JP2000317313A

JP2000317313A - 光触媒材および空気浄化膜

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Publication number: JP2000317313A
Application number: JP11134230A
Authority: JP
Inventors: Harumi Okuno; 晴美奥野; Norihiro Matsuoka; 憲弘松岡; Shinichi Ohori; 進一大堀
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2000-11-21
Anticipated expiration: 2019-05-14
Also published as: JP3689754B2

Abstract

(57)【要約】【課題】度重なる使用に対しても性能劣化の心配が
さほどなく、短時間で効率よく臭気を分解できる光触媒
材を提供する。【解決手段】未担持アナターゼ型酸化チタン微粒子２
とＰｔ等の貴金属超微粒子を担持したルチル型酸化チタ
ン微粒子３とを混合してなる光触媒材は、紫外線の照射
を受けて良好な酸化力と還元力を発揮して、臭気ガスの
中でも特にタバコの煙に含まれるアセトアルデヒドや酢
酸を効率よく分解する。しかも、これら酸化チタン微粒
子２、３の配合比を適切に選択することにより、長期間
の連続使用に対しても性能が劣化しにくい長寿命な光触
媒材となる。また、この光触媒材をバインダー４と共に
基材５表面にコーティングして形成させた空気浄化膜１
は、コンパクトで使い勝手がよくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光の照射を受けて
有機物質等を分解する光触媒材およびそれを含有する空
気浄化膜に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光触媒の活性を利用して雰囲気中
の臭気成分を分解する方法が注目されている。その原理
は、半導体等からなる光触媒に励起光源から紫外線等の
励起光を照射されると、光触媒が励起されて価電子帯に
存在する電子がバンドギャップを飛び越えて伝導帯へ移
動することにより、価電子帯には電子が一つ不足した正
孔（ｈ⁺）が生じて酸化反応に寄与し、一方の伝導帯に
は電子（ｅ^-）が生じて還元反応を起こすというもので
ある。即ち、この励起された光触媒の酸化力又は還元力
を利用して雰囲気中の臭気成分を分解除去するものであ
る。尚、光触媒としては、コストと実用性の面から酸化
チタン（ＴｉＯ₂）が一般的に広く利用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、酸化チ
タン等の光触媒は通常優れた酸化力を有しているもの
の、還元力が弱いため、臭気の分解能力にムラがあり、
例えばタバコの臭気に含まれる典型的な臭気成分である
アセトアルデヒドが雰囲気中に高濃度で存在している場
合、このアセトアルデヒドを酸化チタン単独で完全に分
解するには、光触媒の形態（粉末、製膜等）や量にもよ
るが、一般的にかなりの時間を要していた。

【０００４】そこで、この光触媒と共にＰｔ，Ｒｈ，Ｉ
ｒ，Ｐｄ，Ａｕ，Ａｇ，Ｒｕ等の貴金属微粒子を第２成
分として添加することにより、これら貴金属の電子捕捉
効果を利用して光触媒の還元力を向上させ、臭気の分解
速度を上げるようにした脱臭方法が特開平１０−７６１
５９号公報等に開示されている。しかしながら、特開平
１０−７６１５９号公報に開示されている排気ガス浄化
触媒は、貴金属微粒子を補助的に添加しているだけなの
で、光触媒との間で電子の授受に寄与する貴金属微粒子
の割合が少なく、臭気の分解能力の大幅な向上は期待で
きない。

【０００５】また、特開平１０−７１３２３号公報に
は、酸化チタン等の光触媒にＰｄ等の白金族触媒を担持
した複合触媒をコーティングすることにより、イオウ化
合物による被毒の防止およびメンテナンスフリーでの長
期間の連続使用が可能な空気浄化フィルタが開示されて
いる。しかしながら、複合触媒における白金族触媒の担
持量が、光源から遠くなるにつれて段階的に多くなるよ
うにしているため、製造工程が複雑になり、生産コスト
が高くなるという問題があった。また、様々な臭気を高
濃度で含む空気をこのフィルタに通風させ続けた場合、
経時的な光触媒の劣化は避けられず、フィルタの脱臭効
果を長期にわたって維持するのが困難であった。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、度重なる使用に対しても性能劣化の心
配がさほどなく、短時間で効率よく臭気を分解できる光
触媒材を低コストで提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、未担持酸化チタンと金属担持酸化チタンとを混合し
て光触媒材とする。この構成によると、光触媒材に光を
照射すると、酸化力の強い未担持酸化チタンおよび還元
力の強い金属担持酸化チタンによって雰囲気中の様々な
臭気が分解される。

【０００８】また、前記光触媒材に吸着剤を添加する。
この構成によると、光触媒材のみで分解するには時間が
かかる臭気成分も吸着剤に一旦吸着されるため、多種多
様な臭気を短時間で効率的に分解することができる。

【０００９】また、前記吸着剤としてゼオライトを含む
ものを用いる。この構成によると、吸着剤に吸着される
臭気成分の選択性が上がる。そして、このゼオライトと
して半金族イオン又は非金属イオン交換ゼオライトを用
いる。この構成によると、吸着剤により光触媒剤である
金属担持酸化チタンの還元力が阻害されにくくなる。

【００１０】また、金属担持酸化チタンの配合比を光触
媒材全体に対して５０重量％以下とする。この構成によ
ると、光触媒活性が向上する。よって、光触媒材の復活
再生が容易になる。

【００１１】また、未担持酸化チタンとしてアナターゼ
型酸化チタンを用いる。この構成によると、未担持酸化
チタンの酸化力がさらに強くなる。そして、この未担持
酸化チタンとして粒径１０ｎｍ以下の微粒子を用いる。
この構成によると、光触媒材である未担持酸化チタンの
表面積が増加して活性なサイトが増える。

【００１２】また、金属担持酸化チタンとしてルチル型
酸化チタンを用いる。この構成によると、金属担持酸化
チタンの還元力がさらに強くなる。そして、この金属担
持酸化チタンとして粒径１０〜１００ｎｍの微粒子を用
いる。この構成によると、光触媒材である金属担持酸化
チタンの表面積が増加して活性なサイトが増える。ま
た、粒径が小さくなるとルチル型酸化チタンの結晶状態
が悪くなるが、粒径１０〜１００ｎｍのルチル型酸化チ
タンを用いることで、良好な結晶状態と大きな表面積を
両立することができ、大きな活性が得られる。

【００１３】また、金属担持酸化チタンに担持させる金
属はＰｔ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉのいず
れかとする。この構成によると、励起状態の金属担持酸
化チタンから電子が放出されやすくなり、光触媒の還元
力が向上する。また、これらの担持金属としては、粒径
５ｎｍ以下の超微粒子を用いるのが好ましい。

【００１４】また、前記光触媒材をバインダーと共に混
合した光触媒含有塗料を基材表面にコーティングするこ
とにより空気浄化膜を形成させる。この構成によると、
光の照射を受けて雰囲気中の臭気を光触媒の活性で分解
する空気浄化膜を低コストで提供できる。

【００１５】また、板状又は鎖状の結晶構造を有する無
機化合物からなる粒界補強剤の粉末が添加された空気浄
化膜とする。この構成によると、光触媒粒子間の結合力
に起因する粒界強度が増加し、空気浄化膜の被膜強度が
向上する。そして、この粒界補強剤として含水珪酸アル
ミニウムカリウム又は天然含水珪酸マグネシウムを用い
る。これらの化合物は経済的に好適である。

【００１６】また、固体塩基物質が添加された空気浄化
膜とする。この構成によると、例えばバインダーや粒界
補強剤に固体酸物質が含まれる場合、添加した固体塩基
物質がこれを擬似的に中和するため、光触媒の活性が損
なわれる恐れがなくなる。そして、この固体塩基物質と
して酸化カルシウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウ
ム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウ
ム、炭酸水素ナトリウムのいずれかを用いる。これらの
化合物は経済的に好適である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。尚、以下の説明では主に光
触媒材を製膜したものについて説明するが、これに限定
されず、例えばこの光触媒材を粉末状で用いても同様の
効果が期待できることは勿論である。図１は、本発明に
係る空気浄化膜の一例の模式的な拡大断面図である。図
１に示すように、空気浄化膜１は未担持酸化チタン微粒
子２と金属担持酸化チタン微粒子３とからなる光触媒
と、バインダー４とを混合してなる光触媒含有塗料を基
材５の表面にコーティングすることにより形成されてい
る。尚、基材５しては、ガラス、金属、セラミックス、
プラスチックス等からなる繊維製品や、これらの材料を
加工した板状、棒状、管状の成形品を好適に使用でき
る。

【００１８】また、図２に示すように、空気浄化膜１に
吸着剤６が含まれるように前記光触媒含有塗料に吸着剤
６を適量添加してもよい。この場合は、吸着剤６による
臭気の吸着作用が空気浄化膜１に付加される。この吸着
剤６としては、活性炭、多孔質シリカ、モルデナイト、
ゼオライトあるいはイオン交換ゼオライト（ゼオライト
の構成元素であるイオン結合性の水素又はナトリウムの
一部を他の元素で置換したゼオライト）を好適に使用で
きる。特に、吸着剤としてイオン交換ゼオライトを用い
た場合、イオン交換する元素はＳｂ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｕ
等から選ばれる金属の単体、又はこれらの複合体（合
金、酸化物等）が適している。このようなイオン交換ゼ
オライトは、通常のゼオライトに比べて臭気の吸着特性
が優れている。

【００１９】光触媒を構成する未担持酸化チタンの結晶
構造はアナターゼ型が適しているが、ルチル型でもよ
い。一方、金属担持酸化チタンの結晶構造はルチル型が
適しているが、アナターゼ型でもよい。ここで、金属担
持酸化チタンとは酸化チタン粒子の表面に、この酸化チ
タンより粒径の小さな超微粒子（例えば、粒径５ｎｍ以
下）である異種金属の単体、又はその酸化物を１種以上
担持させたものをいう。尚、この異種金属としては、Ｐ
ｔ，Ａｇ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ等を好
適に用いることができる。

【００２０】次に、このように構成された空気浄化膜の
作成方法を説明する。まず、粒径１０ｎｍ以下の酸化チ
タン微粒子粉末（例えば、アナターゼ型酸化チタン）お
よび粒径１００ｎｍ以下の金属担持酸化チタン粉末（例
えば、Ｐｔ担持ルチル型酸化チタン）とからなる光触媒
と、吸着剤（例えば、Ｓｂイオン交換ゼオライト）と、
無機バインダーとを混合して光触媒含有塗料を調製す
る。尚、光触媒の配合割合は無機バインダーに対して２
０〜６０重量％程度とするのが好ましい。

【００２１】そして、この光触媒含有塗料をガラス、金
属、セラミックス、プラスチックス等からなる繊維製品
や、これらの材料を加工した板状、棒状、管状の成形品
である基材表面に塗布後、焼成して製膜する。塗布方法
としては、例えばスプレーコーティング、ディップコー
ティング、刷毛塗り、ロールコーティング、スピンコー
ティング等が挙げられる。また、焼成は例えば空気中、
１００〜４００℃、２０分〜２時間といった条件で実施
できる。ただし、プラスチック製の基材を用いる場合、
低温乾燥可能な無機バインダーを基材表面に塗布乾燥す
ることにより、予めプライマー層を形成させておき、そ
の上に前記光触媒含有塗料をコーティングする。これに
より、光触媒が直接基材に触れなくなり、光触媒の活性
による基材の分解を防止できる。

【００２２】さらに、上記のようにして空気浄化膜を作
成したとき、光触媒粒子同士の結合力（粒界強度）が弱
く、被膜自体の耐久性が問題となる場合がある。そこ
で、光触媒含有塗料を調製する際、板状又は鎖状の結晶
構造を有する含水珪酸アルミニウムカリウム、天然含水
珪酸マグネシウム等の単体あるいは複合体からなる粒界
補強剤を無機バインダーに対して約５０重量％添加す
る。これにより、この塗料を製膜した空気浄化膜は多孔
質となるため、光触媒の活性が向上するとともに、空気
浄化膜の耐久性が高くなる。

【００２３】しかしながら、このようにして作成した空
気浄化膜では、バインダーや前記粒界補強剤に固体酸物
質が含まれていることがあり、この場合はこの固体酸物
質の電子捕捉作用により光触媒の活性が損なわれる恐れ
がある。そこで、光触媒含有塗料を調製する際、酸化カ
ルシウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム等からなる固体塩基粉末も同時に適量混合す
る。これにより、光触媒含有塗料中の固体酸物質が擬似
的に中和された形となり、この固体酸物質の影響による
光触媒の活性の低下を軽減もしくは防止することができ
る。

【００２４】尚、固体塩基化合物の混合量は、使用する
バインダーや添加する粒界補強剤および固体塩基化合物
自体の種類によって異なり、光触媒含有塗料中の固体酸
物質の含有量を考慮して適量を混合する。さらに、光触
媒含有塗料を調製する際、光触媒の安定性の向上や分散
性の均一化を図るために、分散剤や界面活性剤を適量混
合してもよい。

【００２５】以上のようにして調製した光触媒含有塗料
を基材表面にコーティングするのであるが、この基材の
材質、形状、構造は製膜可能なものであれば特に限定さ
れず、用途に応じて様々なものを用いることができる。
また、製膜方法も膜を形成しうる方法なら上記以外の方
法でもよい。

【００２６】以下、実施例により本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら限定さ
れるものではないことは勿論である。

【実施例】（１）各種光触媒粉末を用いた臭気分解能評
価試験金属を担持させた光触媒において、担持させた金属の触
媒活性に及ぼす純粋な影響を検討するため、製膜してい
ない粉末状のＰｔ担持酸化チタンを用いてタバコの煙に
含まれる典型的な臭気ガスであるアセトアルデヒドの分
解実験を行った。

【００２７】まず、各種光触媒粉末を各０．５ｇづつ秤
量し、トレーに均一に分散させたものを、送風ファンと
ブラックライトとを有する容積１８Ｌの容器内のブラッ
クライト直下にそれぞれ設置した。そして、この容器内
に気化したアセトアルデヒド２ｍｌを注射器で注入し、
送風ファンを駆動して容器内のアセトアルデヒド濃度を
１００ｐｐｍに調製した。その後、ブラックライトを点
灯して紫外線（３００〜４００ｎｍ）を光触媒粉末に照
射し、アセトアルデヒド濃度の経時変化を測定した。
尚、測定には光明理化学工業（株）製のガス検知管を使
用した。用いた光触媒粉末は、アナターゼ型のＰｔ担持
酸化チタン粉末（Ｐｔ−ＴｉＯ₂（Ａ））およびルチル
型のＰｔ担持酸化チタン粉末（Ｐｔ−ＴｉＯ₂（Ｒ））
である。比較のため、白金を固定化していない未担持の
アナターゼ型酸化チタン粉末（ＴｉＯ₂（Ａ））を光触
媒に用いて同様の条件でアセトアルデヒドの分解試験を
行った。結果を図３に示す。

【００２８】図３から明らかなように、Ｐｔ担持酸化チ
タン粉末からなる光触媒は、未担持酸化チタン粉末より
高いアセトアルデヒド分解能を有している。そして、Ｐ
ｔ担持酸化チタン粉末のうち、ルチル型のものではアナ
ターゼ型より２倍近くアセトアルデヒドの分解速度が速
くなることが裏付けられた。

【００２９】（２）空気浄化膜の形成日産化学工業（株）製の無機バインダーであるスノーテ
ックスＯ（コロイダルシリカ２０．５重量％含有）１０
０ｇと、大研化学工業（株）製のＰｔ担持酸化チタン粉
末（表面に粒径１．５ｎｍの白金を３重量％担持した粒
径７０ｎｍのルチル型酸化チタン）Ｘｇおよび石原テク
ノ（株）製のＳＴ０１粉末（粒径７ｎｍのアナターゼ型
酸化チタン）Ｙｇからなる光触媒と、脇田工業（株）製
の＃５５００マイカ粉末（化学名：含水珪酸アルミニウ
ムカリウム、ＳｉＯ₂約４３．３％，Ａｌ₂Ｏ₃約４１．
９％含有）５．１ｇと、炭酸カルシウム粉末０．０５１
ｇと、Ｓｂイオン交換ゼオライト２０．５ｇとを混合し
て光触媒含有塗料を調製した。ただし、Ｘ＋Ｙ＝２０．
５とする。

【００３０】＜比較例１，２、実施例１〜４＞ここで、
重量比にしてＸ：Ｙ＝０：１０、２：８、３：７、４：
６、５：５および１０：０である試料を作成し、アセト
ンにて表面の油分を洗い流したアルミニウム基板（６０
ｍｍ×１６０ｍｍ）上に、これらの試料をスプレーコー
ティングにて塗布した後、２００℃にて１時間焼成する
ことにより、合計６種の空気浄化膜を形成した。これら
をそれぞれ比較例１、実施例１、実施例２、実施例３、
実施例４および比較例２とする。

【００３１】＜実施例５〜７＞さらに、大研化学工業
（株）製のＰｔ担持酸化チタン粉末（表面に粒径１．５
ｎｍの白金を０．１重量％担持した粒径２１ｎｍのアナ
ターゼ型酸化チタン）Ｘ’ｇを用い、上記と同様にして
Ｘ’：Ｙ＝２：８、３：７および４：６である３種の空
気浄化膜を作成した。これらをそれぞれ実施例５、実施
例６および実施例７とする。

【００３２】（３）臭気分解能評価試験送風ファンおよびブラックライトを配設した容積２７Ｌ
のアクリル製容器内に上記空気浄化膜を前記ブラックラ
イトの直下にそれぞれ設置して容器内でタバコ１／５本
を燃焼させた。そして、送風ファンで容器内の空気を対
流させながら、３０分間ブラックライトを点灯して紫外
線を試料に照射することにより、タバコの煙に含まれる
アンモニアおよびアセトアルデヒドの分解試験を行っ
た。即ち、各ガスの初期濃度および光照射３０分後の濃
度を（株）ガステック製の検知管を用いて測定して各ガ
スの除去率を求めた。さらに、空気中で１０時間紫外線
を照射して空気浄化膜を再生させた後、上記と同様にタ
バコ臭の分解試験を行った。この操作をアンモニア又は
アセトアルデヒドの除去率が１００％を切るまで繰り返
した。結果を表１に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１から明らかなように、Ｐｔ担持ルチル
型酸化チタンと未担持酸化チタンとを混合した光触媒を
含む実施例１〜４の空気浄化膜は、比較例のいずれの空
気浄化膜と比べても極めて優れた臭気分解能を有するこ
とが裏付けられた。特に、Ｐｔ担持ルチル型酸化チタン
と未担持酸化チタンとの配合比が３：７である実施例２
の空気浄化膜は、全ての空気浄化膜の中で最も良好な臭
気除去率が得られており、１１回繰り返し使用しても充
分高い臭気分解能を維持していた。それに対し、実施例
５〜７に示すように、Ｐｔ担持酸化チタンの結晶構造が
アナターゼ型の場合は、ルチル型より臭気分解能は概ね
低下し、Ｐｔ担持酸化チタンの配合割合が増加するにし
たがい、臭気除去率は減少することが分かった。

【００３５】（３）吸着分解性能評価試験大研化学工業（株）製のＰｔ担持酸化チタン粉末（表面
に粒径１．５ｎｍの白金を担持した粒径７０ｎｍのルチ
ル型酸化チタン）０．５ｇと、各種吸着剤０．５ｇとを
秤量した試料を、それぞれ送風ファンおよびブラックラ
イトを配設した容積２７Ｌのアクリル製容器内に封入
し、タバコ１／５本を燃焼させた後、３０分間ブラック
ライトを前記試料に照射することにより、タバコの煙に
含まれる様々な有機ガスの吸着分解を行った。即ち、各
種有機ガスの初期濃度および光照射３０分後の濃度を
（株）ガステック製の検知管および北川式検知管を用い
て測定して各ガスの除去率を求めた。結果を図４に示
す。図中、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および
（ｅ）はそれぞれ、前記吸着剤が活性炭、ゼオライト、
Ｃｕイオン交換ゼオライト、Ｐｄイオン交換ゼオライト
およびＳｂイオン交換ゼオライトであるときの除去率を
示している。尚、トータル除去率は次式によって求めら
れる値であり、タバコ臭の分解能を評価するための指標
となる。トータル除去率＝（アンモニア除去率＋アセトアルテ゛ヒト゛
除去率×２＋酢酸除去率）／４

【００３６】図４から明らかなように、吸着剤としてゼ
オライトを含む試料は活性炭より吸着分解性能が優れて
いる。また、吸着剤がイオン交換ゼオライトである試料
はゼオライトより良好な吸着分解性能を有している。特
に、Ｓｂイオン交換ゼオライトではゼオライトが吸着分
解を不得手としていたキシレンやアセトアルデヒドに対
する選択性が上がり、タバコ臭に含まれる様々な有機ガ
スが効率的に吸着分解されることが裏付けられた。

【００３７】次に、上記実施例（２）と同様の方法で吸
着剤にＣｕイオン交換ゼオライト、Ｐｄイオン交換ゼオ
ライトおよびＳｂイオン交換ゼオライトを用いて空気浄
化膜を作成した。ただし、光触媒としてはＰｔ担持ルチ
ル型酸化チタンのみを用いた。これらの空気浄化膜をそ
れぞれ、送風ファンおよびブラックライトを配設した容
積２７Ｌのアクリル製容器内に設置し、該容器にアセト
アルデヒドを濃度が約１００ｐｐｍになるように注入し
た後、前記送風ファンで容器内の空気を充分に対流させ
た。そして、ブラックライトを点灯して紫外線を試料に
照射して容器内のアセトアルデヒド濃度の経時変化を追
跡した。測定には、北川式検知管を用いた。結果を図５
に示す。図中、Ａ、ＢおよびＣはそれぞれ、吸着剤がＣ
ｕイオン交換ゼオライト、Ｐｄイオン交換ゼオライトお
よびＳｂイオン交換ゼオライトである空気浄化膜のアセ
トアルデヒド濃度の経時変化を示している。

【００３８】図５から明らかなように、Ｃｕイオン交換
ゼオライト（Ａ）やＰｄイオン交換ゼオライト（Ｂ）を
吸着剤として含有する空気浄化膜では、紫外線を長時間
照射してもアセトアルデヒドの濃度はほとんど減少しな
い。これに対し、Ｓｂイオン交換ゼオライト（Ｃ）を吸
着剤として含有する空気浄化膜では、光照射時間に比例
してアセトアルデヒド濃度が大きく減少している。これ
は、以下のような理由によるものと思われる。

【００３９】即ち、イオン交換ゼオライトのイオン交換
元素がＣｕやＰｄのような遷移金属である場合、これら
を吸着剤として用いると、前記イオン交換金属の電子捕
捉作用により光触媒の還元力が損なわれる傾向がある。
そのため、これらを吸着剤として含有する空気浄化膜で
は、アセトアルデヒドが分解されにくくなったものと考
えられる。これに対し、Ｓｂでイオン交換したゼオライ
トは、Ｓｂが半金族的挙動を示すため、異分子から電子
を奪う酸化力が比較的小さい。従って、これを吸着剤と
して含有する空気浄化膜では、吸着剤が光触媒の活性を
阻害することがないため、雰囲気中のアセトアルデヒド
が吸着剤に吸着されるとともに、光触媒の活性によって
効率よく分解される。

【００４０】（４）固体酸物質の影響と固体塩基物質の
添加効果日産化学工業（株）製の無機バインダーである前記スノ
ーテックスＯ１００ｇと、大研化学工業（株）製の前記
Ｐｔ担持酸化チタン粉末２０．５ｇとを混合して光触媒
含有塗料Ｄを調製した。この塗料Ｄをさらに２つ別途用
意し、両方にマイカ（含水珪酸アルミニウムカリウム）
粉末５．１ｇを加えて光触媒含有塗料Ｅを調製し、その
一方にさらに炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）０．０５１
ｇを加えて光触媒含有塗料Ｆを調製した。

【００４１】そして、アセトンにて表面の油分を洗い流
したアルミニウム基板（６０ｍｍ×１６０ｍｍ）上に、
上記光触媒含有塗料Ｄ、ＥおよびＦをそれぞれスプレー
コーティングにて塗布した後、２００℃で１時間焼成す
ることにより、空気浄化膜Ｄ、ＥおよびＦを作成した。
送風ファンおよびブラックライトを配設した容積２７Ｌ
のアクリル製容器内のブラックライト直下に上記空気浄
化膜Ｄ、ＥおよびＦをそれぞれ設置した後、容器内にア
セトアルデヒドを初期濃度が約１００ｐｐｍになるよう
に注入し、送風ファンで容器内の空気を充分に対流させ
た。その後、ブラックライトを点灯して紫外線を試料に
照射して容器内のアセトアルデヒド濃度の経時変化を追
跡した。測定には、北川式検知管を用いた。結果を図６
に示す。

【００４２】図６から明らかなように、空気浄化膜の被
膜強度を上げるためにマイカを添加すると、アセトアル
デヒドの分解速度が著しく落ちた。これは、添加したマ
イカが固体酸物質として作用し、その結果光触媒の還元
力が阻害されたためであると考えられる。ところが、こ
れに固体塩基物質である炭酸カルシウムを加えると、ア
セトアルデヒドの分解効率はマイカを加えない場合と同
程度にまで回復した。これにより、空気浄化膜の被膜強
度を向上させることができるとともに、光触媒の活性を
低下させる要因となる固体酸物質を固体塩基物質により
擬似的に中和することができ、固体酸物質の影響による
光触媒の活性の低下を防止できることが裏付けられた。

【００４３】

【発明の効果】以上説明した本発明によると、未担持ア
ナターゼ型酸化チタン粉末と白金等の貴金属微粒子を担
持したルチル型酸化チタン粉末とからなる光触媒材およ
びこの光触媒材をバインダーと共に基材表面にコーティ
ングすることにより作成した空気浄化膜は、紫外線の照
射を受けて雰囲気中のアセトアルデヒドや酢酸等の有機
ガスを効率よく分解することができる。また、光触媒を
構成する上記２種類の酸化チタンの配合比を適切に選択
することにより、容易に触媒活性を復活再生することが
でき、繰り返される使用に対しても性能劣化の心配がな
い長寿命な光触媒材および空気浄化膜を低コストで実現
できる。しかも、半金族あるいは非金属イオン交換ゼオ
ライト等の吸着剤を適量添加することにより、吸着剤が
吸着した臭気成分も光触媒の活性により分解されるの
で、多種多様な臭気成分に対して充分な分解効果を奏す
る高性能な光触媒材および空気浄化膜を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る空気浄化膜の一例の模式的な
拡大断面図である。

【図２】本発明に係る空気浄化膜の他の例の模式的
な拡大断面図である。

【図３】各種光触媒粉末によるアセトアルデヒドの
分解試験の結果を示すグラフである。

【図４】光触媒粉末および各種吸着剤によるタバコ
臭に含まれる有機ガスの吸着分解試験の結果を示すグラ
フである。

【図５】光触媒および各種吸着剤を含む空気浄化膜
によるアセトアルデヒドの分解試験の結果を示すグラフ
である。

【図６】光触媒を含む各種空気浄化膜によるアセト
アルデヒドの分解試験において、固体酸物質およびそれ
を擬似的に中和するために添加した固体塩基物質の影響
を示すグラフである。

【符号の説明】

１空気浄化膜２未担持酸化チタン（微粒子）３金属担持酸化チタン（微粒子）４バインダー５基材６吸着剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｊ 23/16 Ｂ０１Ｊ 23/16 Ｚ 23/42 23/42 Ｚ (72)発明者大堀進一大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 4C080 AA05 AA07 BB02 CC02 CC08 HH05 HH09 JJ06 KK08 MM02 MM04 MM07 4G069 AA02 AA03 AA08 BA02A BA02B BA04A BA04B BA07A BA07B BA11A BA11B BA15A BA18 BA47A BA48A BB02A BB02B BB04A BB05A BB16A BB16B BC02A BC03A BC09A BC09B BC26A BC26B BC31A BC33A BC66A BC67A BC68A BC72A BC75A BC75B CA10 CA17 DA05 EA01Y EA07 EB18X EB18Y EB19 EC22X EC22Y EC28 ED05 FA03 FB23 FB24 FC05 FC08 ZA01A ZA01B ZD01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】未担持酸化チタンと金属担持酸化チタン
とを混合したことを特徴とする光触媒材。
【請求項２】吸着剤を添加したことを特徴とする請求
項１に記載の光触媒材。
【請求項３】前記吸着剤としてゼオライトを含むこと
を特徴とする請求項２に記載の光触媒材。
【請求項４】前記ゼオライトは半金族イオン又は非金
属イオン交換ゼオライトであることを特徴とする請求項
３に記載の光触媒材。
【請求項５】金属担持酸化チタンの配合比が光触媒材
全体に対して５０重量％以下であることを特徴とする請
求項１〜請求項４のいずれかに記載の光触媒材。
【請求項６】未担持酸化チタンはアナターゼ型酸化チ
タンであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいず
れかに記載の光触媒材。
【請求項７】前記未担持酸化チタンは粒径１０ｎｍ以
下の微粒子であることを特徴とする請求項６に記載の光
触媒材。
【請求項８】金属担持酸化チタンはルチル型酸化チタ
ンであることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれ
かに記載の光触媒材。
【請求項９】前記金属担持酸化チタンは粒径１０〜１
００ｎｍの微粒子であることを特徴とする請求項８に記
載の光触媒材。
【請求項１０】金属担持酸化チタンに担持させる金属
はＰｔ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉのいずれ
かからなることを特徴とする請求項１〜請求項９のいず
れかに記載の光触媒材。
【請求項１１】前記金属は粒径５ｎｍ以下の超微粒子
であることを特徴とする請求項１０に記載の光触媒材。
【請求項１２】請求項１〜請求項１１のいずれかに記
載の光触媒材をバインダーと共に混合した光触媒含有塗
料を基材表面にコーティングしたことを特徴とする空気
浄化膜。
【請求項１３】板状又は鎖状の結晶構造を有する無機
化合物からなる粒界補強剤の粉末を前記光触媒含有塗料
に添加したことを特徴とする請求項１２に記載の空気浄
化膜。
【請求項１４】前記粒界補強剤は含水珪酸アルミニウ
ムカリウム又は天然含水珪酸マグネシウムからなること
を特徴とする請求項１３に記載の空気浄化膜。
【請求項１５】光触媒含有塗料に固体塩基物質を添加
したことを特徴とする請求項１２〜請求項１４のいずれ
かに記載の空気浄化膜。
【請求項１６】前記固体塩基物質は酸化カルシウム、
炭酸カルシウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、
酸化カリウム、酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸
カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムのい
ずれかからなることを特徴とする請求項１５に記載の空
気浄化膜。