JP2002035599A - 光触媒部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子と酸素の反応に必要な酸化エネルギー電
位（ｅＶ）を下げて光励起に必要な光エネルギーを低く
し、室内照明に豊富に含まれる可視光領域の光線の利用
を可能にして、室内照明でもって抗菌機能や浄化機能等
を発揮する光触媒部材を提供することにある。 【解決手段】 導電性板状基材表面の一方の表面に光触
媒層を形成すると共に、他方の表面に上記光触媒層の光
励起により生じた電子の還元反応を促進する触媒層を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸化チタンを主成
分とした光触媒層を備えた光触媒部材に関し、特に光触
媒層が酸化チタンを主成分とし、紫外線から可視光領域
までの光線を利用できる光触媒部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光触媒として２酸化チタンなどの
チタン酸化物からなる光触媒層を基材の表面に施し、光
照射によって生じるスーパーオキサイドや水酸基ラジカ
ルを用いて抗菌機能や浄化機能などを有した数多くの光
触媒部材が知られている。

【０００３】例えば、アナターゼ型２酸化チタンは３８
０ｎｍ以下の波長の紫外光で光励起するものであって、
太陽光を浴びると太陽光に含まれる紫外線によってチタ
ン酸化物が光励起され、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
サイドイオンにより抗菌機能や浄化機能等を発揮するこ
とが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の酸化、還元反応は光粒子エネルギーが高い紫外線領域
の光線が豊富な太陽光であれば充分に行われるが、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。

【０００５】そこで、室内照明に豊富に含まれる可視光
領域の光線を用いることが考えられるが、可視光領域光
線の光粒子エネルギーが低くて励起した電子エネルギー
が小さく、電子と大気中の酸素との還元反応が充分に行
われず、電子が酸素へ移行せずに余った電子が正孔と再
結合して正孔による酸化反応にまで影響を及ぼし、抗菌
機能や浄化機能等を発揮できず、結果的に室内での利用
は困難であった。

【０００６】本発明は以上のような課題を解決し、電子
と酸素との還元反応が制約となっていることに着目し
て、電子による還元反応を促進し、電子と正孔との再結
合を減らすとともに、還元反応に必要なエネルギー電位
を下げて、室内照明に豊富に含まれる可視光領域の光線
の利用を可能にすることにある。

【０００７】

【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は、導電性板状基材表面の一方の
表面に光触媒層を形成すると共に、他方の表面に上記光
触媒層の光励起により生じた電子の還元反応を促進する
触媒層を形成したことを特徴としている。

【０００８】このように構成することで、触媒層側にお
いて電子の還元反応、特に酸素への還元反応が促進さ
れ、電子と正孔との再結合が減少するとともに、触媒に
よって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
した電子でも還元反応が可能になるうえ、触媒層側にお
いては電子と酸素の還元反応で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、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。

【０００９】特に光触媒層物質として酸化、還元反応に
優れた酸化チタンを用いることが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下図面に基き本発明を説明する
と、図１は光触媒部材の製造方法の基本的な工程を示す
模式図、図２は製造工程に基く断面図であって、（ａ）
は白金を主成分とした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
次いでチタン酸化物薄膜を基材表面にコーティングした
断面図、（ｃ）はチタン酸化物薄膜に更にチタン薄膜を
コーティングした断面図、（ｄ）は更にチタン酸化物薄
膜やチタン薄膜を複数回積層コーティングした断面図、
（ｅ）はチタン酸化物薄膜とチタン薄膜をコーティング
した基材を加熱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は触媒を基材にコーティ
ングする装置の模式図、図５はチタン酸化物とチタンを
コーティングし積層する装置の模式図、図６は図５の装
置の製造工程を示す模式図、図７は光触媒部材をフィル
ター部材に応用しレンジフード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である。

【００１１】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
チタン酸化物薄膜３をコーティングする工程、Ｃはチタ
ン酸化物薄膜３にチタン薄膜４をコーティングする工
程、ＤはＢ工程とＣ工程を繰り返してチタン酸化物薄膜
３とチタン薄膜４を積層した後加熱処理しＴｉＯｘ（Ｘ
は１．５＜Ｘ＜２の数）を主成分とした光触媒層５を形
成する加熱処理工程である。

【００１２】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
を主成分とした触媒層２を形成している。

【００１３】また、基材１の他方の面には、ドライコー
ティング方法で２酸化チタンからなるチタン酸化物薄膜
３と極薄いチタン薄膜４を交互に積層形成し、その後こ
れを約７００℃から１０００℃以下の非酸素雰囲気で加
熱、アニーリング（加熱処理）し、チタンでもって２酸
化チタン（ＴｉＯ２）を還元すると共にチタン自体も酸
化し結晶化し、ＴｉＯｘ（この場合、Ｘは２に近い２よ
り小さい数）を主成分とする酸素欠陥を有するルチル型
２酸化チタンよりなる光触媒層５を形成している。

【００１４】而して、図３に示すように触媒層２表面で
は、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０．４
９１ｅＶとなり、一方触媒層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−０．２
８４ｅＶである。

【００１５】一方、ＴｉＯ２における酸化電位は３ｅＶ
であって、白金を主成分とする触媒層２が存在すると、
図３に示すように、これらの電位差が２．５１ｅＶとな
り、光触媒層５に可視光が照射されると、可視光領域の
約５５０ｎｍまでの波長でもって光励起された電子（ｅ
−）の一部が触媒層２表面側に移動して、触媒層２表面
において電子（ｅ-）と酸素（Ｏ２）が反応してスーパ
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５表面側に移動して、光触
媒層５表面においてスーパーオキサイドイオンとヒドロ
キシラジカルを生成する。

【００１６】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側５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、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。

【００１７】基材１への触媒層２とチタン酸化物薄膜３
とチタン薄膜４は、図４、図５に示すドライコーティン
グする方法にて実現することができる。

【００１８】基材１への触媒層２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、図４
に示すようにロール状に巻回したステンレス網材からな
る基材１を、例えばアルゴンガスなどの不活性ガスを封
入した略真空状態のスパッタリングチャンバー６におい
て、供給ドラム７から巻き取りドラム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１〜
２０ｎｍの白金薄膜から成る触媒層２を基材１の一側表
面に形成する。

【００１９】この例では、白金を蒸発させる電界印加条
件を一定にして、基材１スピードを変えることにより、
触媒層２の厚さの設定を可能にしている。

【００２０】基材１へのチタン酸化物薄膜２とチタン薄
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にて同一のイオンプレーティ
ングチャンバー９にて形成することができる。

【００２１】そして、この例では、チタンを蒸発させる
電界印加条件を一定にして、触媒層２をコーティングし
たロール状基材１をイオンプレーティングチャンバー９
に供給する際の往復速度や酸素供給源１０よりの酸素供
給条件を変えることにより、チタン酸化物薄膜３とチタ
ン薄膜４の厚さ設定を可能にしている。

【００２２】即ち、ロール状に巻回した基材１をセッテ
ィングチャンバー１１内のローラー１２、１３にセッテ
ィングし、これを正転、逆転してイオンプレーティング
チャンバー９内のドラム１４表面に基材１を位置させな
がら電子銃１５を作動させ、チタンターゲット１６より
チタンを蒸発させるとともに、酸素を供給することで酸
化チタン薄膜３を、酸素の供給を断ってチタン薄膜４を
形成している。

【００２３】工程を説明すると、まず図６（ａ）に示す
ように、セッティングチャンバー１１の蓋１７を開け、
ロール状に巻回した基材１をローラー１２にセッティン
グして、その先端をローラー１３に取付ける。

【００２４】次いで蓋１７を閉じ、両チャンバー９、１
１内をアルゴンガスなどの不活性ガス、窒素ガス条件な
どを調整した略真空状態にしてから、図６（ｂ）に示す
ように、基材１をローラー１３に巻き取るが、この巻き
取りの際に電子銃１５を作動させてチタンターゲット１
６よりチタンを蒸発させながら、同時に基材１表面近傍
に酸素供給源１０より酸素ガスを供給、チタン原子と反
応させ、これによりＴｉＯ２を主成分とするチタン酸化
物薄膜３を基材１表面に形成させる。

【００２５】そして、表面にチタン酸化物薄膜３がコー
ティングされた基材１が図６（ｃ）に示すようにローラ
ー１３に巻き取られてしまうと、今度は基材１をローラ
ー１２に巻き取る。

【００２６】基材１をローラー１２に巻き取る際には、
図６（ｄ）に示すように、酸素供給源１０よりの酸素ガ
スの供給を断って電子銃１５を作動させてチタンターゲ
ット１６よりチタンを蒸発させ、そのままチタン酸化物
薄膜３表面にチタン薄膜４を積層させる。

【００２７】そして、表面にチタン酸化物薄膜３とチタ
ン薄膜４がコーティングされた基材１が図６ｅに示すよ
うにローラー１２に巻き取られてしまうと、再びローラ
ー１３に巻き取りながらチタン薄膜４表面にチタン酸化
物薄膜３を積層し、次いでローラー１２に巻き取りなが
らチタン酸化物薄膜３表面にチタン薄膜４を積層し、こ
れらを繰り返した後、蓋１７を開けてロール状基材１を
取出し、別の加熱処理装置（図示せず）で、非酸素雰囲
気の７００℃〜１０００℃で加熱し、アニーリングして
チタン酸化物薄膜３とチタン薄膜４とを反応させて酸素
欠陥を有するＴｉＯｘ（この場合、Ｘは２に近い２より
小さい数）を主成分とするルチル型２酸化チタンからな
る光触媒層５を形成する。

【００２８】即ち、電子銃１５の作動によるターゲット
チタン１６の蒸発量を一定とした場合、基材１をローラ
ー１３に巻き取る速度とローラー１２に巻き取る速度を
変えることにより光触媒層５に含まれるＴｉ／酸素含有
量を変えることができ、例えばチタン酸化物薄膜３成分
がＴｉＯ２で、光触媒層５の主成分をＴｉＯｘ（例えば
Ｘ＝１．８）、即ち酸素欠陥を有する２酸化チタンにす
る場合は、ローラー１３に巻き取る速度よりローラー１
２に巻き取る速度を９倍にすれば良い。

【００２９】即ち、チタン酸化物薄膜３成分がＴｉＯ２
で、これに少量のチタン薄膜４を積層し、ＴｉＯｘを形
成するには、次のような式で求めることができる。 Ｔｉ＋ｙＴｉＯ２＝（１＋ｙ）ＴｉＯ２ｙ ２ｙ÷（１＋ｙ）＝Ｘ ｙ＝Ｘ／（２−Ｘ） Ｘ＝１．８の場合、 ｙ＝１．８÷０．２＝９ よって、チタンを１の厚さとした場合、９倍のチタンを
含む２酸化チタン厚さにすれば良い。

【００３０】また、チタン酸化物薄膜３の厚さは加熱処
理条件により決めることができ、例えば約７００℃の非
酸素雰囲気で加熱、アニーリングする場合は、チタン酸
化物薄膜３中の酸素のチタン薄膜４への反応スピードは
１００〜１２０ｎｍ／２時間程度であり、例えば２時間
で２酸化チタン（ＴｉＯ２）からなるチタン酸化物薄膜
３を還元すると共にチタン薄膜４自体も酸化し、ＴｉＯ
ｘ（この場合、Ｘは２に極めて近い２より小さい数）を
主成分とする酸素欠陥を有するルチル型２酸化チタンよ
りなる光触媒層５を形成するには、チタン薄膜４に接触
する面からのチタン酸化物薄膜３厚さを１００〜１２０
ｎｍ以下にすれば良い。

【００３１】従って、光触媒層５の厚さを約６００ｎｍ
とする場合には、ドライコーティング法によって基材１
に最初にコーティングされる最初のチタン酸化物薄膜３
の厚さを１００ｎｍ、次いで薄いチタン薄膜４を、次い
で厚さ２００ｎｍの第２のチタン酸化物薄膜３を、次い
で薄いチタン薄膜４を、次いで厚さ２００ｎｍの第３の
チタン酸化物薄膜３を、次いで薄いチタン薄膜４を、最
後に厚さ１００ｎｍのチタン酸化物薄膜３の順に積層す
れば、最初のチタン酸化物薄膜３と最後のチタン酸化物
薄膜３は片面側にチタン薄膜４に接触し、中間のチタン
酸化物薄膜３は両側面に接触するをもって、２時間程度
の約７００℃での加熱処理でＴｉＯｘからなる光触媒層
５を製造できる。

【００３２】従ってこの場合には、中間の２酸化チタン
から成るチタン酸化物薄膜層３を所定基材供給スピード
で２００ｎｍの膜厚が形成できる場合には、最初と最後
のチタン酸化物薄膜層３は所定基材供給スピードの２
倍、チタン薄膜層４は所定基材供給スピードの９倍とす
れば７００℃２時間の加熱処理でもって光触媒層５とし
て約６００ｎｍ厚さのＴｉＯｘ（Ｘ＝１．８）、即ち酸
素欠陥を有するルチル型２酸化チタンを主成分とする光
触媒層５を形成できる。

【００３３】勿論、巻き取り、巻き戻し回数は増えるが
チタン酸化物薄膜層３生成時の基材供給スピードを変え
ない場合は、最初と中間と最後のチタン酸化物薄膜層３
の全て厚さを、１００ｎｍ以下にすれば良い。

【００３４】又、電子銃１５の出力を調整しチタンター
ゲット１６の蒸発スピードを変えることによって、チタ
ン酸化物薄膜層３やチタン薄膜層４の成膜速度を変えて
も実現できる。

【００３５】勿論、セッティングチャンバー１１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。

【００３６】尚、１８は基材１が通過するスリットを、
基材１を挟み込んだ状態でシャットし、イオンプレーテ
ィングチャンバー９とセッティングチャンバー１１とを
遮断するシャッター部材であり、基材１をセットする際
にイオンプレーティングチャンバー９内の真空度を維持
するものである。

【００３７】本実施例のように、ロール状基材を往復動
させる際にチタンを蒸発させ、一方の方向では酸素雰囲
気で、逆方向では非酸素雰囲気でコーティングすれば、
ターゲットはチタンのみで交換の手間が無く、併せてス
ピードコントロールあるいは電子銃の出力コントロール
でチタン酸化物薄膜とチタン薄膜の厚さ制御、ひいては
加熱処理後、任意のＸ値のＴｉＯｘを生成でき、かつ連
続大量生産が可能であるばかりでなく、ドライコーティ
ング用のチャンバーが一つで済み、設備がコンパクトで
且つ投資も少なくて済む。

【００３８】また、チタン酸化物薄膜３とチタン薄膜４
を積層して、例えば４５０℃から５００℃の非酸素雰囲
気で加熱、アニーリングし、酸素欠陥を有したＴｉＯｘ
（Ｘは２に近い２より小さい数）を主成分とするアナタ
ーゼ型２酸化チタンよりなる光触媒層５を形成するに
は、チタン酸化物薄膜３中の酸素のチタン薄膜４への反
応スピードは２０〜３０ｎｍ／２時間程度なので、例え
ば２時間で２酸化チタン（ＴｉＯ２）からなるチタン酸
化物薄膜３を還元すると共にチタン薄膜４自体も酸化さ
せるには、チタン薄膜４に接触する面からのチタン酸化
物薄膜３厚さを２０〜３０ｎｍ以下にすれば良い。

【００３９】従って、光触媒層５の厚さを例えば約４０
０ｎｍとする場合には、ドライコーティング法によって
基材１に最初にコーティングされる最初のチタン酸化物
薄膜３はその厚さを２０ｎｍ、次いで極薄いチタン薄膜
４を、次いで厚さ４０ｎｍの第２のチタン酸化物薄膜３
を、次いで極薄いチタン薄膜４を、次いで厚さ４０ｎｍ
の第３のチタン酸化物薄膜３を、次いで極薄いチタン薄
膜４を、これらを繰り返し最後に厚さ２０ｎｍのチタン
酸化物薄膜３の順にチタン酸化物薄膜３とチタン薄膜４
を各１０層積層すれば、最初のチタン酸化物薄膜３と最
後のチタン酸化物薄膜３は片面側にチタン薄膜４に接触
し、中間のチタン酸化物薄膜３は両側面に接触するをも
って、２時間程度の４５０℃〜５００℃での加熱処理で
酸素欠陥を有するアナターゼ型２酸化チタンからなる光
触媒層５を製造できる。

【００４０】このように、酸化チタン薄膜とチタン薄膜
を薄く且つ多層に積層し、加熱処理することで、基材を
熱で傷めること無く７００℃〜１０００℃の温度でルチ
ル型、４５０℃〜５００℃の温度でアナターゼ型の酸素
欠陥を有する２酸化チタンを主成分とした光触媒層５を
形成できる。

【００４１】尚、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。

【００４２】図７に、基材１として線径０．３ｍｍのス
テンレス製線材を編んで形成した２０メッシュの網材を
用い、これに前面側に光触媒層５を、背面側に白金など
の触媒層２を形成した光触媒部材をフィルター１９とし
てレンジフード２０に取付けた例であって、フィルター
１９の背面側には室内空気を外気に排気するファン２１
を備えるとともに、フィルター１９前面側にはガスレン
ジ２２などを照らす蛍光灯などの通常の照明器具２３が
レンジフード２０に取付けられている。

【００４３】而して、照明器具２３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光触媒層
５から励起した正孔と電子のうち、表面の光触媒層５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、背面の
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、排気中の臭
い物質や煙、油分などが両面で還元、酸化され、分解さ
れる。

【００４４】尚、フィルター１９をレンジフード２０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。

【００４５】図８は、基材１として線径０．１ｍｍ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、これに前面側に光触媒層５を、背面側に白金など
の触媒層２を形成した光触媒部材をフィルター１９状に
形成し、このフィルター１９を、生鮮食料品２４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２
５内の消臭装置として用いた例である。

【００４６】この例では、冷凍・冷蔵設備２５空間内の
空気をダクト２６内に設置したファン２１でもって循環
させており、このダクト２６の入口や出口にフィルター
１９を、光触媒層５側が室内表面に、触媒層２側が裏面
に向くように設けている。

【００４７】また、冷凍・冷蔵設備２５の天井には設備
２５内を照らす蛍光灯、白熱灯などの照明器具２３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
２３が発する可視光が照射するようにしている。

【００４８】而して、照明器具２３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５で励起した正孔と電子
により、表面の光触媒層５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の両面で還元、酸化され、分解殺菌される。

【００４９】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。

【００５０】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８００℃の温度に耐える部材を用いて
も良く、基材の厚さ、太さなども任意である。

【００５１】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。

【００５２】白金などの触媒層の厚さは１〜２０ｎｍ程
度が好ましく、１ｎｍ以下であれば触媒としての機能の
発揮がうまく行えず、２０ｎｍ以上であれば高価な物質
を用いる関係上コストが高くなりすぎてメリットが無
い。

【００５３】尚、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。

【００５４】また、酸化チタン薄膜や、チタン薄膜のド
ライコーティングの方法としてイオンプレーティング法
以外にスパッタリング法、電子ビーム法、ホロカソード
法などを用いても良い。

【００５５】勿論、図５に示すドライコーティング装置
で持って、白金やパナジウムなどの触媒物質をコーティ
ングし、次いで酸化チタン薄膜や、チタン薄膜を積層し
ても良い。

【００５６】更に、チタン酸化物薄膜のチタン酸化物と
してＴｉＯ、Ｔｉ２Ｏ３、Ｔｉ３Ｏ５、ＴｉＯｘ（１．
９９＜Ｘ＜２）などを用いても良い。

【００５７】また、光触媒層は酸素欠陥を有する２酸化
チタン以外に、酸素欠陥を有しないアナターゼ型あるい
はルチル型２酸化チタンを用いても良く、この場合ドラ
イコーティング法でチタンを酸素雰囲気で蒸着させ、あ
るいは２酸化チタンを非酸素雰囲気で蒸着して加熱処理
して結晶化、あるいはゾル・ゲル法で形成しても良い。

【００５８】勿論、光触媒層としてチタン酸化物以外に
Ｆｅ２Ｏ３などを用いても良い。

【００５９】これらの光触媒層の厚さは２００ｎｍ程度
から１０００ｎｍ程度であれば充分機能を発揮できる。

【００６０】又、更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を形成する方法として、基材に先
にチタン薄膜を形成し、その後チタン酸化物薄膜を積層
形成してから加熱処理してもよく、更には機材に２酸化
チタン薄膜のみを成膜して７００℃程度に加熱後、外気
に放置急冷することにより形成することもできる。

【００６１】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。

【００６２】加熱処理する方法も、図５におけるドラム
を加熱して、チタン酸化物薄膜とチタン薄膜とを積層す
ると同時に加熱処理しても良い。

【００６３】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、家庭用ファンヒーターの臭い除去など多くの
用途に利用できる。

【００６４】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。

【００６５】

【発明の効果】本発明の光触媒部材は以上のように、導
電性板状基材表面の一方の表面に、光触媒層を形成する
と共に、他方の表面に上記光触媒層の光励起により生じ
た電子の還元作用を促進する触媒層を形成したので、触
媒層側において電子の還元反応、特に酸素への還元反応
が促進され、電子と正孔との再結合が減少するととも
に、触媒によって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５
５０ｎｍ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反応が可能になるうえ、触
媒層側においては電子と酸素の還元反応でスーパーオキ
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、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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】 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）は次いでチタン酸化物薄膜
を基材表面にコーティングした断面図、（ｃ）はチタン
酸化物薄膜に更にチタン薄膜をコーティングした断面
図、（ｄ）は更にチタン酸化物薄膜やチタン薄膜を複数
回積層コーティングした断面図、（ｅ）はチタン酸化物
薄膜とチタン薄膜をコーティングした基材を加熱し光触
媒層を形成した後の断面図である。

【図３】 エネルギー電位を示すグラフである。

【図４】 触媒を基材にコーティングする装置の模式図
である。

【図５】 チタン酸化物とチタンをコーティングし積層
する装置の模式図である。

【図６】 図５の装置の製造工程を示す模式図である。

【図７】 光触媒部材をフィルター部材に応用しレンジ
フードに用いた例を示す模式図である。

【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。

【符号の説明】

Ａ：触媒物質を基材にコーティングする工程 Ｂ：チタン酸化物薄膜を基材にコーティングする工程 Ｃ：チタン酸化物薄膜にチタン薄膜をコーティングする
工程 Ｄ：チタン酸化物薄膜とチタン薄膜をコーティング後加
熱処理して光触媒層を形成する工程 １：基材 ２：触媒層 ３：チタン酸化物薄膜（２酸化チタン薄膜） ４：チタン薄膜 ５：光触媒層 ６：スパッタリングチャンバー ７：供給ドラム ８：巻き取りドラム ９：イオンプレーティングチャンバー １０：酸素供給源 １１：セッティングチャンバー １２：ローラー １３：ローラー １４：ドラム １５：電子銃 １６：チタンターゲット １７：蓋 １８：シャッター部材 １９：フィルター ２０：レンジフード ２１：ファン ２２：ガスレンジ ２３：照明器具 ２４：生鮮食料品 ２５：冷蔵・冷凍設備 ２６：ダクト

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） Ｆ２５Ｄ 23/00 ３０２ Ｆ２５Ｄ 23/00 ３０２Ｍ Ｆターム(参考） 3L058 BH10 BJ06 BK05 BK10 4C080 AA07 AA10 BB04 BB05 CC14 HH05 KK08 LL10 MM01 MM02 NN01 QQ03 QQ17 4G069 AA11 BA04A BA04B BA48A BC75B DA05 EA07 EE01 EE06 EE08 FB02 FB23

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性板状基材表面の一方の表面に光触
   媒層を形成すると共に、他方の表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触媒層を形成し
   たことを特徴とする光触媒部材。
2. 【請求項２】 上記光触媒層の主成分がチタン酸化物で
   あることを特徴とする請求項１記載の光触媒部材。