JP2001286728A

JP2001286728A - 多孔質セラミックスの被膜により被覆した光触媒の製造方法

Info

Publication number: JP2001286728A
Application number: JP2000102459A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Futamura; 宏二村; Shigemi Imaizumi; 茂巳今泉; Koji Hayashi; 浩司林; Norio Yamashita; 典男山下; Toshimitsu Umemura; 俊光梅村; Hirofumi Sakurai; 広文桜井; Miyako Takahashi; 美弥子高橋
Original assignee: Taihei Chemicals Ltd; Taihei Chemical Industrial Co Ltd; Gifu Prefecture
Current assignee: Taihei Chemicals Ltd; Taihei Chemical Industrial Co Ltd; Gifu Prefecture
Priority date: 2000-04-04
Filing date: 2000-04-04
Publication date: 2001-10-16
Anticipated expiration: 2020-04-04
Also published as: JP4531920B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被膜に細孔をより均一に形成することがで
き、光触媒の機能を十分に維持することができるととも
に、光触媒を担時する有機素材の劣化を抑制することが
できる多孔質セラミックスの被膜により被覆した光触媒
の製造方法を提供する。【解決手段】被覆光触媒は光触媒と、その表面を被覆
するセラミックスの被膜とから構成されている。この被
膜はその全面に多数の細孔を有しており、これら細孔を
通して光触媒粒子の一部が外部に露出されている。この
被覆光触媒はセラミックスの前駆体である金属アルコキ
シドを多価アルコールを使用した親水化反応により親水
化して調製された膜材に対し、水及び光触媒を添加して
混合スラリーを調製し、この混合スラリーを噴霧乾燥さ
せて得た粉体を加熱焼成することにより製造されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、悪臭、空気中の
有害物質、汚れの分解除去、廃水処理、浄水処理、抗
菌、抗カビ等の環境浄化材料として用いられる多孔質セ
ラミックスの被膜により被覆した光触媒の製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、酸化チタン等の光触媒は光を照射
することで強力な酸化還元力を発揮し、消臭、水質浄
化、抗菌等の機能を発現させることが知られており、環
境浄化素材として広く使用されるとともに、現在、例え
ば繊維、塗料、合成樹脂等の有機素材への用途展開が見
込まれている。この光触媒はそのまま有機素材に応用す
ると有機素材までも分解してしまうため、有機素材に応
用する場合には光触媒の表面を多孔質セラミックスより
なる被膜で被覆したものが提案されている。

【０００３】この多孔質セラミックスの被膜により被覆
した光触媒を製造する際には、まずエタノール、メタノ
ール、イソプロパノール等の有機溶媒にセラミックスの
前駆体を溶解した後、これに界面活性剤を添加して分散
媒を調製する。次いで、この分散媒に光触媒を加えてボ
ールミル、サンドミル等により溶液中に均一に分散させ
た後、光触媒が分散された分散媒を酸又はアルカリ触媒
を含む水溶液に添加し、濾別して、乾燥後に加熱焼成す
ることにより多孔質セラミックスの被膜により被覆した
光触媒が製造される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した製
造方法においては有機溶媒を使用したことから乾燥時の
取り扱いが容易ではない。そこで、取り扱いが容易であ
り、高温で乾燥することができるため、溶媒に水を使用
することが提案されている。しかし、溶媒に水を使用し
た場合、セラミックスの前駆体の分散性が悪い、前駆体
が水中で急速な加水分解反応を起こす等の理由により被
膜の孔が不均一に形成されて、光触媒の機能を十分に発
揮できなかったり、光触媒を担時する有機素材を劣化さ
せたりするという問題があった。

【０００５】この発明は、このような従来技術に存在す
る問題点に着目してなされたものである。その目的とす
るところは、被膜に細孔をより均一に形成することがで
き、光触媒の機能を十分に維持することができるととも
に、光触媒を担時する有機素材の劣化を抑制することが
できる多孔質セラミックスの被膜により被覆した光触媒
の製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の多孔質セラミックスの被膜によ
り被覆した光触媒の製造方法の発明は、光触媒の表面
を、光触媒作用に対して不活性で、かつ多数の細孔を有
する多孔質セラミックスの被膜により被覆した光触媒の
製造方法であって、セラミックスの前駆体である金属ア
ルコキシドを多価アルコールを使用した親水化反応によ
り親水化して膜材を調製するとともに、この膜材に対し
て水と光触媒又は水に光触媒を混合してなるスラリーを
添加して混合スラリーを調製し、この混合スラリーを乾
燥させ、乾燥物を調製した後、この乾燥物を加熱焼成す
るものである。

【０００７】請求項２に記載の多孔質セラミックスの被
膜により被覆した光触媒の製造方法の発明は、請求項１
に記載の発明において、前記乾燥物は、混合スラリーを
噴霧乾燥装置を使用して噴霧乾燥することにより得られ
る粉末であるものである。

【０００８】請求項３に記載の多孔質セラミックスの被
膜により被覆した光触媒の製造方法の発明は、請求項１
又は請求項２に記載の発明において、前記混合スラリー
は、膜材とほぼ等量となるまで水又はスラリーを加える
場合の流速と比較して、その後に水又はスラリーを加え
る場合の流速が速くなるように設定したものである。

【０００９】請求項４に記載の多孔質セラミックスの被
膜により被覆した光触媒の製造方法の発明は、請求項１
から請求項３のいずれかに記載の発明において、前記乾
燥物を仕切り板によりその内部に複数の仕切室を区画形
成した焼成容器内に投入し、加熱焼成するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を、図
面に基づいて詳細に説明する。多孔質セラミックスの被
膜により被覆した光触媒はほぼ球状をなす光触媒と、光
触媒の表面を被覆する被膜とから構成されている。この
被膜はその全面に多数の細孔を有しており、これら細孔
を通して光触媒の一部が外部に露出されている。ここ
で、多孔質セラミックスの被膜により被覆した光触媒
を、これ以降は単に被覆光触媒と記載する。

【００１１】前記光触媒には優れた光触媒機能を有し、
化学的に安定で、かつ無害であるものが使用されてお
り、このような条件を満たす材料として、酸化チタン
（ＴｉＯ ₂)、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化鉄（Ｆｅ
₂Ｏ₃）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウ
ム（ＣｄＳｅ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ
₃）等が挙げられる。また、光触媒を導電性物質ととも
に使用することにより触媒効果が向上するため、光触媒
の表面に白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、
銀、銅、鉄、亜鉛等の金属を担持させるのがより好まし
い。

【００１２】前記被膜には光触媒作用に対して不活性な
アルミナ、シリカ、ジルコニア、マグネシア、カルシア
及びアモルファスのチタニアの少なくとも１種であるセ
ラミックスが使用されている。さらに、この被膜には被
膜を貫通する多数の細孔が全体に渡って形成されてお
り、光触媒の一部がこの細孔を通じて外部に露出される
とともに、この細孔の孔径以下の物質は細孔を通過して
被膜内へ入り込むことにより光触媒に吸着されるように
なっている。そして、光触媒は光が照射された際、吸着
した物質に対して強力な酸化還元力を発揮するようにな
っている。

【００１３】次に、上記被覆光触媒の製造方法について
説明する。さて、被覆光触媒を製造する際には、まず、
前記セラミックスの前駆体である金属アルコキシドが酸
触媒の存在下で多価アルコールによる親水化反応により
親水化される。

【００１４】前記金属アルコキシドとしては、アルミニ
ウム、珪素、ジルコニウム、マグネシウム、カルシウ
ム、チタニウム等のアルコキシド及びそれらの混合物の
アルコキシドが挙げられる。多価アルコールとしては、
エチレングリコール、ジエチレングリコール及びトリエ
チレングリコールが挙げられる。この実施形態では金属
アルコキシドとして、金属が珪素であるテトラエチルオ
ルトシリケート（ＴＥＯＳ）が使用されて、多価アルコ
ールとしては主にエチレングリコール（ＥＧ）が使用さ
れる。なお、テトラエチルオルトシリケートに代えて、
テトラメチルオルトシリケート、テトラブチルオルトシ
リケート等を使用してもよい。このときの親水化反応の
反応式を化１に示す。

【００１５】

【化１】化１に示したように、ＴＥＯＳは分子の末端の−Ｃ₂Ｈ₅
が親水基である−Ｃ₂Ｈ₄ＯＨに置換されることにより、
親水化ＴＥＯＳとなる。上記反応式から、４つのアルコ
キシ基の全てを置換するには、理論的にはＴＥＯＳ１ｍ
ｏｌに対してＥＧを２ｍｏｌ反応させる。ＴＥＯＳに十
分な親水性を付与するには４つのアルコキシ基のうち少
なくとも２つのアルコキシ基の末端を置換すればよいた
め、ＴＥＯＳ１ｍｏｌに対してＥＧを１．５ｍｏｌ以
上、２ｍｏｌ未満で反応させることが好ましい。ＥＧが
１．５ｍｏｌ未満の場合には、分子の末端の一部が置換
されないＴＥＯＳが存在する可能性があるため十分な親
水化が行われない。また、ＥＧを２ｍｏｌ以上添加して
も親水化反応に影響はない。

【００１６】親水化反応を開始するとき、ＴＥＯＳ及び
ＥＧを混合した液体は２層に分離した状態にあるが、反
応後には無色透明で均一な液体となる。なお、この反応
は常温でも進行するが、親水化ＴＥＯＳの他に副生成物
として生成されたエタノールを蒸発させて除去するため
に７５〜８０℃に加熱することが好ましい。

【００１７】さらに、上記ＴＥＯＳの親水化反応時に多
孔質化剤として有機高分子が添加されることにより膜材
が調製される。添加される有機高分子としては、ポリエ
チレングリコール、ポリエチレンオキサイド、ポリビニ
ルアルコール、セルロース、セルロース誘導体等の水溶
性ポリマーが挙げられる。この実施形態では、所定の分
子量を有し、常温で液体であることから、膜材への添加
が容易な分子量が４００のポリエチレングリコール（Ｐ
ＥＧ）が使用される。なお、有機高分子はＴＥＯＳの親
水化反応後に添加してもよい。

【００１８】上記のようにして調製された膜材に対し、
水が流速を調整しながら加えられて膜材水和液が調製さ
れた後、膜材水和液に光触媒が投入され、均一となるよ
うに混合されて混合スラリーが調製される。膜材に対し
て水を加えるときには、まず、膜材とほぼ等量となるま
で水が緩やかに加えられる。この後、所定量となるまで
水が素速く加えられる。このとき、等量となるまで水を
加える時間と、所定量となるまで水を加える時間とがほ
ぼ等しくなるように、最初は遅い流速で水が加えられ、
この後は速い流速で水が加えられることにより、膜材が
水中で均一に分散される。その後、膜材水和液に光触媒
を加えて攪拌すると、液中において光触媒が均一に分散
され、その表面が膜材により被覆される。

【００１９】なお、上記とは逆に水に対して膜材を加え
た場合には、水に対する親水化ＴＥＯＳの急激な水和反
応により液体が白濁し、液中にコロイド状の粒子が形成
されて膜材が均一に分散しないため、水に対して膜材を
加える方法は好ましくない。

【００２０】上記混合スラリーを噴霧乾燥させ、粉末状
の乾燥物を調製した後、この乾燥物を加熱焼成すること
によって被覆光触媒が製造される。混合スラリーを噴霧
乾燥するときには噴霧乾燥装置（スプレードライヤー）
が使用される。噴霧乾燥装置は加熱状態の乾燥室内でノ
ズルから混合スラリーを吹き出し、微粒子状の液滴にし
た状態でこの液滴を熱風に接触させることにより液滴を
乾燥させ、膜材で被覆された光触媒よりなる粉末状の乾
燥物を得る装置である。噴霧乾燥装置には微粒化装置の
特徴によりディスクアトマイザー、二流体ノズル、四流
体ノズル等の種類があり、光触媒の粒径に応じて使い分
けされる。

【００２１】上記乾燥物は陶磁器製の焼成容器としての
コウ鉢（ムライト製）内に装填され、その状態で加熱焼
成される。ここでコウ鉢の構成について説明する。図１
及び図２に示すように、コウ鉢１１は上面が開口された
四角箱状をなし、その内部には乾燥物１５を収容するた
めの収容室１２が形成されている。収容室１２内には格
子状をなすステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ）製の仕切り
板１３が収納されており、仕切り板１３により収容室１
２が複数の仕切室１４に区分けされている。これら仕切
室１４内には装填された乾燥物１５が収容されている。

【００２２】１つの仕切室１４内に収容される乾燥物１
５の容量は３０〜４０ｃｍ³の範囲内であることが好ま
しい。容量が３０ｃｍ³未満の場合には加熱焼成後に得
られる被覆光触媒の量が少なく、不経済であり、４０ｃ
ｍ³よりも多い場合には加熱焼成が不十分となるおそれ
がある。このとき、乾燥物１５よりなる層の厚みは１０
〜４０ｍｍ程度とすることがさらに好ましい。

【００２３】仕切り板１３と乾燥物１５の間には隙間１
６が形成されており、この隙間１６から乾燥物１５に対
し、加熱焼成に必要な酸素が十分に供給される。なお、
図２では隙間１６をわかりやすく示すため誇張して描か
れており、実質上の隙間１６は乾燥物１５の各粒子と仕
切り板１３との間で形成される。

【００２４】乾燥物１５を加熱焼成するときの反応式を
化２に示す。

【００２５】

【化２】化２に示したように、加熱焼成することにより分子中の
有機分が焼失した親水化ＴＥＯＳが焼結され、光触媒作
用に対して不活性なシリカ（ＳｉＯ₂)の膜がＴｉＯ₂粒
子の表面に形成されて、ＴｉＯ₂粒子が被覆される。こ
のとき、親水化ＴＥＯＳの有機分、膜材中に混入された
ＰＥＧ等といった膜材中の有機物が焼失することにより
膜の全面に多数の細孔が形成され、この実施形態の被覆
光触媒が形成される。また、加熱焼成時に有機物が焼失
することにより生ずる二酸化炭素は前記隙間１６から外
部に放出される。

【００２６】前記実施形態によって発揮される効果につ
いて、以下に記載する。・上記した被覆光触媒の製造方法によれば、セラミッ
クスの前駆体であるＴＥＯＳを親水化反応により親水化
ＴＥＯＳとしたことから、この親水化ＴＥＯＳが調製さ
れた混合スラリー中においてＴｉＯ₂とともに均一に分
散される。このため、被膜に細孔をより均一に形成する
ことができ、光触媒の機能を十分に維持することができ
るとともに、光触媒を担時する有機素材の劣化を抑制す
ることができる被覆光触媒を製造することができる。

【００２７】・混合スラリーを噴霧乾燥することによ
り、濾過処理等により造粒を行わずとも、微粒子状の乾
燥物を得ることができ、被覆光触媒をより短時間でさら
に効率よく製造することができる。

【００２８】・膜材と水とを混合する際、最初は膜材
に対し水を緩やかに加え、膜材と水とがほぼ等量となっ
た後、膜材に対し水を素速く加えることにより、膜材を
水に対してより均一に分散させることができる。加え
て、膜材と水を混合した後、光触媒を加えて混合スラリ
ーを調製することにより、混合スラリー中で光触媒がよ
り均一に分散されるため、膜材により光触媒の表面をさ
らに均一に被覆することができる。

【００２９】・コウ鉢１１内を仕切り板１３により複
数の仕切室１４に区画形成し、各仕切室１４内で粉末状
の乾燥物を加熱焼成することにより、仕切り板１３と乾
燥物の各粒子の間に形成された隙間から十分な酸素を供
給することができるとともに、加熱焼成時に生ずる二酸
化炭素を効率よく排気することができるため、膜材中の
有機物を確実に燃焼させて均一な細孔を形成することが
できる。

【００３０】

【実施例】以下、実施例及び比較例を挙げ、前記実施形
態をさらに具体的に説明する。なお、この発明はそれら
の実施例に限定されるものではない。（実施例１）ＴＥＯＳ１ｍｏｌに対し、エチレングリコ
ール（ＥＧ）２ｍｏｌを加え、これに塩酸０．４ｇを添
加した後、加熱、攪拌してＴＥＯＳの親水化反応を行っ
た。親水化反応においては、反応開始時には２層に分離
した状態にあるＴＥＯＳ及びＥＧが無色の均一な液体と
なったときが反応の終了とした。この得られた無色の均
一な液体に水をゆっくりと添加し、攪拌した。これを実
施例１の試料とした。（実施例２）実施例１において、エチレングリコールに
代え、ジエチレングリコールを使用し、同様の比率及び
操作を行った。これを実施例２の試料とした。（実施例３）実施例１において、エチレングリコールに
代え、トリエチレングリコールを使用し、同様の比率及
び操作を行った。これを実施例３の試料とした。（実施例４）実施例１において、エチレングリコール、
ジエチレングリコール及びトリエチレングリコールを任
意の比で混合した混合溶液を使用し、同様の操作を行っ
た。これを実施例４の試料とした。（ＴＥＯＳの親水化に使用する多価アルコールの評価）
実施例１〜４で得られた膜材の状態を目視により観察し
た。その結果、実施例１〜４は水と完全に混和し、無色
で均一な膜材が得られた。この結果からＴＥＯＳの親水
化にはエチレングリコール、ジエチレングリコール及び
トリエチレングリコールのいずれを使用しても好適であ
ることが示された。なお、親水化反応を行わずにＴＥＯ
Ｓ１ｍｏｌに水をゆっくりと添加し、攪拌した場合も観
察したが、この場合ＴＥＯＳ及び水は二層に分離したま
まで混和しなかった。（実施例５）＜膜材水和液の調製工程＞容量が２００ｌのポリエチレ
ン製タンク内にＴＥＯＳ（コルコート社製）を１５ｋ
ｇ、ＥＧを６．５ｋｇ及び塩酸を３０ｇ投入した。これ
に対し、分子量４００のポリエチレングリコール（ＰＥ
Ｇ）を約１５重量％となるように３．８ｋｇ加え、白濁
が消え、無色透明で均一な液体となるまで攪拌して親水
化ＴＥＯＳよりなる膜材を得た。この後、２５ｌの水を
タンク内に０．８ｌ／分の流速で供給し、白濁が消えた
後、さらに１６７ｌの水をタンク内に６ｌ／分の流速で
供給して、水に対する親水化ＴＥＯＳの濃度が約０．３
ｍｏｌ／ｌの膜材水和液を調製した。＜混合スラリーの調製工程＞上記のようにして得られた
膜材水和液にＴｉＯ₂（日本アエロジル社製の商品名Ｐ
−２５）を２５ｋｇ加えて２時間攪拌して混合スラリー
を調製した。その後、得られた混合スラリーの全量を容
量が４００ｌのアルミナ製ボールミルに投入し、直径が
３ｍｍのチタニアボールを使用して１６時間湿式粉砕を
行った。このとき、混合スラリー中におけるＴｉＯ₂の
平均粒径は０．５μmとなった。＜噴霧乾燥工程＞上記のようにして得られた混合スラリ
ーを噴霧装置にディスク回転型噴霧装置（ニロアトマイ
ザー社製）を使用した空気加熱型スプレードライヤー
（マツボー社製）に投入し、噴霧乾燥を行った。このと
き、ディスクを１８０００回転、熱風の入口での温度を
３２０℃、出口での温度を１１０℃に設定した。このよ
うにして、混合スラリーから３２ｋｇの粉末状の乾燥物
を得た。＜加熱焼成工程＞上記の乾燥物１５を、図１及び図２に
示すような仕切り板１３が内部に収容されたコウ鉢１１
の各仕切室１４内にそれぞれ３６ｃｍ³ずつ装填し、都
市ガス型焼成炉（ナリタテクノ社製）を使用して、５０
０℃で１６時間加熱焼成を行い、被覆光触媒を得た。こ
のとき得られた被覆光触媒の全重量は２７ｋｇであり、
平均粒径は１４μmであった。これを実施例５の試料と
した。（実施例６）＜膜材水和液の調製工程＞容量が２００ｌのポリエチレ
ン製タンク内にＴＥＯＳ（コルコート社製）を５ｋｇ、
ＥＧを２．２ｋｇ及び塩酸を１０ｇ投入し、分子量４０
０のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を約１５重量％
となるように１．３ｋｇ加えて、白濁が消え、無色透明
で均一な液体となるまで攪拌した。この後、１０ｌの水
をタンク内に０．３ｌ／分の流速で供給し、白濁が消え
た後、さらに１８２ｌの水をタンク内に６ｌ／分の流速
で供給して、水に対する親水化ＴＥＯＳの濃度が約０．
１ｍｏｌ／ｌの膜材水和液を調製した。

【００３１】上記のようにして得られた膜材水和液に対
し、実施例５と同様に混合スラリーの調製工程、噴霧乾
燥工程及び加熱焼成工程を実施した。このとき、噴霧乾
燥工程で得た乾燥物の全重量は３０ｋｇであり、加熱焼
成工程で得た被覆光触媒の全重量は２５ｋｇであり、平
均粒径は１４μmであった。これを実施例６の試料とし
た。（実施例７）実施例５と同様に膜材水和液の調製工程を
実施した。その後、実施例１と同様に混合スラリーを調
製し、直径が３ｍｍのチタニアボールを充填した容量が
２０ｌの湿式粉砕機アトライター（三井鉱産社製）を使
用して、ＴｉＯ₂の平均粒径が０．５μmとなるように６
時間湿式粉砕を行った。そして、実施例５と同様に噴霧
乾燥工程及び加熱焼成工程を実施して平均粒径が１４μ
mの被覆光触媒を得た。これを実施例７の試料とした。（実施例８）実施例６と同様に膜材水和液の調製工程を
実施した。その後、実施例７と同様に混合スラリーを調
製し、湿式粉砕を行った。そして、実施例５と同様に噴
霧乾燥工程及び加熱焼成工程を実施して平均粒径が１４
μmの被覆光触媒を得た。これを実施例８の試料とし
た。（実施例９）実施例５と同様に膜材水和液の調製工程及
び混合スラリーの調製工程を実施した。その後、噴霧装
置に二流体ノズル型噴霧装置（アンハイドロ社製）を使
用し、ノズル圧を６ｋｇ／ｃｍ²に設定するとともに、
熱風の温度が実施例５と同様に設定された空気加熱型ス
プレードライヤーに投入して噴霧乾燥を行った。そし
て、実施例５と同様に加熱焼成工程を実施して平均粒径
が８μmの被覆光触媒を得た。これを実施例９の試料と
した。（実施例１０）実施例６と同様に膜材水和液の調製工程
及び混合スラリーの調製工程を実施した。その後、実施
例９と同様に噴霧乾燥を行った。そして、実施例５と同
様に加熱焼成工程を実施して平均粒径が８μmの被覆光
触媒を得た。これを実施例１０の試料とした。（実施例１１）実施例５と同様に膜材水和液の調製工程
及び混合スラリーの調製工程を実施した。その後、噴霧
装置に四流体ノズル型噴霧装置（藤崎電機社製）を使用
した空気加熱型スプレードライヤーにて、ノズル圧及び
熱風の温度を実施例９と同様に設定して噴霧乾燥を行っ
た。そして、実施例５と同様に加熱焼成工程を実施して
平均粒径が２．６μmの被覆光触媒を得た。これを実施
例１１の試料とした。（実施例１２）実施例６と同様に膜材水和液の調製工程
及び混合スラリーの調製工程を実施した。その後、実施
例１１と同様に噴霧乾燥を行った。そして、実施例５と
同様に加熱焼成工程を実施して平均粒径が２．６μmの
被覆光触媒を得た。これを実施例１２の試料とした。（実施例１３）実施例５と同様に膜材水和液の調製工
程、混合スラリーの調製工程及び噴霧乾燥工程を実施し
た。その後、仕切り板１３を省略したコウ鉢１１の収容
室１２内に乾燥物１５を充填し、実施例５と同様に加熱
焼成を行い、被覆光触媒を得た。このとき得られた被覆
光触媒の全重量は２７ｋｇであった。これを実施例１３
の試料とした。（被覆光触媒の性能評価）実施例５〜１３で得られた１
ｇの試料を１００ｐｐｍのアセトアルデヒドが循環する
系内に放置した。これら各試料に紫外線強度が１．３ｍ
Ｗ／ｃｍ²の紫外線を照射し、一定時間ごとにガスクロ
マトグラフを使用して定量することにより、アセトアル
デヒドの分解能力を測定した。

【００３２】次に、これら試料をウレタン樹脂に混合
し、これをガラス板に塗布した。これら試料に対し、耐
光試験機を使用して紫外線強度が１５ｍＷ／ｃｍ²の紫
外線を照射し、一定時間ごとに重量測定を行ってウレタ
ン樹脂の残存量を求めた。

【００３３】そして、多孔質セラミックスの被膜により
被覆しない状態のＴｉＯ₂粒子に対し、上記と同様にし
てアセトアルデヒドの分解能力及びウレタン樹脂の残存
量を求め、各試料との比較を行った。

【００３４】その結果、実施例５〜１２はアセトアルデ
ヒドの分解能力の測定では７０分後にアセトアルデヒド
を１ｐｐｍまで分解し、ウレタン樹脂の残存量の測定で
は１００時間後に９０％の樹脂が残存していた。これに
対し、実施例１３ではアセトアルデヒドの分解能力の測
定ではアセトアルデヒドをほとんど分解せず、ウレタン
樹脂の残存量の測定では１００時間後に９０％の樹脂が
残存していた。また、被膜により被覆しない状態のＴｉ
Ｏ₂粒子はアセトアルデヒドの分解能力の測定ではアセ
トアルデヒドをほとんど分解し、ウレタン樹脂の残存量
の測定では１００時間後にウレタン樹脂がほとんど残存
していなかった。

【００３５】この結果から実施例５〜１２の被覆光触媒
は樹脂の劣化を効果的に抑制しつつ、高度な光触媒作用
を有することが示された。また、実施例１３の結果か
ら、仕切り板１３を省略して加熱焼成を行った場合、酸
素の供給及び二酸化炭素の排気が十分に行われないため
膜材中の有機物が十分に燃焼せず、セラミック膜の表面
に細孔が形成されないことが示された。（実施例１４）実施例５と同様にＴＥＯＳ、ＥＧ及び塩
酸を投入した後、分子量４００のＰＥＧを約２５重量％
となるように加え、この後、実施例５と同様に膜材水和
液を調製した後、混合スラリーの調製工程、噴霧乾燥工
程及び加熱焼成工程を実施した。これを実施例１４の試
料とした。（実施例１５）実施例５と同様にＴＥＯＳ、ＥＧ及び塩
酸を投入した後、分子量４００のＰＥＧを約１０重量％
となるように加え、この後、実施例５と同様に膜材水和
液を調製した後、混合スラリーの調製工程、噴霧乾燥工
程及び加熱焼成工程を実施した。これを実施例１５の試
料とした。（ＰＥＧ添加量の変化による被覆光触媒の性能評価）実
施例１４及び１５で得られた試料を前記被覆光触媒の性
能評価と同様の方法でアセトアルデヒドの分解能力及び
ウレタン樹脂の残存量を測定した。その結果、実施例１
５は実施例１４と比較してウレタン樹脂の残存量は少な
いが、アセトアルデヒドの分解能力は高いことが示され
た。このため、ＰＥＧ添加量により、樹脂の劣化を抑制
する機能と光触媒機能とを制御することができることが
示された。

【００３６】なお、本実施形態は、次のように変更して
具体化することも可能である。・混合スラリーを調製するとき、水に光触媒を添加し
てスラリーを調製した後、膜材に対してこのスラリー添
加して混合スラリーを調製してもよい。

【００３７】・前記焼成容器は陶磁器製のコウ鉢１１
に限定されず、例えば仕切り板１３と同様のステンレス
鋼より形成された四角形状の箱、有底円筒状の筒等とし
てもよい。

【００３８】・膜材を調製する際、多孔質化剤として
ＰＥＧ等の水溶性ポリマー以外に有機側鎖を有するシラ
ン系アルコキシドであるＡ−１８７（日本ユニカ社製シ
ランカップリング剤、γ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン）を使用してもよい。このように構成した
場合、ＰＥＧの使用量を低減するか、あるいはＰＥＧを
使用せずとも多孔質セラミックスの被膜を形成すること
ができる。

【００３９】さらに、前記実施形態より把握できる技術
的思想について以下に記載する。（１）前記混合スラリーを調製するとき、膜材とほぼ
等量となるまで膜材に対して水又はスラリーを加える時
間と、その後に水又はスラリーを加える時間とがほぼ等
しくなるように設定した請求項３又は請求項４に記載の
多孔質セラミックスの被膜により被覆した光触媒の製造
方法。このように構成した場合、膜材を水に対して均一
に溶解することができるとともに、膜材により光触媒の
表面を均一に被覆することができる。

【００４０】（２）前記金属アルコキシドは金属が珪
素で、かつこの珪素に４つのアルコキシ基が結合したア
ルコキシシリケートであり、多価アルコールはグリコー
ルである請求項１から請求項４のいずれかに記載の多孔
質セラミックスの被膜により被覆した光触媒の製造方
法。このように構成した場合、シリカよりなるセラミッ
ク膜により光触媒の表面を効果的に被覆することができ
る。

【００４１】（３）前記アルコキシシリケートを構成
する４つのアルコキシ基のうち、少なくとも２つのアル
コキシ基の末端を親水化反応により親水基に置換する
（２）に記載の多孔質セラミックスの被膜により被覆し
た光触媒の製造方法。このように構成した場合、親水化
されたアルコキシシリケートを水中に均一に分散させて
光触媒の表面をより均一に被覆することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、次のような効果を奏する。請求項１に記載の発明の
多孔質セラミックスの被膜により被覆した光触媒の製造
方法によれば、被膜に細孔をより均一に形成することが
でき、光触媒の機能を十分に維持することができるとと
もに、光触媒を担時する有機素材の劣化を抑制すること
ができる。

【００４３】請求項２に記載の発明の多孔質セラミック
スの被膜により被覆した光触媒の製造方法によれば、請
求項１に記載の発明の効果に加えて、スラリーから微粒
子状の粉末を直接得ることができ、多孔質セラミックス
の被膜により被覆した光触媒を短時間で効率よく製造す
ることができる。

【００４４】請求項３に記載の発明の多孔質セラミック
スの被膜により被覆した光触媒の製造方法によれば、請
求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加えて、膜材
を水に対してより均一に分散させることができる。

【００４５】請求項４に記載の発明の多孔質セラミック
スの被膜により被覆した光触媒の製造方法によれば、請
求項１から請求項３のいずれかに記載の発明の効果に加
えて乾燥物に十分な酸素が供給され、かつ加熱焼成時に
生ずる二酸化炭素が効率よく排気されるため、加熱効率
及び給排気効率を向上させることができ、被膜の表面に
細孔がほぼ確実に形成されるとともに、焼成容器内の場
所によって膜材中の有機物が残留することを抑制するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ムライト製のコウ鉢を示す斜視図。

【図２】図１の２−２線における断面図。

【符号の説明】

１１…焼成容器としてのコウ鉢、１３…仕切り板、１４
…仕切室。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｂ０１Ｊ 37/08 Ｂ０１Ｄ 53/36 ＪＧ (72)発明者今泉茂巳岐阜県羽島郡笠松町北及47 岐阜県製品技術研究所内 (72)発明者林浩司岐阜県羽島郡笠松町北及47 岐阜県製品技術研究所内 (72)発明者山下典男岐阜県羽島郡笠松町北及47 岐阜県製品技術研究所内 (72)発明者梅村俊光愛知県春日井市坂下町６丁目760 太平化学産業株式会社春日井工場内 (72)発明者桜井広文愛知県春日井市坂下町６丁目760 太平化学産業株式会社春日井工場内 (72)発明者高橋美弥子愛知県春日井市坂下町６丁目760 太平化学産業株式会社春日井工場内Ｆターム(参考） 4D048 AA17 AA22 AB03 AB05 BA06X BA07X BA41X BB01 EA01 4G069 AA03 AA08 AA09 AA12 BA03B BA04B BA27A BA27B BA48A BB04A BB04B CA10 CA17 DA06 EA01X EB03 FA02 FB06 FB09 FB30 FB34 FB57 FB63 FC08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光触媒の表面を、光触媒作用に対して不
活性で、かつ多数の細孔を有する多孔質セラミックスの
被膜により被覆した光触媒の製造方法であって、セラミックスの前駆体である金属アルコキシドを多価ア
ルコールを使用した親水化反応により親水化して膜材を
調製するとともに、この膜材に対して水と光触媒又は水
に光触媒を混合してなるスラリーを添加して混合スラリ
ーを調製し、この混合スラリーを乾燥させ、乾燥物を調
製した後、この乾燥物を加熱焼成する多孔質セラミック
スの被膜により被覆した光触媒の製造方法。
【請求項２】前記乾燥物は、混合スラリーを噴霧乾燥
装置を使用して噴霧乾燥することにより得られる粉末で
ある請求項１に記載の多孔質セラミックスの被膜により
被覆した光触媒の製造方法。
【請求項３】前記混合スラリーは、膜材とほぼ等量と
なるまで水又はスラリーを加える場合の流速と比較し
て、その後に水又はスラリーを加える場合の流速が速く
なるように設定した請求項１又は請求項２に記載の多孔
質セラミックスの被膜により被覆した光触媒の製造方
法。
【請求項４】前記乾燥物を仕切り板によりその内部に
複数の仕切室を区画形成した焼成容器内に投入し、加熱
焼成する請求項１から請求項３のいずれかに記載の多孔
質セラミックスの被膜により被覆した光触媒の製造方
法。