JP2001129412A - Regenerating method of titanium oxide photocatalyst - Google Patents

Regenerating method of titanium oxide photocatalyst

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JP2001129412A
JP2001129412A JP31592099A JP31592099A JP2001129412A JP 2001129412 A JP2001129412 A JP 2001129412A JP 31592099 A JP31592099 A JP 31592099A JP 31592099 A JP31592099 A JP 31592099A JP 2001129412 A JP2001129412 A JP 2001129412A
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JP
Japan
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photocatalyst
titanium oxide
tio
deactivated
sio
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JP31592099A
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Inventor
Hitonori Son
孫  仁徳
Kazuhito Hashimoto
和仁 橋本
Toshiya Watabe
俊也 渡部
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Kanagawa Academy of Science and Technology
Original Assignee
Kanagawa Academy of Science and Technology
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple method for regenerating a TiO2 photocatalyst deactivated by a coating film of SiO2 produced when silicon-containing organic gas is decomposed by photocatalyst reaction. SOLUTION: The TiO2 photocatalyst which is used for decomposing a silicon compound and deactivated is washed in a basic solution of pH 12 or higher to regenerate the deactivated TiO2 photocatalyst.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、微量ケイ素系有機
ガスを含む汚染物質を光触媒反応で分解する時に生成し
たSiOの被覆により失活したTiO光触媒の再生
方法に関する。
The present invention relates to a method for regenerating a TiO 2 photocatalyst deactivated by a coating of SiO 2 generated when a contaminant containing a trace amount of silicon-based organic gas is decomposed by a photocatalytic reaction.

【0002】酸化チタン光触媒は、抗菌、防汚、脱臭、
環境浄化などを示すことで最近広く注目を集めている
[藤嶋 昭、橋本 和仁、渡部 俊也、光クリーン革
命、CMC出版(1997). 藤嶋 昭、応用物理、64,
803 (1995). 藤嶋 昭、環境管理、32 (8), 909 (199
6). 窪田 吉信ほか、病態生理、12 (11), 878 (199
3). R. Cai et al, Cancer Research, 52, 2346 (199
2).]。ここで、環境浄化のために酸化チタン光触媒が使
用された場合には、酸化チタン光触媒製品自身は通常の
大気環境では安定であるが、その光触媒活性は一般的に
時間の経過と共に落ちていくことが多い。
[0002] Titanium oxide photocatalyst has antibacterial, antifouling, deodorizing,
Recently attracting widespread attention by showing environmental purification
[Akira Fujishima, Kazuhito Hashimoto, Toshiya Watanabe, Hikari Clean Revolution, CMC Publishing (1997). Akira Fujishima, Applied Physics, 64,
803 (1995) .Akira Fujishima, Environmental Management, 32 (8), 909 (199)
6). Yoshinobu Kubota et al., Pathophysiology, 12 (11), 878 (199)
3). R. Cai et al, Cancer Research, 52, 2346 (199
2).]. Here, when a titanium oxide photocatalyst is used for environmental purification, the titanium oxide photocatalyst product itself is stable in a normal atmospheric environment, but its photocatalytic activity generally decreases over time. There are many.

【0003】このような酸化チタン光触媒の失活の原因
は多種多様であり、例えば、戸外の施設の防汚に使用さ
れたような場合には、塵埃などの汚れの付着によって失
活してしまうようなことが多い。しかしながら、これに
対しては、酸化チタンの超親水特性とうまく併用するこ
とにより、付着した汚れが雨水によって自然に除去され
るようにすることができる。この一方で、快適な室内空
間を作るために酸化チタン光触媒を利用する場合には、
汚れの付着は戸外よりは少なくなるものの、酸化チタン
を失活させる他の要素が増えてくる。
[0003] The cause of the deactivation of such a titanium oxide photocatalyst is various, and for example, when used for antifouling of an outdoor facility, the photocatalyst is deactivated by adhesion of dirt and the like. Often like. In contrast, however, by using it in combination with the superhydrophilic properties of titanium oxide, it is possible to allow the adhering dirt to be naturally removed by rainwater. On the other hand, when using a titanium oxide photocatalyst to create a comfortable indoor space,
Although the amount of dirt attached is less than in the outdoors, other factors that deactivate titanium oxide increase.

【0004】このような要素の中の一つとしては、ケイ
素系有機物(特に、シリコーン)の存在がある。そし
て、このケイ素系有機物による失活を回避するために、
一切のシリコーン類を周囲の環境から除去しようとして
も、シリコーン製品(オイル、グリース、ゴムなど)は
電気・電子、機械、化学、医療、食品、土木建築などの
領域ではもはや欠かすことのできないものとなっている
ため [黛 哲也、シリコーンの応用展開、シーエムシー
(1998). 伊藤 邦雄、シリコーンハンドブック(19
90)、日刊工業新聞社]、酸化チタン光触媒の失活を防
ぐという理由だけで、一切のシリコーン製品を生活空間
から排除するというのは事実上不可能である。
[0004] One of such elements is the presence of a silicon-based organic substance (particularly, silicone). And, in order to avoid deactivation by this silicon-based organic matter,
Even if we try to remove all silicones from the surrounding environment, silicone products (oil, grease, rubber, etc.) are no longer indispensable in areas such as electrical and electronic, mechanical, chemical, medical, food and civil engineering. [Tetsuya Mayuzumi, Application Development of Silicone, CMC (1998). Kunio Ito, Silicone Handbook (19
90), Nikkan Kogyo Shimbun]] It is virtually impossible to eliminate all silicone products from living space simply because they prevent the deactivation of the titanium oxide photocatalyst.

【0005】例えば、土木建築では、シリコーン製品は
シーリング材や防水材などとしてよく使われている。こ
のような高分子物質自身は安定であるが、中に含まれて
いる少量の低分子のオリゴマー(oligomer)が比較的揮
発性の高いものであるため、これが室内の空間に徐々に
放出してしまう。例えば、半導体工場のクリーンルーム
では、このような微量な有機物がシリコンウェハ表面に
吸着し、半導体デバイスに悪影響を与えるということが
指摘されている[大見 忠弘、大川 猛、中村修、真
空、54 (2), 1011 (1998). K. J. Budde, Mat. Res.
Soc. Symp. Proc., Vol, 386, p 165 (1995). K. Sag
a and T. Hattori, J. Electrochem. Soc., 143 (10),
3279(1996).]。
For example, in civil engineering construction, silicone products are often used as sealing materials and waterproofing materials. Although such high molecular substances themselves are stable, small amounts of low molecular oligomers contained therein are relatively volatile, so they are gradually released into the indoor space. I will. For example, in a clean room of a semiconductor factory, it has been pointed out that such a small amount of organic matter is adsorbed on the silicon wafer surface and adversely affects semiconductor devices [Tadahiro Omi, Takeshi Okawa, Osamu Nakamura, Vacuum, 54 ( 2), 1011 (1998) .KJ Budde, Mat. Res.
Soc. Symp. Proc., Vol, 386, p 165 (1995) .K. Sag
a and T. Hattori, J. Electrochem. Soc., 143 (10),
3279 (1996).].

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ケイ素系有機物が酸化チタン光触媒の上で酸化分解され
たときの生成物の一つがSiOであることは、本発明
者らの研究および他の研究[ H. Tada, Langmuir, 11
(9), 3281 (1995).]から明らかになっている。これに関
し、通常は、室内のケイ素有機物の濃度は非常に低い
が、そこに酸化チタン光触媒を長時間にわたって放置し
た場合には、酸化チタン表面の活性サイトがSiO
よって被覆されてしまい、最終的に失活してしまうこと
となる。
One of the products obtained when such a silicon-based organic material is oxidized and decomposed on a titanium oxide photocatalyst is SiO 2 . Research [H. Tada, Langmuir, 11
(9), 3281 (1995).]. In this regard, the concentration of the silicon organic substance in the room is usually very low, but if the titanium oxide photocatalyst is left there for a long time, the active sites on the titanium oxide surface will be covered with SiO 2 , and eventually, Will be deactivated.

【0007】ここで、SiO中の酸素原子は、TiO
表面の水酸基あるいは表面のチタン原子との間に化学
的な結合を形成しているので、ただ単に水で洗浄すると
いうだけではこれを除去することはできない。そして、
酸化チタン製品が実際に応用される場合には、コストと
メンテナンスの容易性等の面をも考慮しなければならな
いので、可能な限り再生を図ることが好ましい。このよ
うなことから、ケイ素化合物が原因で失活した酸化チタ
ンをいかにして再生するかということが重要になってく
る。
Here, the oxygen atom in SiO 2 is TiO 2
(2) Since a chemical bond is formed between hydroxyl groups on the surface or titanium atoms on the surface, it cannot be removed merely by washing with water. And
When the titanium oxide product is actually applied, it is preferable to regenerate as much as possible because the cost and ease of maintenance must be considered. For this reason, it is important how to regenerate titanium oxide deactivated due to a silicon compound.

【0008】本発明は以上のような課題に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、ケイ素系有機ガスが光触媒
反応で分解する際に生成したSiOの被覆によって失
活してしまったTiO光触媒を再生するための簡易な
方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object the purpose of deactivating TiO which has been deactivated by the coating of SiO 2 generated when a silicon-based organic gas is decomposed by a photocatalytic reaction. An object of the present invention is to provide a simple method for regenerating a two- photocatalyst.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために本発明者らが鋭意研究を行った結果、ケイ素
系有機ガスが光触媒反応で分解したときに生成したSi
は、結晶性が低く、通常の結晶質のSiOに比べ
てアルカリに溶解しやすいために、所定のアルカリ条件
下では、TiO光触媒に影響を与えずに除去すること
ができるということを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies conducted by the present inventors in order to achieve the above object, Si produced when a silicon-based organic gas is decomposed by a photocatalytic reaction.
O 2 has low crystallinity and is more soluble in alkali than ordinary crystalline SiO 2 , so that it can be removed without affecting the TiO 2 photocatalyst under predetermined alkaline conditions. And completed the present invention.

【0010】より具体的には、本発明は以下のようなも
のをその内容とする。
More specifically, the present invention includes the following.

【0011】(1) ケイ素化合物の分解に供されて失
活をしたTiO光触媒の再生方法であって、当該失活
をしたTiO光触媒をpH12以上の塩基性溶液で洗
浄をすることにより当該失活をしたTiO光触媒の再
生を行う方法。
(1) A method for regenerating a deactivated TiO 2 photocatalyst which has been subjected to the decomposition of a silicon compound, wherein the deactivated TiO 2 photocatalyst is washed with a basic solution having a pH of 12 or more. A method for regenerating a deactivated TiO 2 photocatalyst.

【0012】(2) 前記洗浄が、機械的な攪拌を伴
う、前記塩基性溶液中への浸漬であることを特徴とする
(1)記載の方法。
(2) The method according to (1), wherein the washing is immersion in the basic solution with mechanical stirring.

【0013】(3) ケイ素化合物の分解に供されて失
活をしたTiO光触媒の再生をするにあたって、pH
12の間でpHを変化させることにより再生速度・再生
度合を調整する方法。
(3) When regenerating the deactivated TiO 2 photocatalyst which has been subjected to the decomposition of the silicon compound,
A method of adjusting the regeneration speed and regeneration degree by changing the pH between 12.

【0014】(4) 更に、温度を変化させることによ
り再生速度・再生度合を調整する(3)記載の方法。
(4) The method according to (3), wherein the reproduction speed and the reproduction degree are further adjusted by changing the temperature.

【0015】(5) 前記ケイ素化合物が、有機ケイ素
化合物、シリコーン、またはシリコーンから発生したケ
イ素系有機ガスのいずれかであることを特徴とする
(1)から(4)いずれか記載の方法。
(5) The method according to any one of (1) to (4), wherein the silicon compound is any one of an organic silicon compound, silicone, and a silicon-based organic gas generated from silicone.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明において、ケイ素系有機ガ
スが光触媒反応で分解したときに生成したSiOは、
pH12より高いpHのNaOH水溶液を使用すればする
ほど当該SiOの除去を促進することができるように
なるが、光触媒を構成する酸化チタン薄膜に対してでき
るだけ悪影響を及ぼさないようにするためには、あまり
pHが高すぎないほうが好ましく、pH 12付近の水酸
化ナトリウム水溶液を使用するようにするのが好まし
い。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, SiO 2 generated when a silicon-based organic gas is decomposed by a photocatalytic reaction is
The more the NaOH aqueous solution having a pH higher than pH 12 is used, the more the removal of the SiO 2 can be promoted. However, in order to minimize the adverse effect on the titanium oxide thin film constituting the photocatalyst, It is preferable that the pH is not too high, and it is preferable to use an aqueous solution of sodium hydroxide having a pH of about 12.

【0017】本発明を遂行するにあたっては、SiO
の溶解を促進するためにはある程度の撹拌を行った方が
よいが、超音波による撹拌はできるだけ避け、攪拌はマ
クロ力学的なもので行うようにするのが好ましい。マク
ロ力学的な攪拌というのは、超音波攪拌のようなミクロ
のレベルで攪拌を行なうものではなく、例えば攪拌機や
スターラーによって行う攪拌や、窒素ガスなどの不活性
ガスのバブリングによって行う攪拌のように、マクロレ
ベルの作用を溶液に加えることによって行う攪拌をこと
を意味する。これには、ただ揺り動かすだけの手動攪拌
も含まれる。
In carrying out the present invention, SiO 2
It is better to perform a certain degree of stirring in order to promote the dissolution of the compound, but it is preferable that stirring by ultrasonic waves is avoided as much as possible and the stirring is performed by macromechanical means. Macromechanical stirring does not mean stirring at a micro level such as ultrasonic stirring, but includes stirring performed by a stirrer or stirrer or stirring performed by bubbling an inert gas such as nitrogen gas. Means agitation performed by adding macro-level effects to the solution. This includes manual agitation that simply rocks.

【0018】本発明は、TiOの光触媒反応によって
当該TiOの表面にSiOが生成するものであれ
ば、光触媒反応によって分解されるものの種類にも限定
されず、TiO光触媒の用途にも限定されない。
The present invention, as long as the SiO 2 is produced on the TiO 2 surface by the photocatalytic reaction of TiO 2, not limited to the type of those that are degraded by the photocatalytic reaction, to the use of TiO 2 photocatalyst Not limited.

【0019】[0019]

【実施例】[実験系]まず、5.0cm×5.0cmの
大きさで0.4μmの膜厚のTiO光触媒薄膜をディ
ップコーティング(dipcoating)により作成し、光触媒
反応を行うために、図9に示されるような実験系を用意
した。反応容器は、500mLの気密性のよいパイレッ
クスセルを使用し、ここにオクタメチルトリシロキサン
(Octamethyltrisiloxane;OMTS)の蒸気を導くよう
にした。
EXAMPLES [Experimental System] First, a TiO 2 photocatalytic thin film having a size of 5.0 cm × 5.0 cm and a thickness of 0.4 μm was prepared by dip coating to perform a photocatalytic reaction. An experimental system as shown in FIG. 9 was prepared. The reaction vessel uses a 500 mL airtight Pyrex cell, in which octamethyltrisiloxane is used.
(Octamethyltrisiloxane; OMTS) vapor was introduced.

【0020】光触媒反応を行うにあたっては、図9に示
されるように、光は反応容器の上方から照射するように
した。光源は2.0mW/cm2 のブラックライトを用
い、光照射前に一定量のOMTS蒸気を注入し、吸着平
衡に到達してから光照射を開始した。
In performing the photocatalytic reaction, light was irradiated from above the reaction vessel as shown in FIG. As the light source, a black light of 2.0 mW / cm 2 was used, a fixed amount of OMTS vapor was injected before light irradiation, and light irradiation was started after reaching adsorption equilibrium.

【0021】検出は、OMTSとCO2の濃度について
は、ガスクロマトグラフィー(FID)によって行っ
た。基板表面にSiOが生成しているかどうかは、X
PS(X-ray Photoelectron Spectroscopy, PHI 5600, P
erkin Elmer)で検出するようにした。また、失活した酸
化チタン薄膜をNaOH溶液で処理するときに溶解した
TiOおよびSiOの量は、ICP (Inductively
Coupled Plasma)発光分光分析によって検出した。
The detection was performed by gas chromatography (FID) for the concentrations of OMTS and CO 2 . Whether or not SiO 2 is formed on the substrate surface is determined by X
PS (X-ray Photoelectron Spectroscopy, PHI 5600, P
erkin Elmer). The amount of TiO 2 and SiO 2 dissolved when the deactivated titanium oxide thin film was treated with a NaOH solution was determined by ICP (Inductively
Coupled Plasma) was detected by emission spectroscopy.

【0022】[光触媒による基質の分解と光触媒の不活
性化]図1は、酸化チタン薄膜表面におけるOMTSの
吸着特性を示す図である。この図1において、気相中平
衡濃度の逆数と吸着量の逆数に対するプロットが直線で
あることは、酸化チタン表面におけるOMTSの吸着が
化学的な吸着であることを示している。なお、Langmuir
式に基づく計算の結果、吸着平衡定数は0.000036m3
mgであり、飽和吸着量は0.16mg/cm2であっ
た。
[Decomposition of Substrate by Photocatalyst and Inactivation of Photocatalyst] FIG. 1 is a diagram showing the adsorption characteristics of OMTS on the surface of a titanium oxide thin film. In FIG. 1, a straight line plotting the reciprocal of the equilibrium concentration in the gas phase and the reciprocal of the amount of adsorption indicates that the adsorption of OMTS on the titanium oxide surface is a chemical adsorption. In addition, Langmuir
As a result of calculation based on the equation, the adsorption equilibrium constant was 0.000036 m 3 /
mg, and the saturated adsorption amount was 0.16 mg / cm 2 .

【0023】ここで、図2に示されるように、紫外線照
射によってOMTSの濃度が徐々に減少し、その一方で
CO2の濃度が増えていくことから、光触媒反応によっ
てシロキサンの分解が進行していくことが確認された。
しかしながら、図3に示されるように、光触媒反応が長
時間進行すると、酸化チタンの触媒活性がなくなってし
まう(なお、図3中の「One cycle」というのは、OM
TSを注入してからそれがなくなるまでの期間であ
る)。
Here, as shown in FIG. 2, since the concentration of OMTS gradually decreases while the concentration of CO 2 increases while being irradiated with ultraviolet light, the decomposition of siloxane proceeds by the photocatalytic reaction. It was confirmed that it went.
However, as shown in FIG. 3, when the photocatalytic reaction proceeds for a long time, the catalytic activity of titanium oxide is lost. (Note that “One cycle” in FIG.
This is the period from injecting TS until it disappears).

【0024】即ち、図3に示されるように、この実験で
は、OMTSを注入してからそれがなくなるまで(1サ
イクル)を5回繰り返したが、4回目のサイクルに入る
と、OMTSを全て分解するのに必要な時間の長期化が
顕著になり、4回目のサイクルでは全てのOMTSを分
解することができなくなった。このことから、酸化チタ
ン光触媒でOMTSを分解するようにした場合には、O
MTSの完全分解を5回繰り返すと当該酸化チタン光触
媒が失活してしまうということが分かる。
That is, as shown in FIG. 3, in this experiment, the injection of OMTS was repeated five times until it disappeared (one cycle). However, in the fourth cycle, OMTS was completely decomposed. The time required to perform the process was prolonged significantly, and all OMTS could not be decomposed in the fourth cycle. From this, when OMTS is decomposed by the titanium oxide photocatalyst, O
It can be seen that the titanium oxide photocatalyst is deactivated when the MTS is completely decomposed five times.

【0025】ここで、失活の原因を調べるために、光照
射前後のTiOの表面状態をXPSで測定した。 図
4(a)には、光照射前後Si2pのピークの変化が示さ
れている。照射前においては、Si2pのピークは存在
しなかったが、照射後には強いピークが現れた。このピ
ークは、酸化チタンが失活するまで、光照射に伴なって
強くなる。図4(b)は、光照射前後O1sピークの変化を
示した図である。照射前においては、SiOのO1s
ピークのみが現れたが、照射により、より高い結合エネ
ルギーのところに新しいピークが現れた。これはSiO
のO1sピークに対応している。以上の実験データか
ら、分解生成物のSiOがTiO表面に被覆するこ
とが失活の原因であることが窺がえる。
Here, in order to investigate the cause of the deactivation, the surface state of TiO 2 before and after light irradiation was measured by XPS. FIG. 4A shows a change in the peak of Si2p before and after light irradiation. Before irradiation, there was no Si2p peak, but after irradiation, a strong peak appeared. This peak increases with light irradiation until the titanium oxide is deactivated. FIG. 4B is a diagram showing a change in the O1s peak before and after light irradiation. Before irradiation, O1s of SiO 2
Only peaks appeared, but irradiation resulted in new peaks at higher binding energies. This is SiO
2 corresponds to the O1s peak. From the above experimental data, it can be inferred that the surface of the TiO 2 is covered with the decomposition product, SiO 2, which is the cause of the deactivation.

【0026】[光触媒の再生]図5は、失活した酸化チ
タン薄膜が純水および異なるpHのNaOH溶液中で処
理したものについて、その処理前後のSi2p (図5
(a))およびO1s (図5(b))のXPSスペクトルを示
したものである。この図5から分かるように、TiO
表面に被覆したSiOは、pH11のNaOH水溶液
あるいは純水で処理することによっては除去することが
できなかった。その一方で、pH12のNaOH水溶液
で処理すると、Siの2pピーク(図5(a))とSiO
のO1s(図5(b))が消失した。これと同時に、IC
P測定をすることにより、pH12のNaOH溶液中で
20分間程度処理することによって、TiOの表面に
被覆されたSiOが完全に除去されていることが分か
った。
[Regeneration of Photocatalyst] FIG. 5 shows that the deactivated titanium oxide thin film was treated in pure water and a NaOH solution having a different pH.
(a)) and XPS spectra of O1s (FIG. 5 (b)). As can be seen from FIG. 5, TiO 2
The SiO 2 coated on the surface could not be removed by treating with a pH 11 NaOH aqueous solution or pure water. On the other hand, when treated with a pH 12 NaOH aqueous solution, the 2p peak of Si (FIG. 5 (a))
2 O1s (FIG. 5 (b)) disappeared. At the same time, IC
By the P measured, by treating about 20 minutes NaOH solution of pH 12, it was found that the SiO 2 coated on the surface of the TiO 2 has been completely removed.

【0027】そして、この表面に被覆されたSiO
完全に除去されたTiO薄膜について、これを図9に
示される実験系の反応容器内に置き、当該反応容器内に
OMTSを流し、光照射を行ったところ、図6に示され
るように、再びOMTSの光分解が起こるようになっ
た。
Then, the TiO 2 thin film from which the SiO 2 coated on the surface is completely removed is placed in a reaction vessel of an experimental system shown in FIG. 9, and OMTS is flowed into the reaction vessel and light is emitted. Upon irradiation, OMTS photodegradation began to occur again, as shown in FIG.

【0028】この図6の結果から、SiOの被覆によ
り一度は失活したTiO薄膜の光触媒活性が、pH1
2のNaOH水溶液で20分間処理することによって回
復(再生)したということが分かる。
[0028] From the results of FIG. 6, once the coating of SiO 2 has a photocatalytic activity of the TiO 2 thin films deactivated, pH 1
It can be seen that recovery (regeneration) was achieved by treating with the NaOH aqueous solution of No. 2 for 20 minutes.

【0029】TiO薄膜の光触媒活性の回復(再生)
について、基質をOMTSからメチレンブルーに代えて
行った実験の結果を示すのが図7である。この図7に示
されるように、一度は失活したTiO薄膜の光触媒活
性が、pH12のNaOH水溶液で20分間処理するこ
とによって回復(再生)し、この光触媒活性が再生され
たTiO薄膜は、新品のものと同様にメチレンブルー
を分解した。
Recovery (regeneration) of photocatalytic activity of TiO 2 thin film
FIG. 7 shows the results of an experiment carried out with respect to, in which the substrate was changed from OMTS to methylene blue. As shown in Figure 7, once the photocatalytic activity of the TiO 2 thin films deactivated, it recovered (reproduced) by treating for 20 minutes aqueous NaOH pH 12, TiO 2 thin film photocatalyst activity was reproduced Methylene blue was decomposed in the same manner as a new product.

【0030】これに関連し、AFM観察により、pH1
2のNaOH水溶液で40分間処理した場合でも、酸化
チタン薄膜表面の状態がほとんど変わらないということ
が分かった(図8(a)と図8(b)を対比。図8
(a)はNaOH水溶液処理前のもので、図8(b)は
処理後のものであるが、図8(a)に示される画像と図
8(b)に示される画像に変化は見られない)。また、
UV-Vis測定によれば、NaOH水溶液処理前後に
おける酸化チタン薄膜の吸収スペクトルの変化も観察さ
れなかった。
In this connection, AFM observation showed that pH 1
It was found that the state of the surface of the titanium oxide thin film hardly changed even when treated with the NaOH aqueous solution of No. 2 for 40 minutes (compare FIG. 8A and FIG. 8B.
(A) is before the NaOH aqueous solution treatment, and FIG. 8 (b) is after the treatment. There is a change in the image shown in FIG. 8 (a) and the image shown in FIG. 8 (b). Absent). Also,
According to the UV-Vis measurement, no change in the absorption spectrum of the titanium oxide thin film was observed before and after the treatment with the NaOH aqueous solution.

【0031】[SiO除去の際の洗浄操作]SiO
の溶解を促進するためにはある程度の撹拌を行った方が
よい。これに関し、本発明者らの実験により、例えば、
失活した酸化チタン薄膜をpH13の水酸化ナトリウム
水溶液中で、手動撹拌で60分間処理をしたところ、見
かけ上、膜の溶解は認められなかった(以下の表1)。
この一方で、同じpH13の水酸化ナトリウム水溶液中
で、連続して60分間超音波をかけたときに当該酸化チ
タン薄膜が溶けてしまったという結果が得られている
(以下の表2)。
[0031] [cleaning operation at the time of the SiO 2 removal] SiO 2
It is better to perform a certain amount of agitation in order to promote the dissolution of. In this regard, our experiments show that, for example,
When the deactivated titanium oxide thin film was treated in a sodium hydroxide aqueous solution having a pH of 13 by manual stirring for 60 minutes, no apparent dissolution of the film was observed (Table 1 below).
On the other hand, a result was obtained in which the titanium oxide thin film was melted when continuously sonicated for 60 minutes in the same aqueous solution of sodium hydroxide at pH 13 (Table 2 below).

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】[0033]

【表2】 [Table 2]

【0034】このようなことから、本発明を遂行するに
あたっては、超音波処理をする際に発生した熱によって
TiOが溶解しやすくなる状況が生じてきてしまうの
で、超音波による撹拌はできるだけ避けるようにするの
が好ましい。
From the above, in carrying out the present invention, a situation arises in which the TiO 2 is easily dissolved by the heat generated during the ultrasonic treatment, so that the stirring by the ultrasonic waves should be avoided as much as possible. It is preferable to do so.

【0035】本発明者らの実験によると、ただ手で揺り
動かすことあるいはモーター付きの機械的な撹拌によ
り、酸化チタン薄膜に悪影響を及ぼさずにSiOを完
全に除去できるということが分かっている。なお、場合
によって、以上の二つの撹拌方法を併用できないような
場合には、窒素ガスなどでバブリングをするようにして
もよい。
According to experiments conducted by the present inventors, it is found that SiO 2 can be completely removed by merely shaking by hand or mechanically stirring with a motor without adversely affecting the titanium oxide thin film. If the above two stirring methods cannot be used in some cases, bubbling may be performed with nitrogen gas or the like.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上のような本発明に係る酸化チタン光
触媒の再生方法によれば、ケイ素系有機ガスが光触媒反
応で分解する際に生成したSiOの被覆によって失活
してしまったTiO光触媒を、TiOに悪影響を与
えることなく、簡易な操作で再生させることができる。
According to the method for regenerating a titanium oxide photocatalyst of the present invention as described above, the TiO 2 deactivated by the coating of SiO 2 generated when the silicon-based organic gas is decomposed by the photocatalytic reaction. a photocatalyst, without adversely affecting the TiO 2, can be reproduced by a simple operation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 酸化チタン薄膜表面におけるOMTS(Octam
ethyltrisiloxane)の吸着特性を示す図である。
FIG. 1 OMTS (Octam) on the surface of titanium oxide thin film
FIG. 3 is a graph showing the adsorption characteristics of ethyltrisiloxane).

【図2】 紫外線照射による光触媒反応の進行に伴うO
MTS濃度の変化とCO 2濃度の変化を示すグラフであ
る。
[Fig. 2] O accompanying the progress of photocatalytic reaction by ultraviolet irradiation
Changes in MTS concentration and CO Two5 is a graph showing a change in concentration.
You.

【図3】 OMTSを注入してからそれがなくなるまで
のサイクル(1サイクル)を5回繰り返したときのOM
TS濃度の変化を示すグラフである。
FIG. 3 shows the OM when the cycle (1 cycle) from the injection of OMTS to its disappearance (1 cycle) is repeated 5 times
It is a graph which shows the change of TS concentration.

【図4】 光照射前後のTiOの表面状態をXPSで
測定した結果を示すグラフであり、特に、図4(a)は光
照射前後Si2pのピークの変化を示すグラフであり、
図4(b)は光照射前後O1sピークの変化を示すグラフで
ある。
FIG. 4 is a graph showing the result of XPS measurement of the surface state of TiO 2 before and after light irradiation, and in particular, FIG. 4 (a) is a graph showing a change in the peak of Si2p before and after light irradiation;
FIG. 4B is a graph showing a change in the O1s peak before and after light irradiation.

【図5】 失活した酸化チタン薄膜が純水および異なる
pHのNaOH溶液中で処理したものについて、その処
理前後のSi2p (図5(a))およびO1s (図5
(b))のXPSスペクトルを示したグラフである。
FIG. 5 shows a deactivated titanium oxide thin film treated with pure water and a NaOH solution having a different pH, before and after the treatment with Si2p (FIG. 5 (a)) and O1s (FIG. 5).
It is the graph which showed the XPS spectrum of (b)).

【図6】 pH12のNaOH溶液中で20分間程度処
理されたTiO薄膜について光照射を行い、OMTS
を光分解したときのOMTS濃度の変化とCO2濃度の
変化を示すグラフである。
FIG. 6 shows a TiO 2 thin film treated for about 20 minutes in a NaOH solution having a pH of 12 and irradiated with light to obtain an OMTS.
5 is a graph showing a change in OMTS concentration and a change in CO 2 concentration when the compound is photolyzed.

【図7】 TiO薄膜の光触媒活性の回復(再生)に
ついて、基質をOMTSからメチレンブルーに代えて行
った実験の結果を示すグラフである。グラフ中、1(黒
四角)は新品の酸化チタン薄膜を使用した場合の光照射
時間に対するメチレンブルー濃度の変化を示すプロット
であり、2(黒丸)はSiOにより失活した酸化チタ
ン薄膜を使用した場合の光照射時間に対するメチレンブ
ルー濃度の変化を示すプロットであり、3(白抜き四
角)はpH12のNaOH水溶液処理により再生された
酸化チタン薄膜を使用した場合の光照射時間に対するメ
チレンブルー濃度の変化を示すプロットである。
FIG. 7 is a graph showing the results of an experiment performed on the recovery (regeneration) of the photocatalytic activity of a TiO 2 thin film by changing the substrate from OMTS to methylene blue. In the graph, 1 (black square) is a plot showing the change in methylene blue concentration with respect to light irradiation time when a new titanium oxide thin film was used, and 2 (black circle) used a titanium oxide thin film inactivated by SiO 2 . 3 is a plot showing a change in methylene blue concentration with respect to light irradiation time in the case where 3 (open square) indicates a change in methylene blue concentration with respect to light irradiation time when a titanium oxide thin film regenerated by treating with an aqueous NaOH solution at pH 12 is used. It is a plot.

【図8】 pH12のNaOH水溶液による処理前後の
酸化チタン薄膜表面の状態を示すAFM像を示したもの
である(図8(a)はNaOH水溶液処理前のもので、
図8(b)は処理後のものである)。
FIG. 8 is an AFM image showing the state of the surface of the titanium oxide thin film before and after the treatment with the NaOH aqueous solution having a pH of 12 (FIG. 8A shows the state before the NaOH aqueous solution treatment;
FIG. 8B shows the state after the processing.

【図9】 光触媒反応を行うための実験系を示すブロッ
ク図である。
FIG. 9 is a block diagram showing an experimental system for performing a photocatalytic reaction.

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Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ケイ素化合物の分解に供されて失活をし
たTiO光触媒の再生方法であって、当該失活をした
TiO光触媒をpH12以上の塩基性溶液で洗浄をす
ることにより当該失活をしたTiO光触媒の再生を行
う方法。
1. A method for regenerating a TiO 2 photocatalyst deactivated by being subjected to decomposition of a silicon compound, wherein the deactivated TiO 2 photocatalyst is washed with a basic solution having a pH of 12 or more. A method for regenerating activated TiO 2 photocatalyst.
【請求項2】 前記洗浄が、機械的な攪拌を伴う、前記
塩基性溶液中への浸漬であることを特徴とする請求項1
記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the washing is immersion in the basic solution with mechanical stirring.
The described method.
【請求項3】 ケイ素化合物の分解に供されて失活をし
たTiO光触媒の再生をするにあたって、pH12の
間でpHを変化させることにより再生速度・再生度合を
調整する方法。
3. A method of adjusting a regeneration speed and a regeneration degree by changing a pH between pH 12 when regenerating a TiO 2 photocatalyst deactivated by being subjected to decomposition of a silicon compound.
【請求項4】 更に、温度を変化させることにより再生
速度・再生度合を調整する請求項3記載の方法。
4. The method according to claim 3, further comprising adjusting a reproduction speed and a reproduction degree by changing a temperature.
【請求項5】 前記ケイ素化合物が、有機ケイ素化合
物、シリコーン、またはシリコーンから発生したケイ素
系有機ガスのいずれかであることを特徴とする請求項1
から4いずれか記載の方法。
5. The method according to claim 1, wherein the silicon compound is one of an organic silicon compound, silicone, and a silicon-based organic gas generated from silicone.
5. The method according to any one of to 4 above.
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