JP2001098219A

JP2001098219A - 空気中の窒素酸化物除去用光触媒コーティング及びこのコーティングを有する物品

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Publication number: JP2001098219A
Application number: JP27528899A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takeuchi; 浩士竹内; Shinichi Sugihara; 愼一杉原; Kazumasa Okita; 和正沖田
Original assignee: KANKYO DEVICE KENKYUSHO KK; Agency of Industrial Science and Technology; Okitsumo Inc
Current assignee: KANKYO DEVICE KENKYUSHO KK; Okitsumo Inc; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2001-04-10
Anticipated expiration: 2019-09-28
Also published as: JP4592846B2

Abstract

(57)【要約】【課題】可視光線も利用可能な新たな光触媒を含有す
る空気中の窒素酸化物除去用コーティング及び上記コー
ティングを用いた空気中の窒素酸化物除去用物品を提供
すること。【解決手段】有機ポリシロキサン化合物の重縮合物及
び光触媒粒子からなるコーティングであって、前記光触
媒が安定した酸素欠陥を有し、可視光照射下で活性を有
する二酸化チタンである空気中の窒素酸化物除去用光触
媒コーティング。このコーティングを基材表面に設けた
空気中の窒素酸化物除去用物品。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、可視光活性を有す
る光触媒を含有する空気中の窒素酸化物除去用コーティ
ング及びこのコーティングを用いた空気中の窒素酸化物
除去用物品に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】光触媒
を用いて脱臭や殺菌を行うことは種々検討され、実用化
されているものもある。例えば、ＷＯ９４／１１０９２
号には室内照明下における光触媒による空気処理方法が
開示されている。また特開平７−１０２６７８号には、
光触媒を用いた院内感染の防止方法が開示されている。
いずれの場合も、二酸化チタン等の酸化物半導体を光触
媒として用いるものであり、励起光として４００ｎｍ以
下の紫外線が必要である。

【０００３】ところが、励起光源となる太陽光や人工光
には、紫外線以外に可視光線も含まれている。しかし、
上記二酸化チタン等の酸化物半導体からなる光触媒で
は、可視光線は利用されておらず、エネルギー変換効率
という観点からは、非常に非効率的であった。二酸化チ
タンにクロム等の金属イオンをイオン注入法により注入
することにより可視光領域でも光触媒活性が得られるこ
とは知られているが、方法が大がかりであり、実用化に
はほど遠い。

【０００４】ところで、二酸化チタンにプラズマCVD法
によりTiCコーティングをすることで、紫外線による触
媒活性を向上させることができることが報告されている
(特開平9-87857号公報)。しかし、TiCコーティングによ
って可視光線による光触媒活性が得られるとは記載され
ていない。

【０００５】また、光触媒を実用するためには、種々の
基板に酸化チタンを含有する塗膜を形成する必要があ
る。酸化チタンを含有する塗膜としては、例えば、特開
平８−１６４３３４号公報、特開平８−６７８３５号公
報、特開平８−１５５３０８号公報、特開平１０−６６
８３０号公報、特許第２７５６４７４号等に記載のもの
を挙げることができる。しかるに、いずれの塗膜も使用
している酸化チタンが可視光線による光触媒活性を有す
るものではないため、十分な性能が得られなかったのが
実状である。

【０００６】そこで本発明の目的は、可視光線も利用可
能な新たな光触媒を含有する空気中の窒素酸化物除去用
コーティングを提供することにある。さらに本発明の目
的は、上記コーティングを用いた空気中の窒素酸化物除
去用物品を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、有機ポリシロ
キサン化合物の重縮合物及び光触媒粒子からなるコーテ
ィングであって、前記光触媒が安定した酸素欠陥を有
し、可視光照射下で活性を有する二酸化チタンであるこ
とを特徴とする空気中の窒素酸化物除去用光触媒コーテ
ィングに関する。上記光触媒としては、例えば、アナタ
ーゼ型二酸化チタンであって安定した酸素欠陥を有し、
可視光照射下で優れた活性を有する触媒を挙げることが
できる。

【０００８】また、本発明は、上記本発明のコーティン
グを基材表面に設けたことを特徴とする物品に関する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明についてさらに説明す
る。本発明で使用する光触媒は、安定した酸素欠陥を有
する二酸化チタンであり、可視光照射下で活性を有する
ものである。二酸化チタンは、ルチル型二酸化チタンま
たはアナターゼ型二酸化チタンであることができ、特
に、アナターゼ型二酸化チタンであることが、実用性が
高いという観点から好ましい。

【００１０】上記二酸化チタンである光触媒は、Ｘ線回
折（ＸＲＤ）により得られる回折パターン中にアナター
ゼ型二酸化チタン以外のパターンを実質的に有さない二
酸化チタンからなるものであること、及びＸ線回折（Ｘ
ＲＤ）により得られる回折パターン中にアナターゼ型二
酸化チタン及びルチル型二酸化チタンの両方のパターン
を有する、アナターゼ型二酸化チタンとルチル型二酸化
チタンとが混在する二酸化チタンからなるものてあるこ
とができる。

【００１１】本発明で用いる光触媒であるアナターゼ型
二酸化チタンの酸素欠陥の程度は、Ｘ線光電子分光法に
より得られるチタンの２ｐ電子に帰属されるピークの面
積に対する、チタンと結合している酸素の１ｓ電子に帰
属されるピークの面積の比（Ｏ１ｓ／Ｔｉ２ｐ）により
特定でき、例えば１．９９以下である。より好ましい面
積比（Ｏ１ｓ／Ｔｉ２ｐ）は、１．５〜１．９５の範囲
である。また、酸素欠陥の安定性は、本発明の触媒が、
例えば、酸素欠陥を有するアナターゼ型二酸化チタンで
ある場合、大気中に放置しても、例えば、上記面積比
（Ｏ１ｓ／Ｔｉ２ｐ）が１週間以上実質的に一定してい
ることを意味する。二酸化チタンを水素ガスにより還元
すると、酸素欠陥が生じることは知られているが、水素
ガス還元により得られる酸素欠損は極めて不安定で、空
気中では、短時間に消失する。しかし、本発明で用いる
光触媒が有する酸素欠陥は極めて安定であり、実験結果
によれば、大気中に放置しても少なくとも半年は安定で
ある。また、この触媒を光触媒反応に使用しても、上記
酸素欠陥が短期間に消失することはなく、触媒として安
定的に使用することができる。

【００１２】二酸化チタンのバンドギャップは、アナタ
ーゼ型が３．２ｅＶ、ルチル型が３．０ｅＶであり、い
ずれも紫外線によってのみ活性化されるが、本発明で使
用する光触媒は、二酸化チタンの持つ紫外線下における
光活性に加えて可視光のみによっても光活性化される。
上記光触媒の可視光による光活性化の程度は、酸素欠陥
量等により変化するが、アナターゼ型二酸化チタンの場
合、例えば、４００ｎｍ以上の光をカットしたブラック
ライト光照射下における活性を１００とした場合、４２
０ｎｍ以下の光をカットしたハロゲンランプ光照射下に
おける活性は、少なくとも５はあり、通常２０以上であ
る。さらに、本発明の光触媒の可視光照射下での活性
は、アナターゼ型二酸化チタンの場合、アナターゼ型二
酸化チタンが本来有する酸化活性または還元活性であ
る。

【００１３】また、本発明で用いる光触媒の可視光照射
下での活性とは、少なくとも４００〜６００ｎｍの可視
光照射下でＮＯｘ酸化活性を有することを意味する。従
来のアナターゼ型酸化チタンは、上記バンドギャップを
有するため、４００ｎｍ付近の可視光線に対しては、あ
る程度の活性を有する。しかし、５００ｎｍを超える６
００ｎｍ付近までの波長域の可視光線に対して光触媒活
性を示す触媒はこれまでに知られていない。例えば、水
素プラズマ処理方法または希ガス類元素プラズマ処理方
法で得られる上記光触媒は、波長３６０ｎｍの光を照射
した時に得られるＮＯｘ酸化活性（ＮＯ除去活性）を１
００とすると、波長４６０ｎｍの光を照射した時に得ら
れるＮＯｘ酸化活性（ＮＯ除去活性）は、少なくとも３
０であり、好ましくは５０以上であり、最も好ましくは
６０以上である。また、波長５６０ｎｍの光を照射した
時に得られるＮＯｘ酸化活性（ＮＯ除去活性）は、少な
くとも５であり、好ましくは１０以上であり、最も好ま
しくは１５以上である。

【００１４】光触媒の活性が高いと言われている石原産
業（株）製のアナターゼ型酸化チタンにおいては、波長
３６０ｎｍの光を照射した時に得られるＮＯｘ酸化活性
（ＮＯ除去活性）を１００とすると、波長４６０ｎｍの
光を照射した時に得られるＮＯｘ酸化活性（ＮＯ除去活
性）はほぼ０であり、波長５６０ｎｍの光については全
く活性を示さない。尚、上記ＮＯｘ酸化活性（ＮＯ除去
活性）の測定には、光源として３００Ｗキセノンランプ
を用い、日本分光製照射装置により半値幅２０ｎｍの単
色光を用いた。例えば、波長３６０ｎｍ、４６０ｎｍ及
び５６０ｎｍの光は、いずれも半値幅２０ｎｍの単色光
である。

【００１５】このような、６００ｎｍ付近までの波長域
の可視光線に対して光触媒活性を示す触媒は、例えば、
安定な酸素欠陥を有する酸化チタンであって、真空中、
７７Ｋ、暗黒下で測定されたＥＳＲにおいて、ｇ値が
２．００３〜４であるシグナルが観測され、かつこのｇ
値が２．００３〜４であるシグナルは真空中、７７Ｋに
おいて少なくとも４２０ｎｍ〜６００ｎｍ範囲の波長の
光を照射下で測定した場合、上記暗黒下で測定された場
合よりシグナルの強度が大きいものであることが出来
る。上記条件下におけるＥＳＲにおいて測定される、ｇ
値が２．００３〜４であるシグナルは、酸化チタンの酸
素欠陥に帰属されるシグナルであることは、これまでも
知られている。しかるに、上記シグナルが、４２０ｎｍ
〜６００ｎｍ範囲の波長の光を照射下で測定した場合、
上記暗黒下で測定された場合より強度が大きくなる場合
に、可視光活性の優れた光触媒となることはこれまでに
知られていない。

【００１６】真空中、７７Ｋ、暗黒下で測定されたｇ値
が２．００３〜４であるＥＳＲシグナルの強度I０と真
空中、７７Ｋにおいて少なくとも４２０ｎｍ〜６００ｎ
ｍ範囲の波長の光を照射下で測定したｇ値が２．００３
〜４であるＥＳＲシグナルの強度ILとの比率(IL/I0)
は、１を超えることが好ましく、より好ましくは、比率
(IL/I0)は１．３以上であり、さらに好ましくは１．５
以上である。さらに、上記に加えて、真空中、７７Ｋ、
暗黒下で測定されたＥＳＲにおいて、ｇ値が１．９６を
示すＴｉ³⁺に帰属されるシグナルが実質的に観測されな
い物であることが、可視光活性に優れた光触媒であると
いう観点からは好ましい。

【００１７】さらに、本発明に使用する光触媒である上
記二酸化チタンの粒子径は、本発明のコーティングの膜
厚等と得られるコーティングの光触媒活性等を考慮して
適宜決定することができる。光触媒粒子は、2次粒子の
平均粒子径が、例えば、０．０５〜１０μmの範囲であ
ることが適当である。但し、コーティングの厚さ等を考
慮して、この範囲に限られることなく適宜決定できる。
アナターゼ型二酸化チタンの場合、1次粒子径の平均粒
子径は、例えば、１〜３００ｎｍの範囲であることがで
きるが、高い光触媒活性を有するという観点から、1次
粒子径の平均粒子径は10nm以下であることが好ましい。
また、2次粒子の平均粒子径は、例えば０．１〜５μmの
範囲であることが適当である。

【００１８】上記光触媒は、例えば、二酸化チタンを水
素プラズマ処理または希ガス類元素プラズマ処理する方
法であって、処理系内への大気の侵入が実質的にない状
態で上記処理を行う方法より製造することができる。ま
た、原料として使用するアナターゼ型二酸化チタンは、
湿式法、例えば、硫酸法で製造した二酸化チタン及び乾
式法で製造した二酸化チタンであることができる。

【００１９】水素プラズマ処理は、電磁波、例えば、マ
イクロ波やラジオ波を照射した減圧状態においた二酸化
チタンに、水素ガスを導入することで水素プラズマを発
生させ、このプラズマに二酸化チタンを所定時間暴露す
ることで行うことができる。また、希ガス類元素プラズ
マ処理は、電磁波、例えば、マイクロ波やラジオ波を照
射した減圧状態においた二酸化チタンに、希ガス類元素
ガスを導入することで希ガス類元素プラズマを発生さ
せ、このプラズマに二酸化チタンを所定時間暴露するこ
とで行うことができる。希ガス類元素としては、例え
ば、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノ
ン、ラドンを挙げることができるが、入手が容易である
という観点からはヘリウム、ネオン、アルゴン等である
ことが好ましい。

【００２０】上記減圧状態は、例えば１０トール以下で
あることができ、２トール以下であることもできる。電
磁波の出力は、処理する二酸化チタンの量やプラズマの
発生状態を考慮して適宜決定できる。水素ガスあるいは
希ガス類元素ガスの導入量は、減圧状態やプラズマの発
生状態を考慮して適宜決定できる。また、二酸化チタン
の水素プラズマへまたは希ガス類元素プラズマへの暴露
時間は、二酸化チタンに導入される酸素欠陥量を考慮し
て適宜決定する。

【００２１】二酸化チタンから光触媒を製造する方法
は、プラズマ処理系内への大気の侵入が実質的にない状
態で行うことが好ましく、プラズマ処理系内への大気の
侵入が実質的にない状態とは、密閉された系の真空度が
１トール変化するのに少なくとも１０分を要する状態を
意味する。大気の侵入が少ない程、二酸化チタンへの酸
素欠陥の導入は容易になる。

【００２２】また、上記水素プラズマは、所望により、
水素以外のガスを含むこともでき、そのようなガスとし
ては、例えば、希ガス類元素を挙げることができる。本
発明の製造方法では、水素プラズマまたは希ガス類元素
プラズマを用いれば、二酸化チタンへ酸素欠陥を導入す
ることができ、例えば、水素プラズマに対する希ガス類
元素の共存は酸素欠陥の導入に必須ではない。また、希
ガス類元素プラズマについても同様であり、希ガス類元
素プラズマに、所望により、希ガス類元素以外のガスを
含むこともでき、そのようなガスとしては、例えば、水
素を挙げることができる。但し、希ガス類元素プラズマ
に対する水素の共存は酸素欠陥の導入に必須ではない。

【００２３】光触媒は、二酸化チタンの表面の少なくと
も一部に、希ガス類元素イオンをイオン注入する方法に
よっても製造することができる。イオン注入法は、半導
体産業で使用されている方法及び装置を用いて行うこと
ができる。尚、イオン注入の条件は、注入すべき希ガス
類元素イオンの量及び二酸化チタンの種類等により適宜
決定できる。尚、希ガス類元素としては、例えば、ヘリ
ウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラド
ンを挙げることができるが、入手が容易であるという観
点からはヘリウム、ネオン、アルゴン等であることが好
ましい。尚、上記方法以外に、二酸化チタンから光触媒
は、二酸化チタンの表面にＸ線またはＵＶｂ以下の波長
の紫外線を照射することでも作製することができる。

【００２４】さらに、上記光触媒は、二酸化チタンを真
空下、加熱する方法によっても製造することができる。
例えば、二酸化チタンを高真空下で、加熱処理するこ
と、または高真空下で、加熱水素還元することにより、
酸素欠陥が形成され、可視光吸収を起こすことは知られ
ている。しかるに、これら酸素欠陥を有する二酸化チタ
ンが可視光照射下で活性を有する触媒であることは知ら
れていない。上記製法は、例えば、アナターゼ型二酸化
チタンを１トール以下の真空下、４００℃以上に加熱す
る方法であることができる。処理時間は、真空度及び温
度により適宜決定できるが、１トールの真空下、４００
℃での処理では３０分〜１時間であることができる。

【００２５】本発明のコーティングに使用する有機ポリ
シロキサン化合物の重縮合物について以下に説明する。
有機ポリシロキサン化合物は、有機珪素化合物の加水分
解物として公知の物質であり、例えば、特開平８−１６
４３３４号公報、特開平８−６７８３５号公報、特開平
８−１５５３０８号公報、特開平１０−６６８３０号公
報、特許第２７５６４７４号等に記載のものをそのまま
使用することができる。有機ポリシロキサン化合物は、
有機珪素化合物を加水分解物であるが、有機珪素化合物
としては、アルキル基及びアルコキシ基を有するものを
挙げることができる。アルキル基及びアルコキシ基を有
する有機珪素化合物を加水分解物も公知であり、例えば
R¹ _nSi(OR²)_4-nで表される有機珪素化合物を加水分解す
ることにより得られる。R¹及びR²は、それぞれ、例え
ば、炭素数1〜8の低級アルキル基であることができ、得
られるコーティングの膜強度を考慮すると、R¹は炭素数
1〜3の低級アルキル基、好ましくはメチル基であること
が適当である。上記式中のnは、0〜2の整数であり、具
体的には、少なくともnが１である有機珪素化合物の加
水分解物(3次元架橋物)または少なくともnが１及び２で
ある有機珪素化合物の混合物の加水分解物(3次元架橋
物)を用いることが膜強度等を考慮すると適当である。

【００２６】上記有機珪素化合物としては、例えば、メ
チルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、
メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリｔ−ブト
キシシラン、メチルトリクロルシラン、メチルトリブロ
ムシラン；エチルトリメトキシシラン、エチルトリエト
キシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチル
トリｔ−ブトキシシラン、エチルトリクロルシラン、エ
チルトリブロムシラン;ｎ−プロピルトリメトキシシラ
ン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルト
リイソプロポキシシラン、ｎ−プロピルトリｔ−ブトキ
シシラン、n−プロピルトリクロルシラン、ｎ−プロピ
ルトリブロムシラン;ｎ−ヘキシルトリメトキシシラ
ン、ｎ−ヘキシルトリエトキシシラン、ｎ−ヘキシルト
リイソプロポキシシラン、ｎ−ヘキシルトリｔ−ブトキ
シシラン、n−ヘキシルトリクロルシラン、ｎ−ヘキシ
ルトリブロムシラン;ｎ−デシルトリメトキシシラン、
ｎ−デシルトリエトキシシラン、ｎ−デシルトリイソプ
ロポキシシラン、ｎ−デシルトリｔ−ブトキシシラン、
n−デシルトリクロルシラン、ｎ−デシルトリブロムシ
ラン;ｎ−オクタデシルトリメトキシシラン、ｎ−オク
タデシルトリエトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリイ
ソプロポキシシラン、ｎ−オクタデシルトリｔ−ブトキ
シシラン、n−オクタデシルトリクロルシラン、ｎ−オ
クタデシルトリブロムシラン、テトラメトキシシラン、
テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、ジメト
キシジエトキシシラン；ジメチルジメトキシシラン、ジ
メチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメ
チルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチ
ルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシ
シラン、γ−グリシドキシプロピルトリイソプロポキシ
シラン、γ−グリシドキシプロピルトリｔ−ブトキシシ
ラン等を挙げることができる。

【００２７】コーティングの良好な硬度と平滑性を確保
するためには、３次元架橋型シロキサンを10モル％以上
含有させるのが好ましく、全量を３次元架橋型シロキサ
ンとすることもできる。更に、良好な硬度と平滑性を確
保しながら塗膜の充分な可撓性を提供するためには、２
次元架橋型シロキサンを60モル％以下含有させるのが好
ましい。尚、シロキサン結合を有する有機ポリシロキサ
ン化合物に替えて、シラザン結合を有するオルガノポリ
シラザン化合物を使用することも可能である。

【００２８】本発明のコーティングは、上記有機珪素化
合物の加水分解物である有機ポリシロキサン化合物及び
光触媒粉末を混合し、塗膜とした後、加熱して有機ポリ
シロキサン化合物を少なくとも部分的に重縮合させるこ
とで得ることができる。重縮合のための加熱条件は、有
機ポリシロキサン化合物の種類や含有量、さらにはコー
ティングを施す基体の耐熱性等を考慮して適宜決定で
き、例えば50〜250℃の範囲とすることができる。本発
明のコーティングにおいて、有機ポリシロキサン化合物
の重縮合物と二酸化チタン粒子との重量比は、例えば5:
95〜95:5の範囲とすることができる。但し、膜の強度や
光触媒活性を考慮すると、上記範囲は、30:70〜30:70の
範囲であることが適当である。本発明のコーティングの
厚みは特に制限はなく、優れた窒素酸化物除去性能を発
揮するという観点から、例えば、５〜２０μｍの範囲と
することができる。

【００２９】本発明のコーティングは、上記成分以外
に、コロイド状酸化物をさらに含有させることができ
る。コロイド状酸化物としてはコロイド状シリカを挙げ
ことができる。コロイド状酸化物は、微粒子であること
からコーティングの表面積を高め(多孔性にする)、光触
媒である二酸化チタン粒子と被反応物との接触頻度を高
めることができる。本発明のコーティングは、さらに吸
着剤をさらに含有することもできる。吸着剤としては、
例えば、ゼオライト及び活性炭を挙げることができる
が、これらに限定されるものではない。コーティングに
吸着剤を含有させることが、コーティングの光触媒能を
向上させることができる。

【００３０】本発明は、上記本発明のコーティングを基
材表面に設けたことを特徴とする物品に関する。基材と
しては、例えば、建築物の外壁面、屋根外面屋上面、窓
ガラス外面若しくは窓ガラス内面、部屋の壁面、床面若
しくは天井面、ブラインド、カーテン、道路の防護壁、
トンネルの内壁、照明灯の外面若しくは反射面、車両の
内装面、ミラー面、窓ガラス外面若しくは窓ガラス内面
であることができる。

【００３１】本発明のコーティングは、有機ポリシロキ
サン化合物の重縮合物と酸素欠陥を有さない二酸化チタ
ン粒子からなる膜を形成し、この膜の表面を、前記のよ
うに水素プラズマ処理等のプラズマ処理あるいイオン注
入することで、コーティングに含まれる二酸化チタンを
安定な酸素欠陥を有する光触媒とすることで、本発明の
コーティング及び物品を得ることもできる。

【００３２】本発明のコーティングは、可視光を含む光
照射下で、窒素酸化物を含有する空気を接触させると、
空気中に含まれる窒素酸化物を酸化し、空気中から除去
することができる。本発明のコーティングまたは本発明
のコーティングを表面に有する本発明の物品を野外に設
置した場合、コーティング表面に生成した窒素酸化物の
酸化生成物は、雨水等の作用により、その表面から容易
に除去され得る。また、本発明のコーティングまたは本
発明のコーティングを表面に有する本発明の物品が、雨
水等がかからない場所に設置された場合でも、散水等す
ることで、コーティング表面に生成した窒素酸化物の酸
化生成物を容易に除去することができる。可視光を含む
光は、太陽光線または人工光線であることができる。人
工光線源は、可視光を含む光を供給できるものであれば
よく、例えば、蛍光灯、白熱灯、ハロゲンランプからの
光線であることができる。

【００３３】本発明によれば、本発明のコーティングま
たは物品からなる光触媒ユニットと、本発明のコーティ
ングに可視光を含む光を照射するための光源とからなる
光触媒装置を提供することができる。可視光を含む光を
照射するための光源は、例えば、蛍光灯、白熱灯または
ハロゲンランプであることができる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。参考例１アナターゼ型二酸化チタン粉末（石原産業（株）製ＳＴ
−０１）１０ｇを3500ｍｌの石英製反応管に収容した。
この石英製反応管にRFプラズマ発生装置を装着し、反応
管系内を真空ポンプで排気した後、５００Ｗの電磁波
（１３．５６ＧＨｚ）を反応管内のアナターゼ型二酸化
チタン粉末に照射し、プラズマを発生させた。そして、
Ｈ₂ガス（流量を３０ｍｌ／分）を系内の圧力が約１ト
ールとなるように導入した。反応管内のアナターゼ型二
酸化チタン粉末を攪拌しながら３０分間処理した。尚、
ニクロム線による抵抗加熱により石英管壁を４００℃に
加熱し、その温度を反応期間中維持した。なお、プラズ
マ処理系は、ガスを導入せず、かつポンプでの排気も断
絶した状態で真空度が１トール上昇するのに１時間以上
を要した。

【００３５】得られたアナターゼ型二酸化チタン粉末を
Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により、チタンの２ｐ電子
に帰属されるピーク（４５８．８ｅＶ（Ｔｉ２ｐ３／
２）及び４６４．６ｅＶ（Ｔｉ２ｐ１／２）の面積とチ
タンと結合している酸素の１ｓ電子に帰属されるピーク
（５３１．７ｅＶ（Ｏ１ｓ）の面積とを求めた。得られ
た面積比（Ｏ１ｓ／Ｔｉ２ｐ）は、１．９１であった。
尚、プラズマ処理しないアナターゼ型二酸化チタン粉末
の面積比（Ｏ１ｓ／Ｔｉ２ｐ）は、２．００であった。
また、この試料を１週間大気中に放置した後に上記と同
様に測定した面積比（Ｏ１ｓ／Ｔｉ２ｐ）も、１．９１
であった。さらに、この試料の１カ月後の面積比（Ｏ１
ｓ／Ｔｉ２ｐ）にも変化はなかった。また、上記プラズ
マ処理前の試料及び処理後の試料をＸ線回折試験に付し
た結果、プラズマ処理の前及び後で、アナターゼ型二酸
化チタンに変化は見られなかった。また、上記プラズマ
処理前の試料及び処理後の試料のＥＳＲスペクトルを測
定した。測定は、真空中（０．１Ｔｏｒｒ）、７７Ｋで
行った。その結果、参考例１の触媒（プラズマ処理した
アナターゼ型二酸化チタン）は、４２０ｎｍ以上の可視
光で強度が強くなるｇ値２．００３〜４にシグナルが観
測された。さらに、このかつこのピークは、試料を１週
間大気中に放置した後、再度測定した際にも維持されて
いた。また、参考例１の触媒は、ｇ値が１．９６にシグ
ナルを示すＴｉ³⁺に帰属されるシグナルは観測されなか
った。

【００３６】実施例1 （NOｘの酸化活性測定）参考例１で得られた光触媒を含有する本発明のコーティ
ングの窒素酸化物除去効果を以下に検討した。尚、以下
の実施例において、「部」および「％」は特記しない限
り重量基準による。バインダーとしてアルコキシシラン
系バインダー（オキツモ（株）製）を用いた。このバイ
ンダーは、メチルトリメトキシシラン１００重量部とコ
ロイド状シリカの水分散液(固形分30%)１００重量部と
の混合物を加水分解して調製されたものである。このバ
インダー１００ｇと参考例１のサンプル５０ｇと混合
し、得られた混合物にイソプロピルアルコール５０ｇを
加えて塗料とした。１００cm²のアルミ板に膜厚１５μ
ｍとなるように塗布し、１８０℃で２０分間焼付乾燥し
た。

【００３７】得られた光触媒コーティングを有するアル
ミ板（塗料用試料）を、パイレックスガラス製反応容器
（内径160ｍｍ、厚さ25ｍｍ）内に設置した。光源には3
00Wキセノンランプを用い、日本分光製照射装置により
半値幅20nmの単色光として、光を照射した。上記反応容
器に湿度0％RHの模擬汚染空気（NO：1.0ｐｐｍ）を1.5
リットル/分の流速で連続的に供給し、反応出口におけ
るNOの濃度変化をモニターした。NOの濃度は、オゾンを
用いた化学発光法により測定した。24時間のモニター値
の累積値からNOｘの除去率を求めた。結果を表１に示
す。比較のため、未処理のアナターゼ型二酸化チタン粉
末（石原産業（株）製ＳＴ−０１）を用いて作成した塗
料を用いた試料の結果を表２に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】上記表２に示す結果から、作製した塗料用
試料は、少なくとも600nmまでの可視光によって窒素酸
化物を酸化除去する効果を有することが分かる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、可視光活性を有する光
触媒有する空気中の窒素酸化物除去用コーティングを提
供することができる。このコーティングを用いること
で、空気中の窒素酸化物を、紫外線のみならず可視光線
を用いても除去することができる。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｂ０５Ｄ 7/00 Ｃ０８Ｋ 3/22 ４Ｊ００２Ｃ０１Ｇ 23/047 Ｃ０９Ｄ 5/00 Ｚ４Ｊ０３８Ｃ０８Ｋ 3/22 Ｃ０９Ｋ 3/00 ＳＣ０９Ｄ 5/00 Ｂ０１Ｄ 53/34 １２９ＺＣ０９Ｋ 3/00 53/36 １０２Ｃ (72)発明者竹内浩士茨城県つくば市小野川16番３工業技術院資源環境技術総合研究所内 (72)発明者杉原愼一神奈川県横浜市青葉区梅が丘12−37 (72)発明者沖田和正三重県名張市蔵持町芝出1109−７オキツモ株式会社内Ｆターム(参考） 4D002 AA12 BA04 BA06 CA07 DA11 DA21 DA41 DA45 DA70 EA05 4D048 AA06 BA07X BA07Y BA41X BA41Y BB03 CA06 EA01 4D075 CA34 CA45 DB54 DC05 EB01 EC02 4G047 CA02 CB05 CC03 CD02 CD07 4G069 AA03 BA04A BA04B BA48A CA01 CA10 CA13 DA06 EA07 EC22X EC22Y 4J002 CP031 DA038 DE136 DJ008 DJ017 FD206 FD207 FD208 GH00 GL00 4J038 DL031 HA026 HA216 HA446 KA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項1】有機ポリシロキサン化合物の重縮合物及
び光触媒粒子からなるコーティングであって、前記光触
媒が安定した酸素欠陥を有し、可視光照射下で活性を有
する二酸化チタンであることを特徴とする空気中の窒素
酸化物除去用光触媒コーティング。
【請求項２】二酸化チタンがアナターゼ型またはルチ
ル型である請求項２に記載のコーティング。
【請求項３】Ｘ線光電子分光法により得られるチタン
の２ｐ電子に帰属されるピークの面積に対する、チタン
と結合している酸素の１ｓ電子に帰属されるピークの面
積の比（Ｏ１ｓ／Ｔｉ２ｐ）が１．９９以下である請求
項２に記載のコーティング。
【請求項４】面積比（Ｏ１ｓ／Ｔｉ２ｐ）が１．５〜
１．９５の範囲である請求項４に記載のコーティング。
【請求項５】面積比（Ｏ１ｓ／Ｔｉ２ｐ）が１週間以
上実質的に一定している請求項１〜４のいずれか１項に
記載のコーティング。
【請求項６】真空中、７７Ｋ、暗黒下で測定されたＥＳ
Ｒにおいて、ｇ値が２．００３〜４であるシグナルが観
測され、かつこのｇ値が２．００３〜４であるシグナル
は真空中、７７Ｋにおいて少なくとも４２０ｎｍ〜６０
０ｎｍ範囲の波長の光を照射下で測定した場合、上記暗
黒下で測定された場合よりシグナルの強度が大きい、請
求項１〜５のいずれか１項に記載のコーティング。
【請求項７】真空中、７７Ｋ、暗黒下で測定されたｇ値
が２．００３〜４であるＥＳＲシグナルの強度I０と真
空中、７７Ｋにおいて少なくとも４２０ｎｍ〜６００ｎ
ｍ範囲の波長の光を照射下で測定したｇ値が２．００３
〜４であるＥＳＲシグナルの強度ILとの比率(IL/I0)が
１である請求項６に記載のコーティング。
【請求項８】真空中、７７Ｋ、暗黒下で測定されたＥＳ
Ｒにおいて、ｇ値が１．９６を示すＴｉ³⁺に帰属される
シグナルが実質的に観測されない、請求項１〜７のいず
れか１項に記載のコーティング。
【請求項９】可視光照射下での活性が、酸化活性また
は還元活性である請求項１〜９のいずれか１項に記載の
コーティング。
【請求項１０】有機ポリシロキサン化合物が、有機珪
素化合物の加水分解物である請求項１〜９のいずれか１
項に記載のコーティング。
【請求項１１】有機珪素化合物がアルキル基及びアル
コキシ基を有する請求項１０に記載のコーティング。
【請求項１２】コロイド状酸化物をさらに含有する請求
項1〜１１のいずれか１項に記載のコーティング。
【請求項１３】コロイド状酸化物がコロイド状シリカ
である請求項１２に記載のコーティング。
【請求項１４】吸着剤をさらに含有する請求項１〜１
３のいずれか１項に記載のコーティング。
【請求項１５】吸着剤がゼオライトまたは活性炭であ
る請求項１４に記載のコーティング。
【請求項１６】請求項１〜１５のいずれか１項に記載
のコーティングを基材表面に設けたことを特徴とする空
気中の窒素酸化物除去用物品。
【請求項１７】基材が建築物の外壁面、屋根外面屋上
面、窓ガラス外面若しくは窓ガラス内面、部屋の壁面、
床面若しくは天井面、ブラインド、カーテン、道路の防
護壁、トンネルの内壁、照明灯の外面若しくは反射面、
車両の内装面、ミラー面、窓ガラス外面若しくは窓ガラ
ス内面である請求項１６に記載の物品。