JP2002035597A - Photocatalyst member and manufacturing method therefor - Google Patents

Photocatalyst member and manufacturing method therefor

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JP2002035597A
JP2002035597A JP2000229363A JP2000229363A JP2002035597A JP 2002035597 A JP2002035597 A JP 2002035597A JP 2000229363 A JP2000229363 A JP 2000229363A JP 2000229363 A JP2000229363 A JP 2000229363A JP 2002035597 A JP2002035597 A JP 2002035597A
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photocatalyst
thin film
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catalyst layer
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Japanese (ja)
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Osamu Tsutsui
修 筒井
Ryuzo Fukuda
隆三 福田
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Toto Ltd
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Toto Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photocatalyst member having a photocatalytic layer, composed mainly of a TiOx layer (x is a numerical value represented by 1.99<x<2)., which is excitable not only in an ultraviolet light region but also in a specified visible light region and can be formed to a specified thickness which is easily controllable, on the surface of a base and besides, is mass- producible in a temperature region where a common metal or the like does not melt and can be manufactured at a low cost as well as a manufacturing method for the photocatalyst member. SOLUTION: The photocatalytic layer is formed by applying a thin TiO2 film in a dry coating fashion on the surface of the base and heating the film in an atmosphere of about 450-1,000 deg.C for a specified time and then quenching.

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、光触媒層、特に紫
外線領域から可視光領域の特定波長領域で光活性し、抗
菌、浄化、脱臭等の諸機能を生じる光触媒部材及びその
製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photocatalyst layer, and more particularly to a photocatalyst member which is photoactive in a specific wavelength region from an ultraviolet region to a visible light region and has various functions such as antibacterial, purification and deodorization, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光触媒としてアナターゼ型2酸化
チタン(TiO2)は光活性が高く、光励起によって価
電子帯では正孔(h+)が、伝導帯では電子(e−)が
生じ、正孔が大気に含まれる水と酸化反応してヒドロキ
シラジカルが、電子が大気中の酸素と還元反応してスー
パーオキサイドイオンを生成する。そして、このヒドロ
キシラジカルやスーパーオキサイドイオンの強い酸化力
により抗菌機能や分解、浄化機能等を発揮することが知
られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, anatase-type titanium dioxide (TiO2) has high photoactivity as a photocatalyst, and holes (h +) are generated in a valence band and electrons (e-) are generated in a conduction band by photoexcitation. Hydroxyl radicals are generated by an oxidation reaction with water contained in the atmosphere, and electrons are reduced by a reduction reaction with oxygen in the atmosphere to generate superoxide ions. It is known that the strong oxidizing power of the hydroxyl radical and superoxide ion exerts an antibacterial function, a decomposition function, a purification function and the like.

【0003】しかしながら、アナターゼ型2酸化チタン
は380nm以下の波長領域の紫外光で光励起するもの
であって、太陽光あるいは紫外線ランプでは抗菌機能や
浄化機能等を発揮できるが、室内照明では紫外線領域の
光子量が、例えば蛍光灯の場合は全体の光子量の約0.
5%と極めて少なく、紫外線で励起される正孔数や電子
数が少なく、従って、ヒドロキシラジカルやスーパーオ
キサイドイオンの生成が臭い成分などの分子数に比べて
圧倒的に少なく、臭い成分などを充分に分解できなかっ
た。
[0003] However, anatase-type titanium dioxide is one that is photo-excited by ultraviolet light in a wavelength range of 380 nm or less, and can exhibit an antibacterial function or a purifying function in sunlight or an ultraviolet lamp, but can exhibit an ultraviolet light range in indoor lighting. For example, in the case of a fluorescent lamp, the photon amount is about 0.5% of the total photon amount.
5%, which is extremely small, the number of holes and electrons excited by ultraviolet rays is small, so the generation of hydroxyl radicals and superoxide ions is overwhelmingly small compared to the number of molecules such as odor components, and the odor components are sufficient. Could not be decomposed.

【0004】そこで、380nm以上の波長領域の可視
光で光励起するチタンを主成分とする光触媒が種々研究
されており、特開平10−146530号公報に見られ
るように表面層側をTiO2に、深い層側をTiOにな
る様な傾斜構造にしたり、TiO2に酸素欠陥生じさせ
たTiOx(Xは1.99<X<2で表される数値)が
有望視されている。
Therefore, various photocatalysts containing titanium as a main component which are photoexcited by visible light in a wavelength region of 380 nm or more have been studied, and as shown in JP-A-10-146530, the surface layer side is deeper than TiO2, TiOx (X is a numerical value represented by 1.99 <X <2) in which the layer side has a tilted structure of TiO or oxygen defects are generated in TiO2 is expected to be promising.

【0005】そして、前者のものにおいてはチタンアル
コキシドとキレート化剤との錯体を含有する溶液を基材
表面にディップ法その他の方法により塗布し、これを酸
化雰囲気中の400〜700℃で加熱焼成することで塗
布膜はその外側表面から加水分解、縮重合反応、酸化反
応が生じるが、キレート化剤の存在で、塗膜の厚みの深
さ方向において酸化反応の遅れが生じ、結果として膜の
外側表面は完全に酸化してTiO2となり、内部または
基材との界面では酸素が不足状態のTiOとなった傾斜
構造にしている。
In the former method, a solution containing a complex of a titanium alkoxide and a chelating agent is applied to the surface of a substrate by a dipping method or another method, and the resultant is heated and fired at 400 to 700 ° C. in an oxidizing atmosphere. By doing this, the coating film undergoes hydrolysis, polycondensation reaction, and oxidation reaction from its outer surface, but due to the presence of the chelating agent, the oxidation reaction is delayed in the depth direction of the coating film thickness, resulting in the formation of a film. The outer surface has a tilted structure in which TiO2 is completely oxidized to become TiO2, and the inside or the interface with the base material becomes TiO with insufficient oxygen.

【0006】また、後者のものにおいては、TiO2を
水素雰囲気で加熱しTiO2を還元する方法が考えられ
ている。
In the latter case, a method of reducing TiO2 by heating TiO2 in a hydrogen atmosphere has been considered.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
場合には、チタンアルコキシドとキレート化剤との錯体
を含有する溶液を基材表面にディップ法その他の方法に
より塗布し加熱させて傾斜構造の光触媒層を形成させる
ので、チタンアルコキシドなどの不純物が光触媒層内に
残留して光触媒の諸機能の発揮を低下させたり、傾斜構
造なので所定の波長領域に光活性する特定のTiOx層
厚さが極めて薄く、所定波長領域の光量が充分与えられ
ても酸化還元反応は十分発揮できなかった。
However, in the former case, a solution containing a complex of a titanium alkoxide and a chelating agent is applied to the surface of the substrate by a dipping method or other methods and heated to form a photocatalyst having a gradient structure. Since the layer is formed, impurities such as titanium alkoxide remain in the photocatalyst layer to reduce the performance of various functions of the photocatalyst, or because of the inclined structure, the specific TiOx layer which is photoactive in a predetermined wavelength region has a very small thickness. However, even when the light amount in the predetermined wavelength region was sufficiently given, the oxidation-reduction reaction could not be sufficiently exhibited.

【0008】後者の場合においては、TiO2を水素雰
囲気で還元生成する場合には非常に微妙なコントロール
が必要で、しかも1,700℃〜1,800℃に加熱し
なければならず、実験室レベルでは形成することが出来
たとしても、量産化することは極めて大変で、非現実的
である。
In the latter case, when TiO2 is to be reduced and produced in a hydrogen atmosphere, very delicate control is required, and it is necessary to heat the TiO2 to 1,700 ° C. to 1,800 ° C. Even if it can be formed, mass production is extremely difficult and impractical.

【0009】そこで、本出願人が先に出願したTi薄膜
層とTiO2薄膜層とを積層してこれらを加熱処理する
製造方法によってTiOx(Xは1.99<X<2で表
される数値)を形成させることも考えられる。
In view of the above, TiOx (X is a numerical value represented by 1.99 <X <2) by a manufacturing method of laminating a Ti thin film layer and a TiO2 thin film layer previously applied by the present applicant and heating them. Is also conceivable.

【0010】しかしながら、この製造方法によれば、例
えばZの値を1.995とした場合、以下の式で判るよ
うにTiO2薄膜層厚さに比べTi薄膜層厚さを極めて
薄くしなければならない。 TiO2+aTi=(1+a)Ti+O2=(1+a)
(Ti+O2/1+a) X=2/(1+a)=1.995 a=(2/1.995)−1=0.0025 従って、例えばTiO2薄膜層厚さを400nmとした
場合、Ti薄膜層厚さを約1nmと極めて薄い膜厚コン
トロールが必要となり、製造設備が高価ななものにな
る。
However, according to this manufacturing method, for example, when the value of Z is 1.995, the thickness of the Ti thin film must be extremely thinner than the thickness of the TiO2 thin film as can be seen from the following equation. . TiO2 + aTi = (1 + a) Ti + O2 = (1 + a)
(Ti + O2 / 1 + a) X = 2 / (1 + a) = 1.995a = (2 / 1.995) -1 = 0.0025 Therefore, for example, when the thickness of the TiO2 thin film layer is 400 nm, the thickness of the Ti thin film layer is Needs to be controlled to a very thin film thickness of about 1 nm, and the manufacturing equipment becomes expensive.

【0011】更にTiをドライコーティングする際に、
ドライコーティングチャンバー内に残存しているごく微
量の酸素でもってTiが酸化され、非常に薄い膜厚コン
トロールの難しさと相俟って、結果的にTiOxのXの
数値が目標の数値から大きく変動し、大量生産すること
は、解決すべき課題が多い。
Further, when dry coating Ti,
Ti is oxidized by a very small amount of oxygen remaining in the dry coating chamber, and together with the difficulty of controlling a very thin film thickness, as a result, the value of X of TiOx greatly fluctuates from the target value. However, mass production has many problems to be solved.

【0012】本発明はこれらの課題を解決し、基材表面
にTiOx層(Xは1.99<X<2で表される数値)
を主成分とし紫外光領域は勿論、所定の可視光領域で励
起する光触媒層を所定の厚さに形成でき、その厚さコン
トロールも容易で、併せて通常の金属などが溶融しない
温度領域で大量生産が可能で安価に製造できる光触媒部
材及びその製造方法を提供することにある。
The present invention solves these problems and provides a TiOx layer (X is a numerical value represented by 1.99 <X <2) on a substrate surface.
The main component is a photocatalyst layer that excites in the visible light region as well as in the ultraviolet region, as well as in the ultraviolet region.The thickness of the layer can be easily controlled. An object of the present invention is to provide a photocatalyst member that can be produced and can be manufactured at low cost, and a method for manufacturing the same.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光触媒部材及びその製造方法は、基材表面
にTiO2薄膜をドライコーティングして約450〜
1,000℃雰囲気で所定時間加熱してから急冷し、光
触媒層を形成したことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, a photocatalyst member and a method for manufacturing the same according to the present invention are disclosed in which a TiO2 thin film is dry-coated on the surface of a substrate to form a photocatalyst member having a thickness of about 450 to 5,000.
The photocatalyst layer is formed by heating in a 1,000 ° C. atmosphere for a predetermined time and then rapidly cooling.

【0014】このように基材表面にTiO2薄膜をドラ
イコーティング後加熱処理するといった簡単な方法で、
約450℃で10〜20時間程度加熱して急冷した場合
はアナターゼ型の、約1,000℃で1〜3時間程度加
熱して急冷した場合はルチル型の酸素欠陥を有するTi
Ox(Xは1.99<X<2で表される数値)からなる
黄色味を帯びた光触媒層を形成でき、その厚さコントロ
ールも容易で、併せて通常の金属などが溶融しない温度
領域で大量生産が可能で安価に製造でき、しかも光触媒
層の基材への密着も良い。
As described above, a simple method such as heat-treating after dry-coating a TiO2 thin film on the surface of a base material,
Ti having anatase type when quenched by heating at about 450 ° C. for about 10 to 20 hours, or rutile type when quenched by heating at about 1,000 ° C. for about 1 to 3 hours
A yellowish photocatalytic layer composed of Ox (X is a numerical value represented by 1.99 <X <2) can be formed, the thickness of the photocatalyst layer can be easily controlled, and at the temperature range where ordinary metals and the like do not melt. It can be mass-produced, can be manufactured at low cost, and has good adhesion of the photocatalyst layer to the substrate.

【0015】基材を導電性部材で構成し、その裏面に上
記光触媒層の光励起で生じた電子の還元反応を促進する
還元触媒層を形成することが好ましく、この様にすれば
アナターゼ型結晶構造をもったTiOx(Xは1.99
<X<2で表される数値)からなる光触媒層は勿論、ア
ナターゼ型結晶構造と比べ還元反応が劣るとされている
ルチル型結晶構造をもったTiOx(Xは1.99<X
<2で表される数値)からなる光触媒層であっても、光
触媒層側において生じた電子の一部が還元触媒層側に移
動して電子と正孔との再結合が減少し、光励起で生じた
大半の正孔が効率的に水と反応してヒドロキシラジカル
を生じると共に、還元触媒層側に移動した電子が酸素を
還元してスーパーオキサイドイオンが生じ、更には還元
触媒層によって酸素の還元に必要なエネルギー電位が低
くなり、結果的に室内照明に豊富に存在する可視光領域
の550nm近傍までの光粒子が保有しているエネルギ
ーレベルで励起した電子でも還元触媒層側での酸素の還
元反応が可能になってスーパーオキサイドイオンが生
じ、光触媒層側においては正孔や一部の電子の酸化・還
元反応でヒドロキシラジカルやスーパーオキサイドイオ
ンが生じ、表裏両面相俟って強い分解機能や抗菌機能や
浄化機能等を効率的に発揮することが可能になる。
It is preferable that the substrate is formed of a conductive member, and a reduction catalyst layer for promoting a reduction reaction of electrons generated by the photoexcitation of the photocatalyst layer is formed on the back surface thereof. TiOx (X is 1.99)
TiOx (X is 1.99 <X) having a rutile-type crystal structure, which is considered to be inferior to the anatase-type crystal structure in the reduction reaction, as well as the photocatalyst layer composed of <X <2.
Even in the photocatalyst layer having a value of <2), some of the electrons generated on the photocatalyst layer side move to the reduction catalyst layer side to reduce recombination of electrons and holes, and the photoexcitation causes Most of the generated holes efficiently react with water to generate hydroxyl radicals, and the electrons transferred to the reduction catalyst layer reduce oxygen to generate superoxide ions, which are further reduced by the reduction catalyst layer. The energy potential required for the reduction becomes low, and as a result, even if electrons are excited at the energy level held by the light particles up to about 550 nm in the visible light region, which is abundant in indoor lighting, reduction of oxygen on the reduction catalyst layer side The reaction becomes possible and superoxide ions are generated. On the photocatalyst layer side, hydroxyl radicals and superoxide ions are generated by the oxidation and reduction reactions of holes and some electrons, resulting in both front and back surfaces. It made a strong decomposition function and antibacterial function and purification function, and the like can be efficiently exhibited I 俟.

【0016】基材として金属製網材を用いた光触媒部材
にすれば、臭い物質、ダイオキシンやホルムアルデヒ
ト、トルエンなどの有害物質を含んだ空気を、この網材
を通過させることでこれらを効率的に酸化、分解するこ
とが可能になる。
If a photocatalyst member using a metal mesh as a base material is used, air containing odorous substances, harmful substances such as dioxin, formaldehyde, toluene and the like can be efficiently passed through the mesh. It can be oxidized and decomposed.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面に基いて本発明を説明
すると、図1は本発明光触媒部材の製造方法の工程を示
す模式図、図2は製造工程に基く断面図であって、
(a)は触媒薄膜をステンレス板などの導電性板状基材
裏面にコーティングした断面図、(b)は次いでTiO
2薄膜を基材表面にコーティングした断面図、(c)は
基材を加熱、急冷し光触媒層を形成した後の断面図、図
3は酸化電位を示すグラフ、図4は触媒及びTiO2を
基材にコーティングする装置の模式図、図5は触媒及び
TiO2を基材にコーティングする別の装置の模式図、
図6は光触媒部材をフィルター部材に応用し、空気清浄
器に用いた例を示す模式図、図7は光触媒部材をフィル
ター部材に応用し、乗用車に用いた例を示す模式図、図
8は光触媒部材をフィルター部材に応用し、冷蔵・冷凍
設備に用いた例を示す模式図、図9は光触媒部材を板材
に応用し、ごみ箱に用いた例を示す模式図、図10は光
触媒部材を板材に応用し、水洗器に用いた例を示す模式
図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing the steps of a method for manufacturing a photocatalyst member of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view based on the manufacturing steps.
(A) is a cross-sectional view in which a catalyst thin film is coated on the back surface of a conductive plate-like base material such as a stainless steel plate, and (b) is a TiO.
2 is a cross-sectional view in which a thin film is coated on the substrate surface, (c) is a cross-sectional view after heating and quenching the substrate to form a photocatalytic layer, FIG. 3 is a graph showing an oxidation potential, and FIG. FIG. 5 is a schematic view of an apparatus for coating a material, FIG. 5 is a schematic view of another apparatus for coating a catalyst and TiO 2 on a substrate,
6 is a schematic diagram showing an example in which a photocatalyst member is applied to a filter member and used in an air purifier, FIG. 7 is a schematic diagram showing an example in which the photocatalyst member is applied to a filter member and used in a passenger car, and FIG. 8 is a photocatalyst. FIG. 9 is a schematic diagram showing an example in which the member is applied to a filter member and used in refrigeration / refrigeration equipment. FIG. 9 is a schematic diagram showing an example in which a photocatalyst member is applied to a plate material and used in a trash can. It is a schematic diagram which shows the example applied and used for the water washing machine.

【0018】まず、図1及び図2に基いて本発明光触媒
部材の製造方法の基本的な製造工程を説明すると、Aは
ステンレスなどの導電性板状基材1の一側表面に白金等
からなる電子の酸素原子への移行を促進する還元触媒層
2をコーティングする工程、Bは導電性板状基材1の他
方側表面にTiO2薄膜3をコーティングする工程、C
は所定時間非酸素雰囲気あるいは所定濃度の酸素雰囲気
で約450〜1,000℃加熱処理する工程、Dはその
後急冷し、TiOx(Xは1.99<X<2の数)を主
成分とした光触媒層4を形成する工程である。
First, the basic manufacturing steps of the method for manufacturing a photocatalyst member according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In FIG. B is a step of coating the reduction catalyst layer 2 for promoting the transfer of electrons to oxygen atoms, and B is a step of coating the TiO2 thin film 3 on the other surface of the conductive plate-like substrate 1.
Is a step of performing heat treatment at about 450 to 1,000 ° C. in a non-oxygen atmosphere or an oxygen atmosphere of a predetermined concentration for a predetermined time, and D is thereafter rapidly cooled to have TiOx (X is a number of 1.99 <X <2) as a main component. This is a step of forming the photocatalyst layer 4.

【0019】基材1は線径0.1mm〜0.5mmのス
テンレス製線材を編んで形成した10メッシュ〜100
メッシュの網材あるいは厚さ0.1〜1mmの板材を用
いており、ドライコーティング方法にて一方の面に白金
からなる還元触媒層2を形成している。
The base material 1 is formed by knitting a stainless steel wire having a wire diameter of 0.1 mm to 0.5 mm, and is formed of 10 mesh to 100 mm.
A mesh material or a plate material having a thickness of 0.1 to 1 mm is used, and a reduction catalyst layer 2 made of platinum is formed on one surface by a dry coating method.

【0020】また、基材1の他方の面には、ドライコー
ティング方法でTiO2薄膜3を形成し、その後、この
例では、基材1を約700℃の非酸素雰囲気で約1持間
加熱してTiO2薄膜3をルチル型に結晶化させ、つい
で室温の大気中に放置して急冷し、TiO2薄膜3を、
酸素欠陥を有するTiOx(この場合、Xは2に近い2
より小さい数)からなる黄色味を帯びたルチル型結晶構
造の光触媒層4を形成している。
On the other side of the substrate 1, a TiO2 thin film 3 is formed by a dry coating method, and then, in this example, the substrate 1 is heated for about one hour in a non-oxygen atmosphere at about 700.degree. Then, the TiO2 thin film 3 is crystallized in a rutile form, and then left in the air at room temperature to be rapidly cooled.
TiOx with oxygen vacancies (where X is 2 close to 2)
(A smaller number) of the photocatalyst layer 4 having a rutile crystal structure with a yellow tint.

【0021】而して、図3に示すように還元触媒層2表
面では、還元触媒層2を白金で形成した場合、電子(e
-)と酸素(O2)との還元電位は水素基準電位で表す
と0.491eVとなり、一方還元触媒層2を施さない
生地の場合では、その表面上での電子と酸素との還元電
位は−0.284eVである。
When the reduction catalyst layer 2 is formed of platinum on the surface of the reduction catalyst layer 2 as shown in FIG.
The reduction potential of-) and oxygen (O2) is 0.491 eV in terms of a hydrogen reference potential, whereas in the case of a fabric without the reduction catalyst layer 2, the reduction potential of electrons and oxygen on the surface is- 0.284 eV.

【0022】一方、ルチル型TiO2におけるバンドギ
ャップは3eVであって、白金を主成分とする還元触媒
層2が存在すると、図3に示すように、これらのバンド
ギャップ差が2.51eVとなり、光触媒層4に可視光
が照射されると、可視光領域の約550nmまでの波長
の光を吸収し、これらの波長領域の光線でもって光励起
された電子(e−)の一部が還元触媒層2表面側に移動
して、還元触媒層2表面において電子(e-)と酸素
(O2)が還元反応してスーパーオキサイドイオンを生
成し、また電子(e-)の一部及び正孔(h+)は光触
媒層4表面側に移動して、光触媒層4表面において電子
(e-)の一部は酸素と反応してスーパーオキサイドイ
オンを、正孔(h+)は水と反応してヒドロキシラジカ
ルを生成する。
On the other hand, the band gap of rutile TiO2 is 3 eV, and if the reduction catalyst layer 2 containing platinum as a main component is present, as shown in FIG. When the layer 4 is irradiated with visible light, the layer 4 absorbs light having a wavelength up to about 550 nm in the visible light region, and a part of the electrons (e−) photoexcited by the light in these wavelength regions is reduced. The electron (e−) and oxygen (O2) are reduced on the surface of the reduction catalyst layer 2 to generate superoxide ions on the surface of the reduction catalyst layer 2, and a part of the electrons (e−) and holes (h +) Moves to the surface side of the photocatalyst layer 4, and a part of the electrons (e−) reacts with oxygen to generate superoxide ions, and the holes (h +) react with water to generate hydroxyl radicals on the surface of the photocatalyst layer 4. I do.

【0023】このように、室内照明に豊富に存在する可
視光領域、特に550nm近傍領域までの光線(光粒
子)で励起したエネルギーを有する電子の利用が可能に
なり、室内照明でもって光触媒層4側ではヒドロキシラ
ジカルによる酸化力とスーパーオキサイドイオンによる
酸化力が、還元触媒層2側ではスーパーオキサイドイオ
ンによる酸化力が働いて、強い分解機能や抗菌機能や浄
化機能等を基材1の両面で効果的に発揮することが可能
になる。
As described above, it is possible to use electrons having energy excited by light rays (light particles) in a visible light region abundantly present in room lighting, particularly up to a region of around 550 nm. The oxidizing power due to the hydroxyl radical and the superoxide ion act on the side, and the oxidizing power due to the superoxide ion acts on the reduction catalyst layer 2 side, so that a strong decomposing function, an antibacterial function, a purifying function, etc. are effective on both sides of the base material 1. It will be possible to demonstrate in an effective manner.

【0024】尚、550nm近傍領域までの光線(光粒
子)を吸収励起し、それ以上の光線は吸収せず反射する
をもって、光触媒層4は黄色味を帯びている。
The photocatalyst layer 4 has a yellow tint because it absorbs and excites light rays (light particles) up to a region around 550 nm and reflects light rays not absorbed but reflected.

【0025】基材1への還元触媒層2とTiO2薄膜3
は、図4、図5に示すドライコーティングする方法にて
成膜することができる。
A reduction catalyst layer 2 and a TiO2 thin film 3 on a substrate 1
Can be formed by the dry coating method shown in FIGS.

【0026】図4においては、基材1への還元触媒層2
とTiO2薄膜3は、ドライコーティングする方法とし
てスパッタリング法を用いており、ロール状に巻回した
帯状ステンレス網材からなる基材1を、第1のスパッタ
リングチャンバー5に供給して基材1の片方の表面側に
触媒物質として白金をスパッタリングして還元触媒層2
を成膜し、次いで第2のスパッタリングチャンバー6に
供給して基材1の他方の表面側にTiO2薄膜3を連続
的に成膜している。
In FIG. 4, the reduction catalyst layer 2
The TiO2 thin film 3 and the TiO2 thin film 3 employ a sputtering method as a dry coating method. The base material 1 made of a belt-shaped stainless steel net material wound into a roll is supplied to the first sputtering chamber 5 and one of the base materials 1 is formed. Sputtering catalyst as a catalytic substance on the surface side of the catalyst layer 2
Is supplied to the second sputtering chamber 6 to continuously form the TiO2 thin film 3 on the other surface side of the substrate 1.

【0027】第1のスパッタリングチャンバー5におい
ては、例えばアルゴンガスなどの不活性ガスを封入した
略真空状態にして、供給ドラム7に巻回した帯状の基材
1を中間ドラム8へ連続的に供給しながら触媒物質とし
て白金をスパッタリングして約1〜5nmの白金薄膜か
ら成る還元触媒層2を基材1の一側表面に成膜し、次い
でこれを第2のスパッタリングチャンバー6に供給す
る。
In the first sputtering chamber 5, the belt-shaped substrate 1 wound around the supply drum 7 is continuously supplied to the intermediate drum 8 in a substantially vacuum state in which an inert gas such as argon gas is sealed. Then, platinum as a catalyst substance is sputtered to form a reduction catalyst layer 2 composed of a platinum thin film of about 1 to 5 nm on one surface of the substrate 1, and then supplied to the second sputtering chamber 6.

【0028】第2のスパッタリングチャンバー6におい
ては、例えば酸素ガスを微量封入した略真空状態にし
て、中間ドラム9から巻き取りドラム10へ連続的に供
給する間に、TiO2などのチタン酸化物をスパッタリ
ングして約500nmのTiO2薄膜3を基材1の他側
表面に成膜している。
In the second sputtering chamber 6, for example, a titanium oxide such as TiO 2 is sputtered while being continuously supplied from the intermediate drum 9 to the winding drum 10 under a substantially vacuum state in which a small amount of oxygen gas is sealed. Then, a TiO2 thin film 3 of about 500 nm is formed on the other surface of the substrate 1.

【0029】その後、ロール状基材1を加熱処理槽(図
示せず)に収め約700℃の非酸素雰囲気で1時間加熱
してTiO2薄膜3をルチル型の結晶構造にし、次いで
ロール状基材1を加熱処理槽から取出して放置、室温レ
ベルに急冷し、TiO2薄膜3を、ルチル型の結晶構造
で酸素欠陥を有したTiOx(Xは1.99<X<2の
数)を主成分とした光触媒層4を形成する。
Thereafter, the roll-shaped substrate 1 is placed in a heat treatment tank (not shown) and heated in a non-oxygen atmosphere at about 700 ° C. for 1 hour to make the TiO 2 thin film 3 into a rutile type crystal structure. 1 was taken out of the heat treatment tank, left to stand, rapidly cooled to room temperature level, and the TiO2 thin film 3 was mainly composed of TiOx (X is 1.99 <X <2) having a rutile-type crystal structure and having oxygen defects. The formed photocatalyst layer 4 is formed.

【0030】この例では、基材1供給スピードを一定に
して、白金を蒸発させる電界印加条件と、チタン酸化物
を蒸発させる電界印加条件とを変えることにより、還元
触媒層2の厚さとTiO2薄膜3の厚さ設定を変えてい
る。
In this example, the thickness of the reduction catalyst layer 2 and the thickness of the TiO 2 thin film were changed by changing the conditions for applying the electric field for evaporating platinum and the conditions for applying the electric field for evaporating titanium oxide while keeping the supply speed of the substrate 1 constant. 3 thickness setting is changed.

【0031】このように、2つのスパッタリングチャン
バー5、6を組み合わせることで、帯状基材1の各表面
に別々に還元触媒層2とTiO2薄膜3を連続的に成膜
でき効率的に大量生産が可能となる。
As described above, by combining the two sputtering chambers 5 and 6, the reduction catalyst layer 2 and the TiO2 thin film 3 can be continuously formed on the respective surfaces of the strip-shaped substrate 1 separately, so that mass production can be performed efficiently. It becomes possible.

【0032】基材1への還元触媒層2とTiO2薄膜3
をドライコーティングする方法は、図5に示すようにイ
オンプレーティング法のイオンプレーティングチャンバ
ー11にて成膜することができる。
A reduction catalyst layer 2 and a TiO2 thin film 3 on a substrate 1
Can be formed in the ion plating chamber 11 of the ion plating method as shown in FIG.

【0033】そして、この例では、白金などの触媒物質
やTiO2を蒸発させる電子銃12への電界印加条件を
一定にして、ロール状基材1をイオンプレーティングチ
ャンバー11に供給する際の速度を変えることにより、
還元触媒層2とTiO2薄膜3の厚さ設定を可変にして
いる。
In this example, the conditions for applying an electric field to the electron gun 12 for evaporating a catalytic substance such as platinum or TiO 2 are kept constant, and the speed at which the roll-shaped substrate 1 is supplied to the ion plating chamber 11 is reduced. By changing
The thickness settings of the reduction catalyst layer 2 and the TiO2 thin film 3 are made variable.

【0034】即ち、最初に図5(a)に示すようにロー
ル状に巻回した基材1をセッティングチャンバー13内
のローラー14、ローラー15にセッティングし、基材
1をローラー14からローラー15方向に向かうようロ
ーラー14,15を回転してイオンプレーティングチャ
ンバー11内のドラム16表面に基材1を位置させなが
ら電子銃12を作動させ、るつぼ17に収めた白金ター
ゲットにむけて電子ビームを照射し白金を蒸発させ、基
材1の片側表面に還元触媒層2を成膜させながら、基材
1をローラー15に巻き取る。
That is, first, as shown in FIG. 5A, the base material 1 wound in a roll is set on the rollers 14 and 15 in the setting chamber 13, and the base material 1 is moved from the roller 14 to the roller 15 in the direction. The electron gun 12 is operated while rotating the rollers 14 and 15 toward the surface of the drum 16 in the ion plating chamber 11 while the substrate 1 is positioned on the surface of the drum 16, and irradiates the platinum target contained in the crucible 17 with an electron beam. Then, the platinum is evaporated, and the substrate 1 is wound around the roller 15 while forming the reduction catalyst layer 2 on one surface of the substrate 1.

【0035】次いで図5(b)に示すように、ローラー
14とローラー15を入れ替え、基材1の他方の表面に
成膜できるように取付けて、今度はTiO2を収めたる
つぼ17に電子ビームを照射しTiO2を蒸発させ、基
材1の他側表面にTiO2薄膜3を成膜させながら、基
材1をローラー14に巻き取る。
Next, as shown in FIG. 5B, the roller 14 and the roller 15 are exchanged and mounted so that a film can be formed on the other surface of the substrate 1, and then the electron beam is applied to the crucible 17 containing TiO2. The substrate 1 is wound around a roller 14 while irradiating the TiO2 to evaporate and forming a TiO2 thin film 3 on the other surface of the substrate 1.

【0036】尚、白金を成膜する際はチャンバー11内
をアルゴンガスなどの不活性ガス条件などを調整し非酸
素雰囲気の略真空状態にしてから行うが、TiO2を成
膜する際には、略真空状態条件下で、TiO2を蒸発さ
せながら、同時に基材1表面近傍に酸素供給源18より
微量の酸素ガスを供給している。
When forming a film of platinum, the inside of the chamber 11 is adjusted to a substantially vacuum state of a non-oxygen atmosphere by adjusting the conditions of an inert gas such as an argon gas. Under a substantially vacuum condition, a small amount of oxygen gas is supplied from the oxygen supply source 18 to the vicinity of the surface of the substrate 1 while evaporating TiO2.

【0037】この様にTiO2をコーティングする際に
酸素を供給するのは、酸素供給が無ければTiO2の蒸
発の際にチタン原子と酸素原子が一旦遊離し、この酸素
原子の一部が略真空状態を維持するために真空ポンプ
(図示せず)の作動で排出され、基材1表面でチタン原
子と酸素原子が再結合したとしても結果的にはTiO
1.9成分の薄膜層が成膜されるが、酸素を供給するこ
とで酸素原子が補充され、基材1表面には確実にTiO
2成分の薄膜層3が成膜される。
As described above, oxygen is supplied when coating TiO2 because titanium and oxygen atoms are once released during the evaporation of TiO2 if there is no oxygen supply, and a part of the oxygen atoms is substantially in a vacuum state. Is discharged by the operation of a vacuum pump (not shown) in order to maintain the temperature.
A 1.9 component thin film layer is formed. Oxygen atoms are replenished by supplying oxygen, and TiO
A two-component thin film layer 3 is formed.

【0038】その後、ロール状基材1をセッティングチ
ャンバー13から取出し、別の加熱処理装置(図示せ
ず)でこれを約15時間、大気中の酸素雰囲気状態で約
450℃に加熱してTiO2薄膜層3をアナターゼ型結
晶構造にし、次いでロール状基材1を加熱処理装置から
取出し放置して室温レベルに急冷し、アナターゼ型結晶
構造のTiOx(Xは1.99<X<2の数)を主成分
とした光触媒層4を形成する。
Thereafter, the roll-shaped substrate 1 is taken out of the setting chamber 13 and heated to about 450 ° C. for about 15 hours in an oxygen atmosphere in the atmosphere by another heat treatment apparatus (not shown) to thereby form a TiO 2 thin film. The layer 3 is made into an anatase type crystal structure, and then the roll-shaped substrate 1 is taken out of the heat treatment apparatus and left to be rapidly cooled to a room temperature level, and TiOx having an anatase type crystal structure (X is 1.99 <X <2) is obtained. The photocatalyst layer 4 as a main component is formed.

【0039】尚、TiO2薄膜層3の厚さに比べ還元触
媒層2の厚さは約1〜0.2%程度で良く、電子銃12
によるターゲットの蒸発量を同じとした場合、還元触媒
層2を成膜する際の基材1供給スピードは、TiO2薄
膜層3を成膜する際の基材1供給スピードの100〜5
00倍にすれば良い。
The thickness of the reduction catalyst layer 2 may be about 1 to 0.2% as compared with the thickness of the TiO 2 thin film layer 3.
Is the same, the supply speed of the substrate 1 when forming the reduction catalyst layer 2 is 100 to 5 times the supply speed of the substrate 1 when forming the TiO2 thin film layer 3.
What is necessary is just to make it 00 times.

【0040】勿論、電子銃12の出力を調整しターゲッ
トの蒸発スピードを変えることによって、還元触媒層2
やTiO2薄膜層3の成膜厚さをコントロールすること
も出来、基材1のチャンバー11への供給スピードと電
子銃12の出力とを組み合わせて還元触媒層2やTiO
2薄膜層3の成膜厚さをコントロールしても良い。
Of course, by adjusting the output of the electron gun 12 and changing the evaporation speed of the target, the reduction catalyst layer 2
The thickness of the TiO2 thin film layer 3 can be controlled, and the reduction catalyst layer 2 and the TiO2 thin film layer 3 can be controlled by combining the supply speed of the substrate 1 to the chamber 11 and the output of the electron gun 12.
The thickness of the two thin film layers 3 may be controlled.

【0041】また、セッティングチャンバー13内に加
熱処理用のヒーターを設けて、加熱処理装置と兼ねる
と、製造効率が高まって好ましい。
It is preferable that a heater for heat treatment is provided in the setting chamber 13 so as to serve also as a heat treatment device because the production efficiency is increased.

【0042】この様に、酸素欠陥を有する2酸化チタン
を主成分とする光触媒層4にすることによって、1個の
酸素原子が脱離するごとに2個の電子が結晶内に残し、
残った2個の電子が結晶中のTi4+をTi3+に還元
し、このTi3+が強く分極して可視光吸収メカニズム
を形成することができる。
As described above, by forming the photocatalyst layer 4 containing titanium dioxide having oxygen defects as a main component, two electrons are left in the crystal every time one oxygen atom is eliminated.
The remaining two electrons reduce Ti4 + in the crystal to Ti3 +, and the Ti3 + is strongly polarized to form a visible light absorption mechanism.

【0043】次に商品への応用例を示すと、図6は、基
材1として線径0.2mmのステンレス製線材を編んで
形成した50メッシュの網材を用い、この網材に表面側
に光触媒層4を、背面側に白金などの還元触媒層2を形
成した光触媒部材をフィルター19として空気清浄器2
0の吸気側入口21及び排気側出口22に取付けた例で
あって、ケーシング23内にはファン24を備え、天井
などには蛍光灯などの通常の照明器具25が取付けられ
ている。
Next, an example of application to a product is shown in FIG. 6. FIG. 6 shows a case where a 50-mesh net formed by knitting a stainless steel wire having a wire diameter of 0.2 mm as a substrate 1 was used. A photocatalyst layer 4 and a photocatalyst member on which a reduction catalyst layer 2 such as platinum is formed on the back side are used as a filter 19 as an air purifier 2.
In this example, a fan 24 is provided in a casing 23, and a normal lighting fixture 25 such as a fluorescent lamp is mounted on a ceiling or the like.

【0044】而して、照明器具25の点灯中あるいは太
陽光が差し込んでいる最中にファン24を作動させる
と、太陽光に含まれる可視光、あるいは照明器具25の
点灯に伴い生じる可視光の550nm近傍の波長領域ま
での光でフィルター19表面側の光触媒層4から励起し
た正孔と電子のうち、光触媒層4側では正孔と大気に含
まれる水とが酸化反応してヒドロキシラジカルが、また
電子の一部と大気中の酸素とが還元反応してスーパーオ
キサイドイオンが生成され、フィルター19背面の還元
触媒層2側では電子の一部と大気中の酸素とが還元反応
してスーパーオキサイドイオンが生成され、吸気側入口
21及び排気側出口22のフィルター19を室内空気が
通過する際に、空気中の臭い物質や煙草の煙、あるいは
シックハウス症候群の原因となるホルムアルデヒトやト
ルエンなどがフィルター19両面で効率的に酸化、分解
される。
When the fan 24 is operated while the lighting fixture 25 is turned on or while the sunlight is being inserted, the visible light contained in the sunlight or the visible light generated with the lighting of the lighting fixture 25 is generated. Of the holes and electrons excited from the photocatalyst layer 4 on the surface side of the filter 19 by light up to a wavelength region near 550 nm, on the photocatalyst layer 4 side, the holes and the water contained in the atmosphere undergo an oxidation reaction to form hydroxyl radicals. In addition, a part of the electrons and the oxygen in the air undergo a reduction reaction to generate superoxide ions, and a part of the electrons and the oxygen in the air undergo a reduction reaction on the side of the reduction catalyst layer 2 on the back surface of the filter 19 to generate a superoxide ion. When ions are generated and the room air passes through the filters 19 of the intake-side inlet 21 and the exhaust-side outlet 22, odorous substances in the air, cigarette smoke, or sick house syndrome Cause like formaldehyde and toluene as the efficient oxidized in the filter 19 both sides, it is degraded.

【0045】尚、フィルター19を空気清浄器20のケ
ーシング23に対し着脱自在に取付ければ、フィルター
19が目詰まりを起こした際、フィルター19を取り外
して水洗できて好ましい。
It is preferable that the filter 19 be detachably attached to the casing 23 of the air purifier 20 so that the filter 19 can be removed and washed with water when the filter 19 becomes clogged.

【0046】図7は、同様に基材1として線径0.15
mmのステンレス製線材を編んで形成した40メッシュ
の網材を用い、これに表面側に光触媒層4を、裏面側に
白金などの還元触媒層2を形成した光触媒部材をフィル
ター19状に形成し、これを乗用車26のデフロスター
部27に設置した例を示している。
FIG. 7 shows a substrate 1 having a wire diameter of 0.15
A 40-mesh net formed by knitting a stainless steel wire rod having a thickness of 25 mm, a photocatalyst member 4 having a photocatalyst layer 4 formed on the front side and a reduction catalyst layer 2 such as platinum formed on the back side is formed in a filter 19 shape. This shows an example in which this is installed in a defroster section 27 of a passenger car 26.

【0047】このフィルター19は例えばフロントガラ
ス28に吸盤(図示せず)に着脱自在に取付けて吹き出
し空気がフィルター19を通過するように取付ける。
The filter 19 is, for example, removably attached to a suction cup (not shown) on the windshield 28 so that the blown air passes through the filter 19.

【0048】而して、フロントガラス28を通して紫外
線がカットされた太陽光線がフィルター19に照射され
ると、その表面側の光触媒層4及び裏面側の還元触媒層
2にヒドロキシラジカルやスーパーオキサイドイオンが
生じ、デフロスター部27より吹き出る空気がフィルタ
ー19を通過する際に臭気物質や煙草の煙などがこれら
によって酸化、分解される。
When the filter 19 is irradiated with the sun rays whose ultraviolet rays have been cut through the windshield 28, hydroxy radicals and superoxide ions are deposited on the photocatalyst layer 4 on the front side and the reduction catalyst layer 2 on the back side. When the air blown out from the defroster section 27 passes through the filter 19, odorous substances and smoke of cigarettes are oxidized and decomposed by these.

【0049】図8は、基材1として線径0.1mmのス
テンレス製線材を編みんで形成した50メッシュの網材
を用い、これに前面側に光触媒層4を、背面側に白金な
どの還元触媒層2を形成した光触媒部材をフィルター1
9状に形成し、このフィルター19を、生鮮食料品29
を移送する保冷車や冷凍倉庫、冷蔵庫などの冷凍・冷蔵
設備30内の消臭殺菌装置として用いた例である。
FIG. 8 shows a 50-mesh net formed by knitting a stainless steel wire having a wire diameter of 0.1 mm as a base material 1, a photocatalyst layer 4 on the front side, and a reduction of platinum or the like on the back side. The photocatalyst member having the catalyst layer 2 formed thereon is
The filter 19 is formed into a 9-shape,
This is an example of use as a deodorizing and sterilizing device in a freezing / refrigerating facility 30 such as a refrigerator car, a freezing warehouse, a refrigerator, etc.

【0050】この例では、冷凍・冷蔵設備30空間内の
空気をダクト31内に設置したファン24でもって循環
させており、このダクト31の入口と出口にフィルター
19を、光触媒層4側が室内表面に、還元触媒層2側が
裏面に向くように設けている。
In this example, the air in the space of the freezing / refrigeration equipment 30 is circulated by the fan 24 installed in the duct 31, and the filter 19 is provided at the inlet and the outlet of the duct 31, and the photocatalyst layer 4 side is the indoor surface. Is provided so that the reduction catalyst layer 2 side faces the back surface.

【0051】また、冷凍・冷蔵設備30の天井には空間
内を照らす蛍光灯、白熱灯などの照明器具25が設けら
れており、フィルター部材19の表面にも照明器具25
が発する可視光が照射するようにしている。
A lighting fixture 25 such as a fluorescent lamp or an incandescent lamp for illuminating the inside of the space is provided on the ceiling of the freezing / refrigeration equipment 30.
Irradiates with the visible light emitted by.

【0052】而して、照明器具25の点灯に伴い生じる
可視光、特に550nm近傍の波長領域までの光線でフ
ィルター19表面側の光触媒層4で励起した正孔と電子
により、表面の光触媒層4側ではこの正孔と大気に含ま
れる水とが反応してヒドロキシラジカルが、また電子の
一部と大気中の酸素とが反応してスーパーオキサイドイ
オンが生成され、背面の還元触媒層2側では電子の一部
と大気中の酸素とが反応してスーパーオキサイドイオン
が生成され、循環空気中の臭い物質や細菌類がフィルタ
ー部材19の両面で酸化され、分解殺菌される。
The photocatalyst layer 4 on the surface is generated by holes and electrons excited by the photocatalyst layer 4 on the surface side of the filter 19 by visible light, particularly light rays up to a wavelength region near 550 nm, which are generated when the lighting equipment 25 is turned on. On the side, the holes react with water contained in the atmosphere to produce hydroxyl radicals, and a part of the electrons react with oxygen in the atmosphere to produce superoxide ions. Some of the electrons react with oxygen in the atmosphere to generate superoxide ions, and odorous substances and bacteria in the circulating air are oxidized on both surfaces of the filter member 19 and decomposed and sterilized.

【0053】このように紫外線ランプを用いずとも内部
を照らす蛍光灯や白熱灯で殺菌・消臭され、しかも紫外
線ランプのように生鮮食料品が変色したりせず、例えば
冷凍・冷蔵倉庫や保冷車内で作業する人に対する紫外線
照射による日焼け障害などが防止でき、その効果は多大
である。
In this way, it is sterilized and deodorized by a fluorescent lamp or an incandescent lamp which illuminates the inside without using an ultraviolet lamp, and the perishable food does not discolor like an ultraviolet lamp. It is possible to prevent sunburn or the like caused by ultraviolet irradiation on persons working in the vehicle, and the effect is enormous.

【0054】以上のように、一方の面には光触媒層を、
他方の面には触媒層を設け、このフィルターに空気を通
すことにより、光照射で励起する光触媒層側はもとより
光が照射しない触媒層側の両面で臭気物資や有害物質が
分解され、効果が倍増する。
As described above, the photocatalyst layer is provided on one surface,
By providing a catalyst layer on the other surface and passing air through this filter, odorous substances and harmful substances are decomposed on both the photocatalyst layer side excited by light irradiation and the catalyst layer side not irradiated with light, and the effect is improved. Double.

【0055】図9は、基材1として厚さ0.5mmのス
テンレス板を用い、外表面側に光触媒層4を、内面側に
還元触媒層2を設けたごみ箱32の例であり、ごみ箱3
2内部に可視光が差し込まずとも、外表面に可視光が当
たるとごみ箱32内面側の還元触媒層2で電子の一部と
空気中の酸素とが還元反応してスーパーオキサイドイオ
ンが生成され、ごみ箱32内の臭気物質が分解されたり
殺菌される。
FIG. 9 shows an example of a garbage can 32 having a 0.5 mm thick stainless steel plate as the substrate 1 and a photocatalyst layer 4 provided on the outer surface side and a reduction catalyst layer 2 provided on the inner side.
Even if visible light is not inserted into the inside of the garbage, when visible light shines on the outer surface, some of the electrons and oxygen in the air undergo a reduction reaction in the reduction catalyst layer 2 on the inner surface side of the trash can 32 to generate superoxide ions, Odor substances in the trash bin 32 are decomposed or sterilized.

【0056】勿論、ごみ箱32外表面も光触媒層4でも
って汚れ物質が分解されたり、殺菌されるので、極めて
衛生的なごみ箱32を提供できる。
As a matter of course, the outer surface of the trash box 32 is also decomposed or sterilized by the photocatalytic layer 4 so that an extremely sanitary trash box 32 can be provided.

【0057】図10は、基材1として厚さ1mmのステ
ンレス板を用い、表面側に光触媒層4を、裏面側に還元
触媒層2を設け、これをプレス加工して洗面ボールやシ
ンクなどの水洗器33に加工して用いた例であり、水洗
器33の表面側は室内照明や太陽光によって光触媒層4
が光励起して水洗器33表面側にヒドロキシラジカルと
スーパーオキサイドイオンが生じ、これに伴う抗菌作用
で水洗器33表面に付着したぬめりや汚れが分解される
と共に、キャビネット34内に露出する還元触媒層2側
ではスーパーオキサイドイオンが生じ、これによってキ
ャビネット34内空気の臭気物質が分解されたり殺菌さ
れ、敢えてキャビネット34内に脱臭剤や殺菌灯を設置
する必要は無い。
FIG. 10 shows a case where a stainless steel plate having a thickness of 1 mm is used as the base material 1, a photocatalyst layer 4 is provided on the front side, and a reduction catalyst layer 2 is provided on the back side. This is an example in which the photocatalyst layer 4 is processed on the surface side of the water washer 33 by room lighting or sunlight.
Is photo-excited to generate hydroxyl radicals and superoxide ions on the surface of the washer 33, and the resulting antibacterial action decomposes slime and dirt attached to the surface of the washer 33 and reduces the catalyst layer exposed in the cabinet 34. On the second side, superoxide ions are generated, whereby the odorous substances in the air in the cabinet 34 are decomposed or sterilized, and there is no need to install a deodorant or a germicidal lamp in the cabinet 34.

【0058】本発明は上述の実施例に限定されること無
く種々の変形が可能であり、基材素材として黄銅、銅、
鉄などの金属など加熱処理温度に耐える部材を用いても
良く、基材の厚さ、線材の太さなども任意である。
The present invention can be variously modified without being limited to the above-described embodiment.
A member that can withstand the heat treatment temperature such as a metal such as iron may be used, and the thickness of the base material, the thickness of the wire, and the like are also arbitrary.

【0059】白金などの触媒層は、スパッタリング方法
以外に電子ビーム法、イオンプレーティング法などのド
ライコーティング方法や、白金めっき方法、クラッド方
法などで基材に積層することもでき、その成分としてパ
ナジウムなども用いることができる。
The catalyst layer of platinum or the like can be laminated on a substrate by a dry coating method such as an electron beam method or an ion plating method, a platinum plating method, a cladding method, etc. other than the sputtering method. Etc. can also be used.

【0060】勿論、基材の両面に白金などの触媒物質を
コーティングした後、その片面に光触媒層を形成しても
良く、更に、基材に先に光触媒層を形成した後、その裏
面側に白金などの触媒物質をコーティングしても良い。
Of course, after a catalytic substance such as platinum is coated on both sides of the substrate, a photocatalyst layer may be formed on one side of the substrate. A catalytic substance such as platinum may be coated.

【0061】また、TiO2薄膜のドライコーティング
の方法としてスパッタリング法やイオンプレーティング
法以外に、電子ビーム法、ホロカソード法などを用いて
も良い。
As a method of dry coating a TiO2 thin film, an electron beam method, a hollow cathode method, or the like may be used in addition to the sputtering method and the ion plating method.

【0062】更に、TiO2薄膜のターゲット部材とし
てTi、TiO、Ti2O3、Ti3O5などを用い、基
材近傍において酸素を供給しターゲット部材を酸化させ
ても良い。
Further, Ti, TiO, Ti2O3, Ti3O5 or the like may be used as the target member of the TiO2 thin film, and oxygen may be supplied near the base material to oxidize the target member.

【0063】また、還元触媒層は必ずしも必要ではな
く、特にアナターゼ型結晶構造の場合は光活性が高く、
敢えて還元触媒層を設けなくても良いが、還元触媒層を
光触媒層の裏側に設けると表裏の両面で酸化、還元反応
が生じるので好ましいが、光触媒層と同じ側の面、例え
ば周縁部に触媒層を設けても良い。
Further, the reduction catalyst layer is not always necessary. Particularly, in the case of an anatase type crystal structure, the photoactivity is high,
Although it is not necessary to provide the reduction catalyst layer, it is preferable to provide the reduction catalyst layer on the back side of the photocatalyst layer because oxidation and reduction reactions occur on both the front and back surfaces, but the catalyst is preferably provided on the same side as the photocatalyst layer, for example, on the periphery. A layer may be provided.

【0064】触媒層の厚さは1〜5nm程度あれば良
く、厚くしても効果は変わらないが、白金などは極めて
高価であり、厚くすると製造コストが高くなるだけであ
る。
The thickness of the catalyst layer only needs to be about 1 to 5 nm, and the effect does not change even if the catalyst layer is made thicker. However, platinum or the like is extremely expensive, and increasing the thickness only increases the production cost.

【0065】更に、光触媒層の厚さは200nm程度か
ら1000nm程度であれば充分機能を発揮でき、更に
は、光触媒層にCr、Vなどの遷移金属イオンを微量注
入し、光触媒反応の効率を高めても良い。
Further, if the photocatalyst layer has a thickness of about 200 nm to about 1000 nm, the function can be sufficiently exhibited. Further, a small amount of transition metal ions such as Cr and V is injected into the photocatalyst layer to improve the efficiency of the photocatalytic reaction. May be.

【0066】更にまた、加熱処理に際しては、加熱条
件、所定時間、酸素濃度雰囲気、急冷に際しての温度降
下条件などのパラメーターを変え、アナターゼ型、ルチ
ル型の結晶構造の選択、TiOxのX値の設定を行い可
視光の吸収領域を設定できる。
Further, in the heat treatment, parameters such as heating conditions, a predetermined time, an oxygen concentration atmosphere, and a temperature drop condition during rapid cooling are changed to select an anatase type or rutile type crystal structure, and to set an X value of TiOx. To set the visible light absorption region.

【0067】尚、加熱温度が1,000℃以上にすれば
結晶構造表面が荒れて活性化しにく且つ基材の選択の余
地が狭くなり、又、450℃以下であれば結晶構造がア
モルファス状となって活性化せず、本発明のように約4
50〜1,000℃で加熱するのが好ましい。
If the heating temperature is higher than 1,000 ° C., the surface of the crystal structure becomes rough and hard to activate, and the room for selection of the base material becomes narrower. If the temperature is lower than 450 ° C., the crystal structure becomes amorphous. And is not activated.
It is preferred to heat at 50 to 1,000 ° C.

【0068】又、基材として網材を用いフィルターにし
た場合は、紫外線が透過し難い鑑賞用水槽や湖沼の浄化
用、焼却炉の排気中に含まれるダイオキシン等の有害物
質の除去、塗装設備における排気中に含まれる有機溶剤
の除去、家庭用ファンヒーターの燃焼停止時の臭い除
去、網戸、ゴミ集積場におけるケージなど多くの用途に
利用できる。
When a net is used as a base material and a filter is used, it is used for purifying an aquarium or a lake which is hard to transmit ultraviolet rays, removing harmful substances such as dioxin contained in exhaust gas from an incinerator, and coating equipment. It can be used for many purposes such as removal of organic solvent contained in exhaust gas, removal of odor when combustion of household fan heaters is stopped, screen doors, and cages at garbage collection sites.

【0069】更に本発明光触媒部材は、太陽電池に用い
ることも可能である。
Further, the photocatalyst member of the present invention can be used for a solar cell.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光触媒部
材及びその製造方法は、基材表面にTiO2薄膜をドラ
イコーティングして約450〜1,000℃雰囲気で所
定時間加熱してから急冷し、光触媒層を形成するといっ
た簡単な方法で、約450℃で10〜20時間程度加熱
して急冷した場合はアナターゼ型の、約700〜1,0
00℃で1〜3時間程度加熱して急冷した場合はルチル
型の酸素欠陥を有するTiOx(Xは1.99<X<2
で表される数値)からなる黄色味を帯びた光触媒層を形
成でき、その厚さコントロールも容易で、併せて通常の
金属などが溶融しない温度領域で大量生産が可能で安価
に製造できる。
As described above, the photocatalyst member and the method of manufacturing the same according to the present invention are characterized in that the substrate surface is dry-coated with a TiO2 thin film, heated in an atmosphere of about 450 to 1,000 ° C. for a predetermined time and then rapidly cooled. In a simple method such as forming a photocatalyst layer, when heated at about 450 ° C. for about 10 to 20 hours and quenched, about 700 to 1,0 of anatase type is obtained.
When heated and quenched at 00 ° C. for about 1 to 3 hours, TiOx having rutile-type oxygen defects (X is 1.99 <X <2
The photocatalyst layer having a yellow tint can be formed, and its thickness can be easily controlled. In addition, it can be mass-produced in a temperature range where ordinary metals and the like do not melt and can be manufactured at low cost.

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

【図1】 本発明光触媒部材の製造方法の工程を示す模
式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing steps of a method for producing a photocatalyst member of the present invention.

【図2】 製造工程に基く断面図であって、(a)は還
元触媒薄膜をステンレス板などの導電性板状基材裏面に
コーティングした断面図、(b)は次いでTiO2薄膜
を基材表面にコーティングした断面図、(c)は基材を
加熱、急冷し光触媒層を形成した後の断面図である。
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views based on a manufacturing process, wherein FIG. 2A is a cross-sectional view in which a reduction catalyst thin film is coated on the back surface of a conductive plate-like base material such as a stainless steel plate, and FIG. FIG. 3C is a cross-sectional view after heating and quenching the substrate to form a photocatalytic layer.

【図3】 エネルギー電位を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing an energy potential.

【図4】 還元触媒及びTiO2を基材にコーティング
する装置の模式図である。
FIG. 4 is a schematic view of an apparatus for coating a substrate with a reduction catalyst and TiO 2.

【図5】 還元触媒及びTiO2を基材にコーティング
する別の装置の模式図である。
FIG. 5 is a schematic view of another apparatus for coating a substrate with a reduction catalyst and TiO2.

【図6】 光触媒部材をフィルター部材に応用し、空気
清浄器に用いた例を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example in which a photocatalyst member is applied to a filter member and used in an air purifier.

【図7】 光触媒部材をフィルター部材に応用し、乗用
車に用いた例を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic view showing an example in which a photocatalyst member is applied to a filter member and used in a car.

【図8】 光触媒部材をフィルター部材に応用し、冷蔵
・冷凍設備に用いた例を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an example in which a photocatalyst member is applied to a filter member and used in a refrigerator / refrigeration facility.

【図9】 光触媒部材を板材に応用し、ごみ箱に用いた
例を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic view showing an example in which a photocatalyst member is applied to a plate material and used as a trash can.

【図10】 光触媒部材を板材に応用し、水洗器に用い
た例を示す模式図である。
FIG. 10 is a schematic view showing an example in which a photocatalyst member is applied to a plate material and used in a water washer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A:還元触媒層を基材にコーティングする工程 B:TiO2薄膜を基材にコーティングする工程 C:所定時間加熱する工程 D:急冷して光触媒層を形成する工程 1:基材 2:還元触媒層 3:TiO2薄膜 4:光触媒層 5:第1のスパッタリングチャンバー 6:第2のスパッタリングチャンバー 7:供給ドラム 8:中間ドラム 9:中間ドラム 10:巻き取りドラム 11:イオンプレーティングチャンバー 12:電子銃 13:セッティングチャンバー 14:ローラー 15:ローラー 16:ドラム 17:るつぼ 18:酸素供給源 19:フィルター 20:空気清浄器 21:入口 22:出口 23:ケーシング 24:ファン 25:照明器具 26:乗用車 27:デフロスター部 28:フロントガラス 29:生鮮食料品 30:冷凍・冷蔵設備 31:ダクト 32:ごみ箱 33:水洗器 34:キャビネット A: Step of coating a reduction catalyst layer on a substrate B: Step of coating a TiO2 thin film on a substrate C: Step of heating for a predetermined time D: Step of rapidly cooling to form a photocatalyst layer 1: Base 2: Reduction catalyst layer 3: TiO2 thin film 4: photocatalytic layer 5: first sputtering chamber 6: second sputtering chamber 7: supply drum 8: intermediate drum 9: intermediate drum 10: winding drum 11: ion plating chamber 12: electron gun 13 : Setting chamber 14: Roller 15: Roller 16: Drum 17: Crucible 18: Oxygen supply source 19: Filter 20: Air purifier 21: Inlet 22: Outlet 23: Casing 24: Fan 25: Lighting equipment 26: Passenger car 27: Defroster Part 28: windshield 29: fresh food 30: frozen / cold Facilities 31: duct 32: Trash 33: washing device 34: Cabinet

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) F24F 7/00 F24F 7/00 A F25D 23/00 302 F25D 23/00 302M // A61L 9/18 A61L 9/18 Fターム(参考) 4C080 AA07 BB02 BB04 BB05 CC02 CC12 CC15 HH05 JJ03 KK08 LL02 MM02 QQ03 4G069 AA08 AA11 BA04A BA04B BA48A BC75B CA08 CA17 DA05 EA08 EC22Y EE01 EE08 FA03 FB02 FB23 FB30 FB37 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) F24F 7/00 F24F 7/00 A F25D 23/00 302 F25D 23/00 302M // A61L 9/18 A61L 9/18 F Terms (reference) 4C080 AA07 BB02 BB04 BB05 CC02 CC12 CC15 HH05 JJ03 KK08 LL02 MM02 QQ03 4G069 AA08 AA11 BA04A BA04B BA48A BC75B CA08 CA17 DA05 EA08 EC22Y EE01 EE08 FA03 FB02 FB30 FB30FB37FB37

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基材表面にTiO2薄膜をドライコーテ
ィングして約450〜1,000℃雰囲気で所定時間加
熱してから急冷し、光触媒層を形成したことを特徴とす
る光触媒部材。
1. A photocatalyst member wherein a photocatalyst layer is formed by dry-coating a TiO2 thin film on the surface of a substrate, heating it in an atmosphere at about 450 to 1,000 ° C. for a predetermined time, and then quenching it.
【請求項2】 上記基材を導電性部材で構成し、その裏
面に上記光触媒層の光励起で生じた電子の還元反応を促
進する還元触媒層を形成したことを特徴とする請求項1
記載の光触媒部材。
2. The method according to claim 1, wherein the base material is made of a conductive material, and a reduction catalyst layer for promoting a reduction reaction of electrons generated by photoexcitation of the photocatalyst layer is formed on a back surface thereof.
The photocatalyst member as described in the above.
【請求項3】 上記基材が金属製網材であることを特徴
とする請求項1又は2記載の光触媒部材。
3. The photocatalyst member according to claim 1, wherein the base material is a metal net material.
【請求項4】 導電性基材表面にTiO2薄膜をドライ
コーティングして約450〜1,000℃雰囲気で所定
時間加熱してから急冷し、光触媒層を形成することを特
徴とする光触媒部材の製造方法。
4. A method for producing a photocatalyst member, wherein a photocatalyst layer is formed by dry coating a TiO2 thin film on the surface of a conductive substrate, heating in an atmosphere of about 450 to 1,000 ° C. for a predetermined time, and then quenching. Method.
【請求項5】 上記基材裏面に上記光触媒層の光励起で
生じた電子の還元反応を促進する還元触媒層を形成する
ことを特徴とする請求項4記載の光触媒部材の製造方
法。
5. The method for producing a photocatalyst member according to claim 4, wherein a reduction catalyst layer for promoting a reduction reaction of electrons generated by photoexcitation of the photocatalyst layer is formed on the back surface of the base material.
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