JP2001248024A - Hollow ceramic fiber product and method for producing the same - Google Patents

Hollow ceramic fiber product and method for producing the same

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JP2001248024A
JP2001248024A JP2000056075A JP2000056075A JP2001248024A JP 2001248024 A JP2001248024 A JP 2001248024A JP 2000056075 A JP2000056075 A JP 2000056075A JP 2000056075 A JP2000056075 A JP 2000056075A JP 2001248024 A JP2001248024 A JP 2001248024A
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fiber
ceramic
organic
hollow fiber
producing
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Hiroaki Imai
宏明 今井
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Keio University
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Keio University
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/38Fibrous materials; Whiskers
    • C04B14/46Rock wool ; Ceramic or silicate fibres
    • C04B14/4681Titanates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/0081Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as catalysts or catalyst carriers

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To apply a functional ceramic to catalyst carriers, catalysts, photocatalysts, sensors, oxide conductors, etc., and improve efficiency by increasing a specific surface area and enhance the degree of freedom of the shape of a product. SOLUTION: This method for producing a ceramic hollow fiber product is to soak an organic fiber such as raw cotton, raw wool, woven fabric, knit fabric, synthetic fiber paper, nonwoven fabric or the like in a solution containing a metal compound to be a precursor, form a metal oxide film having >=0.1 μm thickness around a hydrophilic peripheral surface of the organic fiber by hydrolysis, etc., subsequently, remove the organic fiber by baking, etc., and obtain the ceramic hollow fiber product in which hollow holes corresponding to the shape of the organic fiber are formed.

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、セラミックス繊維
製品、特に、光触媒、センサー、酸化物導電体などとし
て有用なセラミックス中空繊維製品または中空繊維を骨
格とするセラミックス多孔体およびそれらの製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic fiber product, in particular, a ceramic hollow fiber product or a ceramic porous material having a hollow fiber skeleton useful as a photocatalyst, a sensor, an oxide conductor or the like, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】セラミックスは、耐熱性、耐摩耗性、耐
薬品性などに優れており、触媒担体、触媒、光触媒、セ
ンサーなど各種の機能性用途に使用されている。これら
の用途では、通常は、膜状か、比表面積を大きくするた
めに粉体状にして使用されるので、形状の任意性に乏し
い。また、一般に、セラミックスは、脆く加工性に乏し
いなどの短所がある。
2. Description of the Related Art Ceramics are excellent in heat resistance, abrasion resistance, chemical resistance and the like, and are used for various functional applications such as catalyst carriers, catalysts, photocatalysts, and sensors. In these applications, they are usually used in the form of a film or in the form of a powder in order to increase the specific surface area. In addition, ceramics generally have disadvantages such as brittleness and poor workability.

【0003】そこで、柔軟性や可撓性が要求される用途
においては、セラミックスファイバーが用いられてい
る。セラミックスファイバーとしては、シリカ繊維など
のガラス繊維、炭化ケイ素繊維、ボロン繊維、アルミナ
繊維などが古くから知られている。
[0003] Therefore, ceramic fibers are used in applications requiring flexibility and flexibility. As ceramic fibers, glass fibers such as silica fibers, silicon carbide fibers, boron fibers, and alumina fibers have been known for a long time.

【0004】最近、酸化チタンが光分解反応の触媒とし
て注目され、水中、空気中の有害物質や悪臭物質の分
解、殺菌や、各種物品の表面汚染防止など広範に実用化
が進んできており、酸化チタン粉末や被膜の形態で使用
されている。
[0004] Recently, titanium oxide has attracted attention as a catalyst for the photolysis reaction, and has been widely used in various fields such as decomposition and sterilization of harmful substances and odorous substances in water and air, and prevention of surface contamination of various articles. It is used in the form of titanium oxide powder or coating.

【0005】酸化チタンをフェルト状、綿状物、織布な
どの多孔体形態としてフイルターとして使用する例も知
られているが、通常、繊維が絡んだような多孔体は、触
媒などの粒子をバインダ−とともに無機繊維や有機繊維
の表面に塗布して担持させ、これをフイルター状などに
成形している(特開平11−47558号公報)。
[0005] It is known that titanium oxide is used as a filter in the form of a porous material such as a felt, cotton, or woven fabric. However, a porous material in which fibers are entangled usually involves particles such as a catalyst. It is applied to the surface of an inorganic fiber or an organic fiber together with a binder to be carried, and is formed into a filter or the like (Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-47558).

【0006】酸化チタン自体を繊維化したものも開発さ
れており、例えば、特開平9−276705公報には、
BET比表面積が10m2 /g以上であるアナターゼの
結晶形を有するチタニア繊維が開示されている。このチ
タニア繊維の製造法としては、ポリメタロキサンを含む
紡糸液を用いて紡糸し、焼成する方法やゾル−ゲル法が
示されている。
[0006] Fibers of titanium oxide itself have also been developed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-276705 discloses that
A titania fiber having a crystal form of anatase having a BET specific surface area of 10 m 2 / g or more is disclosed. As a method for producing the titania fiber, a method of spinning using a spinning solution containing a polymetalloxane and firing, and a sol-gel method are disclosed.

【0007】さらに、電気伝導性があり、液晶素子用透
明電極やガスセンサ−として用いられる2酸化スズに関
しても、紡糸法により多結晶性または非晶性ファイバ−
を製造する方法が知られている(例えば、特開平11−
349326号公報)。
[0007] Further, tin oxide, which is electrically conductive and is used as a transparent electrode for a liquid crystal element or a gas sensor, is also made of a polycrystalline or amorphous fiber by a spinning method.
There is known a method for producing (for example,
349326).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】酸化チタンは、粉体、
板状粉体、ナノチューブ、薄膜、多孔体、長繊維など種
々の形態が知られている。しかし、粉体のコーティング
では形状の自由度が小さく、フイルターとしては使えな
い。酸化チタン粉末を繊維にまぶすと比表面積が小さく
繊維が劣化する。担体として有機物を用いると紫外線照
射により有機物が分解されるので、光触媒効果が十分に
発揮できない。薄膜として用いると膜の表面のみが光触
媒として機能するだけで、効率が悪い。
The titanium oxide is a powder,
Various forms such as a plate-like powder, a nanotube, a thin film, a porous body, and a long fiber are known. However, powder coating has a small degree of freedom in shape and cannot be used as a filter. Spraying the titanium oxide powder on the fibers reduces the specific surface area and degrades the fibers. When an organic substance is used as a carrier, the organic substance is decomposed by ultraviolet irradiation, so that the photocatalytic effect cannot be sufficiently exhibited. When used as a thin film, only the surface of the film functions as a photocatalyst, and the efficiency is poor.

【0009】また、酸化スズは、薄膜として用いられる
他に導電性ペイントに含有させる粉体、針状粉体の形態
が知られているが、これらを用いた粉体塗料、粉体混合
ポリマ−は高抵抗である。
[0009] Tin oxide is known to be used as a thin film and in the form of powder or acicular powder to be contained in a conductive paint. Powder coatings and powder-mixed polymers using these are known. Has high resistance.

【0010】このように、セラミックスは、薄膜では比
表面積が小さく、粉体は取り扱いが面倒で困難である。
また、セラミックスファイバーは、一般に、原料を溶融
して、紡糸法などにより繊維化する方法が採用されてお
り高コストであるとともに、高融点の材料系には適用困
難であった。さらに、複雑な構造の繊維成形体を製造す
る場合には、繊維をフェルト状などに加工する方法も知
られているが、紡糸、切断、成形など工程が多く、高コ
ストとなる。
As described above, ceramics have a small specific surface area in the case of a thin film, and powder is difficult and difficult to handle.
Further, ceramic fibers generally employ a method in which a raw material is melted and formed into fibers by a spinning method or the like, which is expensive and difficult to apply to a material system having a high melting point. Further, in the case of producing a fiber molded body having a complicated structure, a method of processing the fiber into a felt shape or the like is also known, but it involves many steps such as spinning, cutting, and molding, resulting in high cost.

【0011】これらの機能性セラミックスを触媒担体、
触媒、光触媒、センサーなどへ応用し、効率を向上させ
るには、製品形状の自由度を向上させる必要がある。こ
のため、例えば、複雑な微細骨格を有し、可撓性のセラ
ミックス構造体の製造方法として、天然または合成高分
子多孔質、例えば紙、スポンジ、ポリプロピレンフォー
ム、多孔質ポリマーなどからなる基材に金属アルコキシ
ドの溶液を含浸させ、ついでこの金属アルコキシドの溶
液を含浸した基材を焼成し、焼成によって基材を焼失さ
せる方法が知られている(特開平7−187846号公
報、特開平8−34680号公報)が、アルコキシドを
マイクロポア内に含浸させるのは非常に困難であり、ま
た、焼成時の収縮などにより所望の形状を得ることも困
難である。
These functional ceramics are used as catalyst carriers,
In order to improve the efficiency by applying it to catalysts, photocatalysts, sensors, etc., it is necessary to improve the degree of freedom of the product shape. For this reason, for example, as a method for producing a flexible ceramic structure having a complex fine skeleton, a natural or synthetic polymer porous material, such as paper, sponge, polypropylene foam, a substrate made of a porous polymer, etc. There is known a method in which a metal alkoxide solution is impregnated, a base material impregnated with the metal alkoxide solution is fired, and the base material is burned off by firing (JP-A-7-187846, JP-A-8-34680). However, it is very difficult to impregnate the micropores with the alkoxide, and it is also difficult to obtain a desired shape due to shrinkage during firing.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、セラミッ
クスの低温合成とミクロからマクロな形態制御が可能な
セラミックスの製造法について、鋭意研究開発を進めた
結果、従来の紡糸法を用いることなく、酸化チタン、2
酸化スズ、2酸化ケイ素などからなる比表面積が著しく
大きく、可撓性を有する中空セラミックス繊維および中
空繊維を骨格とするセラミックス多孔体を低温で製造で
きる方法を見出した。
Means for Solving the Problems The present inventors have intensively researched and developed a low-temperature synthesis of ceramics and a production method of ceramics capable of controlling micro to macro morphology. No, titanium oxide, 2
The present inventors have found a method capable of producing a hollow ceramic fiber having a remarkably large specific surface area composed of tin oxide, silicon oxide or the like and having flexibility at low temperature, and a ceramic porous body having a hollow fiber skeleton.

【0013】すなわち、本発明は、有機繊維の外周面に
前駆体となる金属化合物を含有する溶液から析出させた
0.1μm以上の厚さの金属酸化物からなり、該有機繊
維が除去されることにより内部に該有機繊維の形状に相
当する空孔が形成されて比表面積を高めたセラミックス
中空繊維製品である。
That is, the present invention comprises a metal oxide having a thickness of 0.1 μm or more deposited from a solution containing a metal compound as a precursor on the outer peripheral surface of an organic fiber, and the organic fiber is removed. This is a ceramic hollow fiber product in which pores corresponding to the shape of the organic fiber are formed inside, thereby increasing the specific surface area.

【0014】また、本発明は、有機繊維が、原綿、原
毛、織物、編物、合成繊維紙、または不織布であり、こ
れらの有機繊維の形状に相当する連続した空孔が形成さ
れた中空繊維を骨格とするセラミックス多孔体であるこ
とを特徴とする上記のセラミックス中空繊維製品であ
る。
The present invention also relates to a hollow fiber in which the organic fibers are raw cotton, raw wool, woven fabric, knitted fabric, synthetic fiber paper, or nonwoven fabric, and in which continuous pores corresponding to the shape of these organic fibers are formed. The ceramic hollow fiber product described above, which is a ceramic porous body having a skeleton.

【0015】また、本発明は、上記のセラミックス中空
繊維製品を中空短繊維状に破砕してペースト状にしたこ
とを特徴とするセラミックス中空繊維製品である。
Further, the present invention is a ceramic hollow fiber product obtained by crushing the above-mentioned ceramic hollow fiber product into a short hollow fiber to form a paste.

【0016】また、本発明は、 前駆体となる金属化合
物を含有する溶液に有機繊維を浸漬することにより有機
繊維の親水性外周面に前駆体化合物の0.1μm以上の
厚さの金属酸化物膜を形成した後、該有機繊維を除去す
ることにより内部に該有機繊維の形状に相当する空孔が
形成されたセラミックス中空繊維製品を製造する方法で
ある。
The present invention also relates to a metal oxide having a thickness of 0.1 μm or more of a precursor compound on a hydrophilic outer peripheral surface of an organic fiber by immersing the organic fiber in a solution containing a metal compound to be a precursor. This is a method for producing a ceramic hollow fiber product in which pores corresponding to the shape of the organic fiber are formed inside by removing the organic fiber after forming the film.

【0017】また、本発明は、前駆体となる金属化合物
がTi,Sn,Zr,Al,またはSiのハロゲン化
物、アルコキシド、硫酸塩、オキシ硫酸塩、硝酸塩、酢
酸塩、シュウ酸塩、またはチタン酸塩、スズ酸塩、アル
ミン酸塩、珪酸塩であり、繊維製品がチタニア、酸化ス
ズ、ジルコニア、アルミナ、またはシリカであることを
特徴とする上記のセラミックス中空繊維製品を製造する
方法である。
Further, according to the present invention, the metal compound serving as a precursor is a halide, alkoxide, sulfate, oxysulfate, nitrate, acetate, oxalate or titanium oxide of Ti, Sn, Zr, Al or Si. And a fiber product is titania, tin oxide, zirconia, alumina, or silica.

【0018】また、本発明は、前駆体となる金属化合物
を含有する溶液は、pH1〜3、25〜70℃のTiF
4 含有水溶液であり、繊維製品がチタニアであることを
特徴とする請求項4記載のセラミックス中空繊維製品を
製造する方法である。
Further, according to the present invention, the solution containing the metal compound serving as the precursor may be a TiF solution having a pH of 1 to 3 and 25 to 70 ° C.
The method for producing a ceramic hollow fiber product according to claim 4, wherein the aqueous solution contains 4 and the fiber product is titania.

【0019】また、本発明は、金属酸化物膜を形成した
後、加熱により金属酸化物膜の結晶性を高めるとともに
有機繊維を焼失させて空孔を形成することを特徴とする
上記のセラミックス中空繊維製品を製造する方法であ
る。
Further, the present invention is characterized in that after forming the metal oxide film, the crystallinity of the metal oxide film is increased by heating and the organic fibers are burned off to form pores. This is a method for producing fiber products.

【0020】また、本発明は、有機繊維として、原綿、
原毛、織物、編物、合成繊維紙、または不織布を用い、
これらの有機繊維の形状に相当する連続した空孔が形成
された中空繊維を骨格とするセラミックス多孔体を製造
することを特徴とする上記のセラミックス中空繊維製品
を製造する方法である。
[0020] The present invention also provides a method for producing an organic fiber, comprising: raw cotton;
Using raw wool, woven, knitted, synthetic fiber paper, or non-woven fabric,
A method for producing a ceramic hollow fiber product as described above, which comprises producing a ceramic porous body having a skeleton of hollow fibers having continuous pores corresponding to the shape of these organic fibers.

【0021】また、本発明は、上記の各方法により得ら
れたセラミックス中空繊維製品を短繊維状に破砕してペ
ースト状態とすることを特徴とするセラミックス中空繊
維製品を製造する方法である。
Further, the present invention is a method for producing a hollow ceramic fiber product, which comprises crushing the hollow ceramic fiber product obtained by each of the above methods into a short fiber to obtain a paste state.

【0022】本発明の方法は、化学溶液析出法と言われ
る方法を用いて有機繊維の外周面に金属酸化物膜を形成
する手段を用いるものである。従来から、基材表面に酸
化チタンなどの薄膜を形成する方法としては、CVD、
イオンプレーティング、スパッタリング方法、ゾルゲル
法などが知られているが、これらはいずれも高温におけ
る合成方法であり、有機繊維への外周面への均一な膜の
形成には適さない。
The method of the present invention uses means for forming a metal oxide film on the outer peripheral surface of an organic fiber by using a method called a chemical solution deposition method. Conventionally, as a method of forming a thin film such as titanium oxide on a substrate surface, CVD,
Although ion plating, a sputtering method, a sol-gel method, and the like are known, all of these methods are synthesis methods at a high temperature and are not suitable for forming a uniform film on an outer peripheral surface of an organic fiber.

【0023】本発明の方法は、水溶液からの加水分解等
による析出を利用するので、コットンやウールなどの天
然有機繊維や合成繊維の表面は親水性であることが必要
である。繊維自体が親水性を有しない場合は、公知の手
段により親水化処理を行えば良い。
Since the method of the present invention utilizes precipitation by hydrolysis or the like from an aqueous solution, it is necessary that the surface of natural organic fibers such as cotton and wool and synthetic fibers be hydrophilic. When the fiber itself does not have hydrophilicity, a hydrophilic treatment may be performed by a known means.

【0024】有機繊維の外周面に形成する膜厚は、0.
1μm未満であると焼成により有機繊維を除去する際に
金属酸化物の膜が収縮してねじれたりし、形状を維持で
きなくなる。膜の厚さは、浸漬時間に比例して増大する
が、酸化チタンの場合、触媒などの用途としては1〜2
μ程度が好ましい。膜の形成法として、ゾルのコーティ
ング法を用いた場合は、膜に有機物や水分が含まれてお
り金属酸化物の膜は縮んでくっついてしまい所望の形態
を得ることができない。焼成する方法にかえて有機繊維
を短時間で溶解しやすい溶液、例えば、アルカリ溶液、
有機溶媒中に浸漬して、有機繊維を溶解除去する方法を
採用することもできる。
The film thickness formed on the outer peripheral surface of the organic fiber is 0.1 mm.
If the thickness is less than 1 μm, the metal oxide film shrinks and twists when the organic fibers are removed by firing, and the shape cannot be maintained. The thickness of the film increases in proportion to the immersion time.
About μ is preferable. When a sol coating method is used as the film formation method, the film contains an organic substance or moisture, and the metal oxide film shrinks and adheres, so that a desired form cannot be obtained. Solution that easily dissolves organic fibers in a short time instead of firing method, for example, alkaline solution,
A method of immersing in an organic solvent to dissolve and remove the organic fibers can also be employed.

【0025】有機繊維に金属酸化物の膜を形成した後、
水溶液中から取り出し、適宜乾燥し、焼成して有機繊維
を焼失させる。金属酸化物の膜に破裂や膨れは生じない
で、有機繊維は、その外周面に形成された金属酸化物の
膜に存在する微孔や金属酸化物の膜によって被覆されて
いない有機繊維の先端部からガス化して消失する。
After forming the metal oxide film on the organic fiber,
It is taken out from the aqueous solution, dried appropriately, and fired to burn off the organic fibers. The metal oxide film does not rupture or swell, and the organic fibers are not covered with the micropores or metal oxide film present in the metal oxide film formed on the outer peripheral surface. Gasifies from the part and disappears.

【0026】したがって、得られたセラミックス繊維の
内部には、有機繊維の焼失により有機繊維の形状に相当
する外気に通じるマイクロメータスケールの空孔が短時
間で形成される。その中空連続孔の内表面は、織物や編
物を構成していた有機繊維の外表面を転写したものとな
り、その繊維の表面が粗いものであれば、粗い面とな
り、平滑な面であれば、平滑な面となるので、中空連続
孔の表面粗さは任意に調整できる。
Therefore, micrometer-scale holes corresponding to the shape of the organic fibers and communicating with the outside air are formed in a short period of time inside the obtained ceramic fibers. The inner surface of the hollow continuous hole becomes a transcript of the outer surface of the organic fiber constituting the woven or knitted fabric.If the surface of the fiber is rough, the surface becomes a rough surface. Since the surface becomes a smooth surface, the surface roughness of the hollow continuous hole can be arbitrarily adjusted.

【0027】本発明の方法において、有機繊維として、
原綿、原毛、織物、編物、合成繊維紙、または不織布な
どを用いると、これらの有機繊維を鋳型とし、その形状
に相当する連続した空孔が形成された中空繊維を骨格と
するセラミックス多孔体が形成され、外表面のみなら
ず、繊維の骨格の内部も外気に通じる表面が形成される
ので、比表面積を著しく増大させることができる。
In the method of the present invention, as the organic fiber,
When raw cotton, raw wool, woven fabric, knitted fabric, synthetic fiber paper, or non-woven fabric is used, a porous ceramic body having these organic fibers as a mold and hollow fibers having continuous pores corresponding to the shape as a skeleton is formed. As a result, a surface that communicates with the outside air is formed not only on the outer surface but also on the inside of the fiber skeleton, so that the specific surface area can be significantly increased.

【0028】したがって、原料を紡糸して繊維化する工
程を経ずに、例えば、フェルト、レース、綿などの形態
をした酸化チタン多孔体などを原料から直接製造するこ
とができる。また、酸化チタンの場合、例えばフッ化金
属塩を含有する水溶液を用いて、室温〜70℃程度の低
温で金属酸化物膜を形成するものであり、該水溶液に浸
漬し、所要時間放置するだけで必要とする膜厚が形成さ
れるので、作業効率に優れ、コスト的にも有利である。
また、液相析出法で作成した酸化チタンのアナターゼ型
酸化チタンの含有量が少ない場合、300〜500℃程
度に加熱したり、酸化スズの場合も結晶性を高めるため
に250〜1500℃程度に加熱しているが、これらの
加熱処理によって有機繊維を焼失させてもよい。
Therefore, for example, a titanium oxide porous body in the form of felt, lace, cotton, or the like can be directly produced from the raw material without passing through the step of spinning the raw material into fiber. In the case of titanium oxide, for example, an aqueous solution containing a metal fluoride salt is used to form a metal oxide film at a low temperature of room temperature to about 70 ° C., and the metal oxide film is simply immersed in the aqueous solution and left for a required time. Thus, the required film thickness is formed, so that the working efficiency is excellent and the cost is advantageous.
Further, when the content of anatase type titanium oxide in the titanium oxide prepared by the liquid phase deposition method is small, it is heated to about 300 to 500 ° C. Although heating is performed, the organic fibers may be burned out by these heat treatments.

【0029】このセラミックス中空繊維製品および中空
繊維を骨格とするセラミックス多孔体は、おし潰した
り、擂り潰したりして破砕すればペースト状の短繊維に
なり、これを担体に塗布して触媒などとして使用できる
が、2酸化スズの場合は、これを導電性塗料の成分とし
て用いると、同じ重量でも粉体の2酸化スズと比べて接
触面積が大きくなり導電性を向上できる。
The ceramic hollow fiber product and the ceramic porous body having the hollow fiber as a skeleton are crushed by crushing or crushing into short fibers in the form of a paste. However, in the case of tin dioxide, when this is used as a component of the conductive paint, the contact area becomes larger than that of powdered tin dioxide even with the same weight, so that the conductivity can be improved.

【0030】本発明の、セラミックス中空繊維製品およ
び中空繊維を骨格とするセラミックス多孔体がチタニア
である場合は、光触媒としての効率を高めることがで
き、ダイオキシンやNOxの分解触媒として有用であ
る。また、シリカの場合は、高い比表面積と低い圧力損
失を持つ触媒担体として有用である。
When the ceramic hollow fiber product and the ceramic porous body having a hollow fiber skeleton of the present invention are titania, the efficiency as a photocatalyst can be increased, and the catalyst is useful as a catalyst for decomposing dioxin and NOx. In the case of silica, it is useful as a catalyst carrier having a high specific surface area and a low pressure loss.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】低温水溶液からの析出に用いる金
属ハロゲン化物としては、TiF4 、SnF 2 、SiF
6 などを使用する。水溶液における加水分解反応は、例
えばTiF4、SnF2の場合、下記の式で示される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Gold used for deposition from low temperature aqueous solution
TiF as the genus halideFour, SnF Two, SiF
6Use such as. Hydrolysis reaction in aqueous solution is an example
For example, TiFFour, SnFTwoIs represented by the following equation.

【0032】 TiF4 +H2 O → Ti(OH)4 → TiO2 SnF2 +H2 O+O2 → Sn(OH)4 → Sn
2、 SnF2 を用いてSnO2 を形成する際に、SbF3
付加するとSbをドープしたSnO2 中空繊維を得るこ
とができる。
TiF 4 + H 2 O → Ti (OH) 4 → TiO 2 SnF 2 + H 2 O + O 2 → Sn (OH) 4 → Sn
When SbF 3 is added when forming SnO 2 using O 2 and SnF 2 , Sb-doped SnO 2 hollow fibers can be obtained.

【0033】例として、金属ハロゲン化物としてTiF
4 を用いる場合についてより詳しく説明すると、HCl
またはアンモニア水を脱イオン水に添加してpHを1〜
3に調整し、これにTiF4 を0.005〜0.1mo
l/lの濃度になるように溶解する。これらの条件を満
たしていないと良好な膜が析出しない。これを約1時間
攪拌する。有機繊維は必要に応じて、希硝酸、エタノー
ル、脱イオン水などで洗浄し、上記溶液を25〜70℃
の一定温度に保持して0.5〜260時間浸漬する。金
属酸化物の膜を形成した有機繊維は、好ましくは脱イオ
ン水で超音波を印加しながら室温で約10分洗浄する。
ついで空気中で60℃約30分電気炉で乾燥する。
As an example, TiF is used as a metal halide.
4 will be described in more detail.
Alternatively, add ammonia water to deionized water to adjust the pH to 1
3 to which TiF 4 was added in an amount of 0.005 to 0.1 mol.
Dissolve to a concentration of 1 / l. If these conditions are not satisfied, a good film will not be deposited. This is stirred for about 1 hour. The organic fibers are washed with dilute nitric acid, ethanol, deionized water or the like, if necessary, and the solution is heated at 25 to 70 ° C.
Immersion for 0.5 to 260 hours. The organic fiber having the metal oxide film formed thereon is preferably washed with deionized water at room temperature for about 10 minutes while applying ultrasonic waves.
Then, it is dried in an electric furnace at 60 ° C. for about 30 minutes in air.

【0034】乾燥後、同じ電気炉または別の電気炉で約
400〜600℃程度に加熱すると有機繊維は燃焼して
ガス化し消失する。これにより、セラミックス中空繊維
製品および中空繊維を骨格とするセラミックス多孔体が
得られる。結晶性が良くないTiF6水溶液を用いた場
合でもこの加熱により結晶性が向上する。
After drying, when heated to about 400 to 600 ° C. in the same electric furnace or another electric furnace, the organic fibers burn and gasify and disappear. Thereby, a ceramic hollow fiber product and a ceramic porous body having a hollow fiber as a skeleton are obtained. Even when a TiF 6 aqueous solution having poor crystallinity is used, the heating improves the crystallinity.

【0035】[0035]

【実施例】実施例1 pH調整のためにアンモニアを加えた水にTiF4
0.04Mになるように溶解し1時間攪拌した。この溶
液に織物の一種としてレースを浸漬して60℃で24時
間保持し、アナタ−ゼ型のチタニア膜を析出させた。チ
タニアを析出させたサンプルは、乾燥後、空気中500
℃で有機物を燃焼させて除去した。作製したチタニア
は、光学顕微鏡、SEM、X線回折などによって評価し
た。
EXAMPLES Example 1 TiF 4 was dissolved in water to which ammonia was added to adjust the pH to a concentration of 0.04M and stirred for 1 hour. Lace was immersed in this solution as a kind of woven fabric and kept at 60 ° C. for 24 hours to deposit an anatase-type titania film. The sample on which titania was precipitated was dried, and then dried in air.
The organics were removed by burning at ℃. The produced titania was evaluated by an optical microscope, SEM, X-ray diffraction and the like.

【0036】図1に、作製したチタニアの外面の光学顕
微鏡写真を示すように、得られたチタニアは、有機繊維
を除去した後もレースの編み目形状を保持しており、レ
ースの形状に相当する連続した外気へ通じる空孔が形成
された中空繊維を骨格とするアナターゼのみからなる多
孔体が得られた。
As shown in the optical micrograph of the outer surface of the produced titania in FIG. 1, the obtained titania retains the stitch shape of the lace even after removing the organic fibers, and corresponds to the shape of the lace. A porous body consisting only of anatase having a skeleton of hollow fibers in which pores communicating with the outside air were formed was obtained.

【0037】繊維を除去した後のチタニアは、図2に示
すように外径が約10μmであり、厚さ約1μmの膜の
内側は中空状であり、チタニア中空糸が作製されたこと
が分かる。このチタニアは弾性を有しており、手で軽く
押えても形状は復元した。
After removing the fibers, the titania had an outer diameter of about 10 μm as shown in FIG. 2, and the inside of the membrane having a thickness of about 1 μm was hollow, indicating that a titania hollow fiber was produced. . This titania has elasticity, and its shape was restored even if it was lightly pressed by hand.

【0038】実施例2 レースのかわりに天然コットンを用いた以外は実施例1
と同様にチタニアを析出させた。天然コットンを焼失さ
せたところ約6mg/cc(空孔率約99.8%)のコ
ットン状チタニアが得られた。このチタニアは弾性を有
しており、手で軽く押えても形状は復元した。
Example 2 Example 1 except that natural cotton was used instead of lace.
As above, titania was precipitated. When the natural cotton was burned, about 6 mg / cc (porosity of about 99.8%) of cotton-like titania was obtained. This titania has elasticity, and its shape was restored even if it was lightly pressed by hand.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によれば、比表面積の著しく大き
なセラミックス繊維が得られ、鋳型となる有機繊維の形
態を制御することにより高機能セラミックス多孔体を自
由に形態デザインすることが可能であるとともに、安価
に製造できる。
According to the present invention, ceramic fibers having an extremely large specific surface area can be obtained, and a high-performance ceramic porous body can be freely designed by controlling the form of the organic fiber used as a mold. In addition, it can be manufactured at low cost.

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

【図1】図1は、実施例1により作製したレースの形態
を有するチタニアの外面の図面代用の光学顕微鏡写真で
ある。
FIG. 1 is an optical micrograph as a substitute for a drawing of the outer surface of titania having the form of a lace produced according to Example 1.

【図2】図2は、有機繊維を除去したあとのチタニア繊
維の中空形状を示す図面代用の光学顕微鏡写真である。
FIG. 2 is an optical microscope photograph instead of a drawing showing a hollow shape of the titania fiber after removing the organic fiber.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有機繊維の外周面に前駆体となる金属化
合物を含有する溶液から析出させた0.1μm以上の厚
さの金属酸化物からなり、該有機繊維が除去されること
により内部に該有機繊維の形状に相当する空孔が形成さ
れて比表面積を高めたセラミックス中空繊維製品。
1. A metal oxide having a thickness of 0.1 μm or more deposited from a solution containing a metal compound serving as a precursor on the outer peripheral surface of an organic fiber. A ceramic hollow fiber product in which pores corresponding to the shape of the organic fiber are formed to increase the specific surface area.
【請求項2】 有機繊維が、原綿、原毛、織物、編物、
合成繊維紙、または不織布であり、これらの有機繊維の
形状に相当する連続した空孔が形成された中空繊維を骨
格とするセラミックス多孔体であることを特徴とする請
求項1記載のセラミックス中空繊維製品。
2. The method according to claim 1, wherein the organic fibers are raw cotton, raw wool, woven fabric, knitted fabric,
The ceramic hollow fiber according to claim 1, wherein the ceramic hollow fiber is a synthetic fiber paper or a nonwoven fabric, and is a ceramic porous body having a skeleton of a hollow fiber having continuous pores corresponding to the shape of the organic fiber. Product.
【請求項3】 請求項1または2記載のセラミックス中
空繊維製品を中空短繊維状に破砕してペースト状にした
ことを特徴とするセラミックス中空繊維製品。
3. A ceramic hollow fiber product, wherein the ceramic hollow fiber product according to claim 1 or 2 is crushed into a hollow short fiber to form a paste.
【請求項4】 前駆体となる金属化合物を含有する溶液
に有機繊維を浸漬することにより有機繊維の親水性外周
面に前駆体化合物の0.1μm以上の厚さの金属酸化物
膜を形成した後、該有機繊維を除去することにより内部
に該有機繊維の形状に相当する空孔が形成されたセラミ
ックス中空繊維製品を製造する方法。
4. A metal oxide film having a thickness of 0.1 μm or more of the precursor compound is formed on the hydrophilic outer peripheral surface of the organic fiber by immersing the organic fiber in a solution containing a metal compound to be a precursor. Then, a method for producing a ceramic hollow fiber product in which pores corresponding to the shape of the organic fiber are formed inside by removing the organic fiber.
【請求項5】 前駆体となる金属化合物がTi,Sn,
Zr,Al,またはSiのハロゲン化物、アルコキシ
ド、硫酸塩、オキシ硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、シュウ酸
塩、またはチタン酸塩、スズ酸塩、アルミン酸塩、珪酸
塩であり、繊維製品がチタニア、酸化スズ、ジルコニ
ア、アルミナ、またはシリカであることを特徴とする請
求項4記載のセラミックス中空繊維製品を製造する方
法。
5. The precursor metal compound is Ti, Sn,
A halide, alkoxide, sulfate, oxysulfate, nitrate, acetate, oxalate, or titanate, stannate, aluminate, or silicate of Zr, Al, or Si; 5. The method for producing a ceramic hollow fiber product according to claim 4, wherein the ceramic hollow fiber product is tin oxide, zirconia, alumina, or silica.
【請求項6】 前駆体となる金属化合物を含有する溶液
は、pH1〜3、25〜70℃のTiF4 含有水溶液で
あり、繊維製品がチタニアであることを特徴とする請求
項4記載のセラミックス中空繊維製品を製造する方法。
6. The ceramic according to claim 4 , wherein the solution containing the metal compound serving as a precursor is an aqueous solution containing TiF 4 at a pH of 1 to 25 and 25 to 70 ° C., and the textile is titania. A method for producing hollow fiber products.
【請求項7】 金属酸化物膜を形成した後、加熱により
金属酸化物膜の結晶性を高めるとともに有機繊維を焼失
させて空孔を形成することを特徴とする請求項4乃至6
のいずれかに記載のセラミックス中空繊維製品を製造す
る方法。
7. The method according to claim 4, wherein after forming the metal oxide film, the crystallinity of the metal oxide film is increased by heating, and the organic fibers are burned off to form pores.
The method for producing a ceramic hollow fiber product according to any one of the above.
【請求項8】 有機繊維として、原綿、原毛、織物、編
物、合成繊維紙、または不織布を用い、これらの有機繊
維の形状に相当する連続した空孔が形成された中空繊維
を骨格とするセラミックス多孔体を製造することを特徴
とする請求項4乃至7のいずれかに記載のセラミックス
中空繊維製品を製造する方法。
8. Ceramics using raw cotton, raw wool, woven fabric, knitted fabric, synthetic fiber paper or non-woven fabric as organic fibers, and having a skeleton of hollow fibers having continuous pores corresponding to the shape of these organic fibers. The method for producing a ceramic hollow fiber product according to any one of claims 4 to 7, wherein a porous body is produced.
【請求項9】 請求項1乃至8のいずれかに記載の方法
により得られたセラミック中空繊維製品を短繊維状に破
砕してペースト状とすることを特徴とするセラミックス
中空繊維製品を製造する方法。
9. A method for producing a hollow ceramic fiber product, wherein the hollow ceramic fiber product obtained by the method according to any one of claims 1 to 8 is crushed into a short fiber into a paste. .
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