を初濃度５０ｐｐｍのアセトアル
デヒド（ＣＨ₃ ＣＨＯ）を流量５リットル／ｍｉｎで通
過させ、通過後のアセトアルデヒド濃度を測定すること
により行った。なお、紫外線強度は１３０ｍＷ／ｃｍ²
（５００Ｗランプ）とした。得られた結果を図７に示
す。

【００２８】図７から明らかなように、担体１を構成す
る平板１０及び波板１２の表出面に触媒コート層１６を
形成した本実施例２〜４の光触媒は、いずれも３０分経
過後のアセトアルデヒド浄化率が８０％以上となり、ま
た６０分経過後にはほぼ１００％となった。これに対
し、担体１を構成する平板１０及び波板１２の表出面に
まずアルミナコート層を形成し、このアルミナコート層
の上に触媒コート層１６を積層した比較例３の光浄化触
媒は、チタニア粉末のコート量が８０ｇ／リットルと実
施例２及び３の光触媒よりも多いにもかかわらず、６０
分経過後においてもアセトアルデヒドの浄化率が６５％
を越えることがなかった。これは、触媒コート層全体に
光活性を有するチタニアが均一に分散されていないため
と考えることができる。

【００２９】（他の例）その他、本発明に係る光触媒は
上記しかつ図面に示した実施例のみに限定されるもので
はなく、例えば波板及び平板の厚みは適宜変更できる
等、必要に応じて適宜選択して実施し得るものである。

【００３０】

【発明の効果】本発明に係る光触媒によれば、スラリー
が固化して形成された触媒コート層に含まれる珪素又は
アルミニウムが接着剤として機能するので、担体を構成
する平板及び波板の一体性が確保されるとともに、触媒
コート層を構成するチタニア粉末同士の接合性も確保さ
れる。従って光触媒の必要強度が確保される。また、触
媒コート層の形成により、担体の一体化と担体表面への
光触媒物質の形成とを同時に行うことができるので、生
産効率の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光触媒の分解斜視図である。

【図２】光触媒の要部の断面図である。

【図３】破断強度を測定する形態を模式的に示す構成図
である。

【図４】破断強度のグラフである。

【図５】耐熱試験における破断強度のグラフである。

【図６】水浸試験における破断強度のグラフである。

【図７】アセトアルデヒド浄化率の評価結果を示すグラ
フである。

【符号の説明】

図中、１は担体、１０は平板、１２は波板、１４は通
路、１６は触媒コート層を示す。

フロントページの続き (72)発明者 佐々木 学 静岡県小笠郡大東町千浜7800番地 キャタ ラー工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D048 AA22 BA03Y BA07Y BA39Y BA41Y BB02 BB18 EA01 4G069 AA01 AA03 AA08 BA04A BA04B BA17 BA48A BC16A BC16B CA17 EA21 EA24 FA04 FB71

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミニウム系の平板とアルミニウム系の
   波板とが交互に重ねられて形成され、ガスが通過する多
   数個の通路をもつ担体と、 該担体を構成する該平板及び該波板の表出面に形成され
   て該平板及び該波板を接合して該担体を一体化し、光触
   媒物質として機能しうるチタニア粉末と接着剤として機
   能しうる珪素又はアルミニウムとを含有する触媒コート
   層とから構成されていることを特徴とする光触媒。
2. 【請求項２】アルミニウム系の平板とアルミニウム系の
   波板とを交互に重ねて、ガスが通過する多数個の通路を
   もつ担体を形成する工程と、 光触媒物質として機能しうるチタニア粉末と、接着剤と
   して機能しうる珪素又はアルミニウムを含む化合物とを
   含有するスラリーを、上記担体を構成する上記平板及び
   上記波板の表出面に付着した後、固化して、該担体を構
   成する該平板及び該波板の表出面に触媒コート層を形成
   することにより、該平板及び該波板を接合して該担体を
   一体化する工程とからなることを特徴とする光触媒の製
   造方法。