JP2001098220A

JP2001098220A - 防藻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

Info

Publication number: JP2001098220A
Application number: JP27528999A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Sugihara; 愼一杉原
Original assignee: KANKYO DEVICE KENKYUSHO KK
Current assignee: KANKYO DEVICE KENKYUSHO KK
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2001-04-10

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
る防藻用コーティング及びこのコーティングを用いた防
藻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
する酸化物半導体である防藻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防藻用物品。

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防藻用コーティング及びこのコーテ
ィングを用いた防藻用物品に関する。

【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防藻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
ングを用いた防藻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酸化物半導体であるこ
とを特徴とする防藻用光触媒コーティングに関する。酸
化物半導体としては、二酸化チタンを初めとして、酸化
ハフニウム、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウ
ム、酸化チタン−酸化ジルコニウム複合酸化物及び酸化
珪素−酸化チタン複合酸化物等を挙げることができる。
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
する酸化物半導体であり、可視光照射下で活性を有する
ものである。上記酸化物半導体としては、例えば、二酸
化チタン、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、チタン
酸ストロンチウム、酸化チタン−酸化ジルコニウム複合
酸化物または酸化珪素−酸化チタン複合酸化物等を挙げ
ることができるが、これらに限定されない。酸化物半導
体は、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、酸化物半導体は、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】代表的な酸化物半導体であるアナターゼ型
二酸化チタンの場合、上記光触媒は、可視光照射下で活
性を有する触媒アナターゼ型二酸化チタンであって安定
した酸素欠陥を有するものである。また、酸化物半導体
が二酸化チタンである場合、上記光触媒は、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（ＸＲ
Ｄ）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】以下、酸化物半導体がアナターゼ型二酸化
チタンの場合について説明する。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、酸化物半導体の酸素
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】但し、用途によっては、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観測される、Ｔｉ³⁺
を実質的に含有する光触媒を用いることが好ましい場合
もある。Ｔｉ³⁺を実質的に含有する光触媒は、Ｔｉ³⁺に
帰属されるシグナルが実質的に観測されない光触媒に比
べて、可視光活性は劣るが、防藻効果が高いという観点
からは好ましい。

【００１８】酸化物半導体が二酸化チタン以外の酸化物
半導体である場合も同様であり、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、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。本発明で使用する光触媒の可視光照射下での活性
は、防藻活性である。

【００１９】さらに、本発明に使用する光触媒である上
記酸化物半導体粒子の粒子径は、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防藻効果等を考慮し
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。酸化物半導体が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、高い防藻を有するという観
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。

【００２０】上記酸化物半導体からなる光触媒は、例え
ば、酸化物半導体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。上記酸化物半導体は、例えば、二酸
化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、チタン
酸ストロンチウム、酸化チタン−酸化ジルコニウム複合
酸化物または酸化珪素−酸化チタン複合酸化物であるこ
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。

【００２１】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酸化物
半導体に、水素ガスを導入することで水素プラズマを発
生させ、このプラズマに酸化物半導体を所定時間暴露す
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酸化物半導体に、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、このプラズマに酸化物半導体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。

【００２２】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、処理する酸化物半導体の量やプラズマの
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、酸化物半導体
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、酸化物半導体に導入される酸素欠陥量を考慮し
て適宜決定する。

【００２３】酸化物半導体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、酸化物半導体への酸
素欠陥の導入は容易になる。

【００２４】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、酸化物半導体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。

【００２５】酸化物半導体から光触媒は、酸化物半導体
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酸化物半導体の
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、酸化
物半導体から光触媒は、酸化物半導体の表面に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。

【００２６】さらに、上記光触媒は、酸化物半導体を真
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。

【００２７】前述のようにアナターゼ型二酸化チタンを
水素プラズマや希ガス類元素プラズマ処理したものある
いはイオン注入したものは、安定した酸素欠陥を有し、
可視光照射下で活性を有する触媒となるが、ルチル型二
酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハウフニム、チタ
ン酸ストロンチウム等も、実施例に示すように、水素プ
ラズマや希ガス類元素プラズマ処理あるいはイオン注入
することで、可視光照射下で活性を有する触媒となる。
酸化ジルコニウムは、半導体ではあるがハ゛ント゛キ゛ャッフ゜が
大きく、実用レベルの光触媒として機能はないと考えら
れていた。ところが、上記製造方法により水素プラズマ
や希ガス類元素プラズマ処理あるいはイオン注入する
と、可視光照射下で活性を有する触媒となることが判明
した。

【００２８】水素プラズマや希ガス類元素プラズマ処理
あるいはイオン注入した酸化ジルコニウムは、ＥＳＣＡ
による表面分析の結果、微量の炭化ジルコニウムと酸素
欠陥の生成が認められた。ルチル型二酸化チタンは、紫
外光照射下では光触媒としての機能はあるが、アナターセ゛型
に活性が比べて劣るために光触媒として使用された実績
はない。しかし、上記製造方法により水素プラズマや希
ガス類元素プラズマあるいはイオン注入処理すると、可
視光照射下でも活性を有する触媒となることが判明し
た。酸化ハウフニムやチタン酸ストロンチウムも、従来
は可視光照射下での活性は知られていないが、安定な酸
素欠陥を有する触媒では、可視光照射下での活性が確認
された。

【００２９】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及び２の有機珪素化合物の
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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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
の重縮合物と酸化物半導体粒子との重量比は、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、高い防藻効果を得るという観点
からは、例えば、５〜２０μｍの範囲とすることが適当
である。

【００３３】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
媒である酸化物半導体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。

【００３４】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、防藻効果を必要とする物品であり、例えば、堤
防、海、河川若しくは湖等の護岸、防波堤若しくは構造
物、橋若しくは桟橋等の橋脚外面、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、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、
プールの槽内壁若しくは底部、プールサイドの床面、ま
たは船舶の船底、外壁若しくはデッキ等であることがで
きる。

【００３５】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酸化物半導
体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酸化物半導体を
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。

【００３６】本発明のコーティングは、例えば、防波堤
や護岸のような藻を生じる環境下にあっても、可視光を
含む光照射下であれば、藻の発生を実質的に抑制でき
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。

【００３７】

【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（６０メッシュ以下）１
０ｇを２００ｍｌの石英製反応管に収容した。この石英
製反応管をプラズマ発生装置に接続し、系内を真空ポン
プで排気した後、４００Ｗの電磁波（２．４５ＧＨｚ）
を反応管内のアナターゼ型二酸化チタン粉末に照射し、
テスラーコイルによって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。
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４０分を要した。

【００３８】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。真空中、７７Ｋ、暗黒下で測定されたＥＳＲに
おいて、プラズマ処理後の試料には、処理前の試料に観
測されなかったｇ値が１．９６を示すＴｉ³⁺に帰属され
るシグナルが観測された。即ち、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、通常のア
ナターゼ型二酸化チタンには見られないｇ値１．９６２
にピークが観測された。また、このピークは、加熱によ
り減少した。

【００３９】実施例1（防藻試験）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。こ
の塗料を、舗装用コンクリート平板（JIS A 5304、15
×15×6ｃｍ）に刷毛を用いて塗布し、180℃で20分間乾
燥させたものを試料とした。上記作製した防藻用試料
は、海水循環水槽中に暴露する、海水シャワー中に暴露
する、及び屋外（海岸付近）に暴露する、3種類の方法
でそれぞれ1年間放置した。放置前及び放置後の試料
は、外観検査（汚れの量）で比較した。結果を表4に示
す。試料の比較のため、プラズマ処理を行なわない原料
（未処理のアナターゼ型酸化チタン（石原産業（株）製
ST-01））を用い塗料としコンクリート平板に刷毛を用
いて塗布し作製した試料を同様の試験を行い結果を比較
例1として表1に示した。

【００４０】

【表1】

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、可視光活性を有する光
触媒有する防藻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、種々の物品に防
藻光効果を付与することができる。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｃ０４Ｂ 41/64 Ｃ０４Ｂ 41/64 41/84 41/84 ＡＣ０９Ｄ 5/16 Ｃ０９Ｄ 5/16 Ｆターム(参考） 4D050 AA01 AA06 AA08 AA10 AB06 BC06 BC09 4G028 CA01 CB08 CC03 CD02 CD04 4G069 AA03 AA08 BA00 BA03A BA04A BA04B BA05A BA20A BA22A BA22B BA48A BB04A BB06A BC12A BC50A BC51A BC52A BE32A BE32B CD10 EA07 EB18Y EB19 EC22X EC27 FA03 FB44 FB58 4J038 DL021 DL031 HA216 HA446 JC32 KA04 NA05

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
する酸化物半導体であることを特徴とする防藻用光触媒
コーティング。
【請求項２】酸化物半導体が二酸化チタンである請求
項１に記載のコーティング。
【請求項３】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４】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または３に記載のコーティング。
【請求項５】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６】面積比（Ｏ１ｓ／Ｔｉ２ｐ）が１週間以
上実質的に一定している請求項２〜５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１〜６のいずれか１項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７に記載のコーティング。
【請求項９】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１〜８のいず
れか１項に記載のコーティング。
【請求項１０】真空中、７７Ｋ、暗黒下で測定されたＥ
ＳＲにおいて、ｇ値が１．９６を示すＴｉ³⁺に帰属され
るシグナルを有する、請求項１〜８のいずれか１項に記
載のコーティング。
【請求項１１】酸化物半導体が酸化ハフニウム、酸化
ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化チタン−
酸化ジルコニウム複合酸化物または酸化珪素−酸化チタ
ン複合酸化物である請求項１に記載のコーティング。
【請求項１２】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１〜１１のいずれか１項に記
載のコーティング。
【請求項1３】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１〜１２のいずれか
１項に記載のコーティング。
【請求項１４】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１３に記載のコーティング。
【請求項１５】コロイド状酸化物をさらに含有する請求
項1〜１４のいずれか１項に記載のコーティング。
【請求項１６】コロイド状酸化物がコロイド状シリカ
である請求項１５に記載のコーティング。
【請求項１７】吸着剤をさらに含有する請求項１〜１
６のいずれか１項に記載のコーティング。
【請求項１８】吸着剤がゼオライトまたは活性炭であ
る請求項１７に記載のコーティング。
【請求項１９】請求項１〜１８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防
藻用物品。
【請求項２０】基材が堤防、海、河川若しくは湖等の
護岸、防波堤若しくは構造物、橋若しくは桟橋等の橋脚
外面、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、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、プールの槽内壁若しくは底
部、プールサイドの床面、または船舶の船底、外壁若し
くはデッキである請求項１９に記載の物品。