JP2001183359A - 光触媒層の活性評価方法 - Google Patents

光触媒層の活性評価方法

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JP2001183359A
JP2001183359A JP36819799A JP36819799A JP2001183359A JP 2001183359 A JP2001183359 A JP 2001183359A JP 36819799 A JP36819799 A JP 36819799A JP 36819799 A JP36819799 A JP 36819799A JP 2001183359 A JP2001183359 A JP 2001183359A
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alcohol
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Hidenobu Hiyama
英伸 樋山
Hiroto Shin
博人 進
Ko Sasaki
香 佐々木
Shigeo Imai
茂雄 今井
Hiroaki Kuno
裕明 久野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】精度の良い活性評価を容易に行い得る光触媒層
の活性評価方法を提供する。 【解決手段】光触媒を含む光触媒層3上に低級アルコー
ルを有する有機層4を形成し、有機層4を介して光触媒
層3に紫外線を照射する。この後、水の接触角により光
触媒層3の活性を評価する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光触媒層の活性評価
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】空気が存在する環境下において、紫外線
がTiO2等の光触媒に照射されると、光触媒に吸着し
ている悪臭成分等としての有機化合物が分解されること
が知られている。このため、光触媒の性質を利用した様
々な態様の部材が開発されつつある。例えば、このよう
な部材として、表面に光触媒を含む光触媒層が形成され
たタイルがあり、これはトイレや厨房といった汚れやす
い家屋の床材や壁材として用いられている。
【0003】そして、このような部材における光触媒層
の活性評価方法としては、一般には、まずその光触媒層
に汚れを付着させた後、その光触媒層に紫外線を照射
し、その汚れがどのように分解されるかを測定すること
がなされている。例えば、光触媒層に汚れとしてアンモ
ニアやメチルメルカプタン等のガスを付着させた後、そ
の光触媒層に紫外線を照射し、ガスクロマトグラフによ
ってそのガスの濃度変化を経時的に測定する方法が行わ
れている。また、他の光触媒層の活性評価方法として
は、光触媒層に細菌を付着させた後、その光触媒層に紫
外線を照射し、その細菌の生存率を測定する方法も行わ
れている。さらに、光触媒層にメチレンブルー等の有色
色素を付着させた後、その光触媒層に紫外線を照射し、
吸光光度計や色差計等によって光度又は色差を測定する
方法や、光触媒層にサラダ油等の油脂を付着させた後、
その光触媒層に紫外線を照射し、その光触媒層を有する
試料の質量差を測定する方法も行われている。
【0004】また、特開平7−191011号公報又は
特開平8−338808号公報に開示されている方法で
は、ヨウ化カリウム或いは塩化カリウム等のハロゲン化
アルカリ水溶液を光触媒層に付着している。そして、紫
外線がこの光触媒層に照射される前後のハロゲン化アル
カリ水溶液のpH測定を行うことによって、光触媒層の
活性評価が行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の光
触媒層の活性評価方法では、評価方法の設備等にコスト
を要したり、活性評価に長時間を要する等、精度の良い
活性評価を容易に行い難いという問題を抱えていた。例
えば、上記記載のガスクロマトグラフによってガスの濃
度変化を経時的に測定する方法では、測定装置が高価で
あり、かつその装置1台に対して1つの試料しか測定で
きない。また、光触媒層に付着した細菌の生存率を測定
する方法では、試料に含まれる光触媒以外の金属の抗菌
力によっても細菌が死滅するので、光触媒自体の精度の
良い活性評価を行い難い。さらに、光触媒層に付着した
メチレンブルー等の有色色素の光度や色差を測定する方
法では、有色色素と同色の試料を用いた場合、その測定
が困難となってしまう。また、光触媒層にサラダ油等の
油脂を付着して試料の質量を測定する方法では、試料の
上に一様に油脂を付着させることが困難であり、ひいて
は測定値のばらつきが大きくなるため、精度の良い活性
評価が行われにくい。
【0006】また、上述した公報に開示されている方法
によって光触媒層の活性評価方法を行ったとしても、こ
の方法では、ヨウ化カリウム或いは塩化カリウム等のハ
ロゲン化アルカリ水溶液を必要とするため、評価に要す
るコストの低廉化に関しては十分なものとはいえない。
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであ
り、精度の良い活性評価を容易に行い得る光触媒層の活
性評価方法を提供することを課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の光触媒層の活性
評価方法は、光触媒を含む光触媒層上にアルコールを有
する有機層を形成する第1工程と、該有機層を介して該
光触媒層に紫外線を照射する第2工程と、該光触媒層の
活性を評価する第3工程と、からなることを特徴とす
る。
【0008】本発明の活性評価方法では、まず第1工程
として、光触媒を含む光触媒層上にアルコールを有する
有機層を形成する。ここで、光触媒とは紫外線の照射に
より有機物を分解できる触媒であり、具体的には、二酸
化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ
(SnO2)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、硫化亜鉛
(ZnS)、ルテニウム錯体[Ru(bpy)32+
が知られている。よく用いられるTiO2としては、ア
ナターゼ型のものと、ルチル型のものとがあり、いづれ
も光触媒として機能する。光触媒層はこれら光触媒を含
んで構成されており、他にAg、Cu、Zn等の抗菌金
属を含むこともできる。この光触媒層は硫化チタン(T
iS2)を塗膜形成した後に熱分解する方法、アルコキ
シド等の有機チタン化合物を塗膜形成した後に熱分解す
る方法、粉末TiO2をバインダーに混合し、塗膜形成
する方法、金属チタンを酸化することにより二酸化チタ
ン被膜を形成する方法、真空装置中で付着させる方法等
によって形成することができる。
【0009】かか光触媒層上に形成する有機層はアルコ
ールを有する。アルコールとしては、1価のものの他、
2価以上の多価のもの、具体的にはメチルアルコール、
エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−プロ
ピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチ
ルアルコール、ペンチルアルコール、ヘキサノール、ヘ
プタノール、オクタノール等を採用することができる。
【0010】アルコールとしては、メチルアルコール、
エチルアルコール、ブチルアルコール、プロピルアルコ
ール、ペンチルアルコール等の5価以下の低級アルコー
ルを採用することが好ましい。低級アルコールは気化又
は分解されやすい性質をもつため、光触媒層の活性評価
を短時間で行うことができるからである。また、低級ア
ルコールは低コストであるため、安価に活性評価を行う
ことができる。
【0011】また、アルコールを構成する水酸基以外の
部分(例えばメチルアルコール、エチルアルコール等の
アルキル基)はある程度炭素数の大きなものであること
が好ましい。このため、メチルアルコールよりもエチル
アルコール、ブチルアルコール等を採用することが好ま
しい。アルコールを構成する水酸基以外の部分の炭素数
が小さければ、そのアルコールの存在による疎水性とそ
のアルコールの分解後の親水性との変化が小さく、測定
が困難になるからである。
【0012】このアルコールを有する有機層は、光触媒
層をアルコールを含む液体内に浸漬したり、光触媒層上
にアルコールを含む液体を滴下したり、光触媒層上にア
ルコールを含む液体をはけ等で塗布したり、光触媒層上
にアルコールを噴霧器等によって噴霧したり等、種々の
方法によって形成することができる。光触媒層をアルコ
ールを含む液体内に浸漬する場合には、光触媒層上にア
ルコールが有機層として十分に化学吸着されるようにす
るため、15〜60分間浸漬することが好ましい。
【0013】第2工程では、その有機層を介して光触媒
層に紫外線を照射する。紫外線は、石英水銀灯、炭素ア
ーク灯、花火放電、水素又は希ガスの放電管等による紫
外線ランプ等を用いることで容易に作り出すことができ
る。また、紫外線透過ガラスに太陽光を透過して用いて
も良いし、太陽光をそのまま用いても良い。そして、第
3工程として、光触媒層の活性を評価する。この第3工
程は水の接触角により行うことが好ましい。こうであれ
ば、単に水を用いるだけであり、測定に高価な装置を用
いる必要なく、再現性のよい結果が得られるため、安価
であり、簡易かつ高精度に判断できる。このため、高価
な測定装置を使って試料を一つずつ測定する必要がない
ので、容易に評価することもできる。また、床材として
既に施工した部材であっても水の接触角を容易に測定で
きることから、活性の低下に伴う再処理の必要性の判断
も容易に行い得る。
【0014】したがって、本発明の光触媒層の活性評価
方法によれば、精度の良い活性評価を容易に行うことが
できる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施形
態を図1〜19を参照しつつ説明する。 (実施形態)本実施形態の光触媒層の活性評価方法で
は、図1〜3に示すように、外装用磁器質タイルを用い
た。このタイルは素地1上に釉薬層2を有している。こ
の釉薬層2上にチタニウムテトライソプロポキシド溶液
を薄く塗膜形成し、この後、これを乾燥後、450°C
で60分間加熱した。ここで、実施例1ではTiO2
ロイドとしてアナターゼ型のものを用い、実施例2では
TiO2コロイドとしてルチル型のものを用いた。こう
して、釉薬層2上に光触媒としてのTiO2からなる光
触媒層3を形成する。なお、図1は釉薬層2の全表面に
光触媒層3を被覆した状態を示し、図2は釉薬層2の一
部表面に光触媒層3を被覆した状態を示し、図3は釉薬
層2内に光触媒層3が存在している状態を示す(以下、
図4〜6、図7〜9、図10〜12、図13〜15及び
図16〜18も同様である。)。
【0016】まず、光触媒層3の表面を洗浄するため、
加熱処理を行った。すなわち、光触媒層3が相変化を起
こす600°C以下の温度として、毎分10°Cで45
0°Cまで昇温する加熱処理を行った。これにより、図
4〜6に示すように、光触媒層3は釉薬層2とともに水
酸基を表面に露出することとなると考えられる。この
後、第1工程として、低級アルコールとしてのエチルア
ルコールを用意した。そして、光触媒層3上にエチルア
ルコールが有機層4として十分に化学吸着するようにす
るため、そのタイルをエチルアルコール内に60分間浸
漬した。このとき、光触媒層3上に有機層4を均一に形
成するため、これを減圧脱気雰囲気下で行った。
【0017】そして、このタイルをエチルアルコール内
から引き上げた後、デシケータ内に60分間放置した。
これにより、光触媒層3に付着した過剰な有機層4を除
去し、乾燥させた。なお、有機層4が乾燥する間、光触
媒層3に可視光中の紫外線が照射されることによって有
機層3が分解されることを防ぐため、上述した一連の作
業を暗室内で行った。
【0018】こうして、図7〜9に示すように、光触媒
層3上に有機層4を形成した。これにより、図10〜1
2に示すように、光触媒層3が釉薬層2とともに表面に
有する水酸基に有機層4が吸着するものと考えられる。
次いで、第2工程として、デシケータ内からそのタイル
を取り出し、図13〜15に示すように、有機層4を介
して光触媒層3に紫外線照射ランプであるブラックライ
ト5により一定時間紫外線を照射した。このとき、照射
時間(分)にかかわらず、紫外線の光量は2(mW/c
2)とした。これにより、図16〜18に示すよう
に、光触媒層3が活性化して有機層4の一部が分解さ
れ、その一部の水酸基が露出するものと考えられる。
【0019】この後、第3工程として、紫外線の照射
後、光触媒層3(厳密に言えば、有機層4が残存してい
ることもあるため、有機層4、光触媒層3及び釉薬層
2)上に水滴を滴下し、この水滴と光触媒層3との接触
角(°)を測定した。他方、比較例として、光触媒層3
を形成しないタイルを用意し、これについて上記実施例
1、2と同様に第1〜3工程を行った。
【0020】こうして、実施例の水の接触角と比較例の
水の接触角との差から光触媒層の活性を評価した。 (評価)上述した実施例1、2と比較例とにおける紫外
線の照射時間(分)と接触角(°)との関係を図19に
示す。ここで、接触角が小さいほど親水性を有してお
り、光触媒層としての活性が大きいと判断することがで
きる。
【0021】図19より、実施例1、2の接触角は比較
例の接触角より低いことがわかる。これは、TiO2
らなる光触媒層3上の有機層4を構成するエチルアルコ
ールが紫外線によって分解されているからである。こう
して、本実施形態では、エチルアルコールとしての低級
アルコールを使用することで、光触媒層3の活性評価を
短時間で行うことができた。また、エチルアルコールは
低コストであるため、容易に活性評価を行うことができ
た。また、光触媒層3の活性評価を水の接触角の経時変
化により行うことで、紫外線による光触媒層3上の有機
層4の経時的な分解を明確に判断できる。このため、高
価な測定装置を使って試料を一つずつ測定する必要がな
いので、容易に評価することができた。
【0022】したがって、実施形態の光触媒層の活性評
価方法によれば、精度の良い活性評価を容易に行うこと
ができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の活性評価方法に係り、釉薬層の全表
面に光触媒層を被覆した状態を示すタイルの模式断面図
である。
【図2】実施形態の活性評価方法に係り、釉薬層の一部
表面に光触媒層を被覆した状態を示すタイルの模式断面
図である。
【図3】実施形態の活性評価方法に係り、釉薬層内に光
触媒層が存在している状態を示すタイルの模式断面図で
ある。
【図4】実施形態の活性評価方法に係り、釉薬層の全表
面に光触媒層を被覆した状態を示すタイルの模式構造図
である。
【図5】実施形態の活性評価方法に係り、釉薬層の一部
表面に光触媒層を被覆した状態を示すタイルの模式構造
図である。
【図6】実施形態の活性評価方法に係り、釉薬層内に光
触媒層が存在している状態を示すタイルの模式構造図で
ある。
【図7】実施形態の活性評価方法に係り、有機層を形成
した後の図1のタイルの模式断面図である。
【図8】実施形態の活性評価方法に係り、有機層を形成
した後の図2のタイルの模式断面図である。
【図9】実施形態の活性評価方法に係り、有機層を形成
した後の図3のタイルの模式断面図である。
【図10】実施形態の活性評価方法に係り、有機層を形
成した後の図4のタイルの模式構造図である。
【図11】実施形態の活性評価方法に係り、有機層を形
成した後の図5のタイルの模式構造図である。
【図12】実施形態の活性評価方法に係り、有機層を形
成した後の図6のタイルの模式構造図である。
【図13】実施形態の活性評価方法に係り、紫外線を照
射した後の図7のタイルの模式断面図である。
【図14】実施形態の活性評価方法に係り、紫外線を照
射した後の図8のタイルの模式断面図である。
【図15】実施形態の活性評価方法に係り、紫外線を照
射した後の図9のタイルの模式断面図である。
【図16】実施形態の活性評価方法に係り、紫外線を照
射した後の図10のタイルの模式構造図である。
【図17】実施形態の活性評価方法に係り、紫外線を照
射した後の図11のタイルの模式構造図である。
【図18】実施形態の活性評価方法に係り、紫外線を照
射した後の図12のタイルの模式構造図である。
【図19】実施形態の活性評価方法に係り、紫外線の照
射時間と水の接触角との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
2…釉薬層 3…光触媒層 4…有機層 5…ブラックライト(紫外線照射ランプ)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 香 愛知県常滑市鯉江本町5丁目1番地 株式 会社イナックス内 (72)発明者 今井 茂雄 愛知県常滑市鯉江本町5丁目1番地 株式 会社イナックス内 (72)発明者 久野 裕明 愛知県常滑市鯉江本町5丁目1番地 株式 会社イナックス内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光触媒を含む光触媒層上にアルコールを有
    する有機層を形成する第1工程と、 該有機層を介して該光触媒層に紫外線を照射する第2工
    程と、 該光触媒層の活性を評価する第3工程と、からなること
    を特徴とする光触媒層の活性評価方法。
  2. 【請求項2】第3工程は水の接触角により行うことを特
    徴とする請求項1記載の光触媒層の活性評価方法。
  3. 【請求項3】アルコールは低級アルコールであることを
    特徴とする請求項1又は2記載の光触媒層の活性評価方
    法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006077169A1 (de) * 2005-01-24 2006-07-27 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Messvorrichtung und messverfahren zum messen photokatalytischer aktivität einer photokatalytischen schicht
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JP2010243222A (ja) * 2009-04-02 2010-10-28 Hitachi High-Technologies Corp 自動分析装置

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