JP2002035600A - 光触媒部材及びその製造方法 - Google Patents
光触媒部材及びその製造方法Info
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Landscapes
- Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基材表面にＴｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の整
数）を主成分とする光触媒層を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光励起
に伴う諸性能が安定した光触媒部材及びその製造方法を
実現する。 【解決手段】 基材表面に、所定のＴｉ成分比率でチタ
ン酸化物とチタンとをコーティングして各々の薄膜を形
成すると共に８００℃〜１２００℃の非酸素雰囲気にて
加熱処理し、ＴｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の整数）を主
成分とした光触媒層を形成する。
数）を主成分とする光触媒層を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光励起
に伴う諸性能が安定した光触媒部材及びその製造方法を
実現する。 【解決手段】 基材表面に、所定のＴｉ成分比率でチタ
ン酸化物とチタンとをコーティングして各々の薄膜を形
成すると共に８００℃〜１２００℃の非酸素雰囲気にて
加熱処理し、ＴｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の整数）を主
成分とした光触媒層を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒層、特にＴ
ｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の整数）を主成分とした光触
媒層を有した光触媒部材及びその製造方法に関する。
ｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の整数）を主成分とした光触
媒層を有した光触媒部材及びその製造方法に関する。
【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、この２酸化チタン
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が、ア
ナターゼ型２酸化チタンは３８０ｎｍ以下の波長の紫外
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、屋内照
明の蛍光灯や白熱ランプではこれらの機能を発揮できな
いものである。
チタン（ＴｉＯ２）は光活性が高く、この２酸化チタン
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が、ア
ナターゼ型２酸化チタンは３８０ｎｍ以下の波長の紫外
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、屋内照
明の蛍光灯や白熱ランプではこれらの機能を発揮できな
いものである。
【０００３】そこで、３８０ｎｍ以上の波長の可視光で
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、Ｔｉ２Ｏ３、Ｔｉ３Ｏ５、Ｔｉ４Ｏ７などのＴ
ｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の整数）が有望視されてい
る。
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、Ｔｉ２Ｏ３、Ｔｉ３Ｏ５、Ｔｉ４Ｏ７などのＴ
ｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の整数）が有望視されてい
る。
【０００４】そして、基材表面にＴｉｘＯｙ（ｘ、ｙは
１以外の整数）の光触媒層を施す方法として、酸素雰囲
気内でＴｉを酸化させながらコーティングするか、基材
表面にＴｉＯ２をコーティングし、これを水素雰囲気で
加熱しＴｉＯ２を還元する方法が考えられている。
１以外の整数）の光触媒層を施す方法として、酸素雰囲
気内でＴｉを酸化させながらコーティングするか、基材
表面にＴｉＯ２をコーティングし、これを水素雰囲気で
加熱しＴｉＯ２を還元する方法が考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法においては、ＴｉｘＯｙを生成するためにＴｉのコ
ーティング量に合わせて酸素の供給量をシビアに調整し
なければならず、しかも高温雰囲気下でその温度調整も
シビアに行わなければならずコストが高くつき、しかも
ＴｉｘＯｙを生成すること自体が極めて不安定で光触媒
層の性能が安定せず、後者の方法においては水素雰囲気
で１，７００℃〜１，８００℃に加熱しなければなら
ず、加熱作業が大変で装置が大掛かりになるばかりでな
く基材が金属であっても溶融してしまい、非現実的であ
る。
方法においては、ＴｉｘＯｙを生成するためにＴｉのコ
ーティング量に合わせて酸素の供給量をシビアに調整し
なければならず、しかも高温雰囲気下でその温度調整も
シビアに行わなければならずコストが高くつき、しかも
ＴｉｘＯｙを生成すること自体が極めて不安定で光触媒
層の性能が安定せず、後者の方法においては水素雰囲気
で１，７００℃〜１，８００℃に加熱しなければなら
ず、加熱作業が大変で装置が大掛かりになるばかりでな
く基材が金属であっても溶融してしまい、非現実的であ
る。
【０００６】本発明はこれらの課題を解決し、基材表面
にＴｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の整数）を主成分とする
光触媒層を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光励起に伴う諸性能が安定
した光触媒部材及びその製造方法を実現することにあ
る。
にＴｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の整数）を主成分とする
光触媒層を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光励起に伴う諸性能が安定
した光触媒部材及びその製造方法を実現することにあ
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及びその製造方法は、基材表面
に、所定のＴｉ成分含有比率で酸化チタン酸化物とチタ
ンとをコーティングして各々の薄膜を形成すると共に８
００℃〜１２００℃の非酸素雰囲気にて加熱処理し、Ｔ
ｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の整数）を主成分とした光触
媒層を形成することを特徴としている。
に、本発明の光触媒部材及びその製造方法は、基材表面
に、所定のＴｉ成分含有比率で酸化チタン酸化物とチタ
ンとをコーティングして各々の薄膜を形成すると共に８
００℃〜１２００℃の非酸素雰囲気にて加熱処理し、Ｔ
ｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の整数）を主成分とした光触
媒層を形成することを特徴としている。
【０００８】このようにすることで、チタン（Ｔｉ）そ
のものが有する強い還元力が作用してチタン酸化物から
酸素原子を奪い化合してＴｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の
整数）が形成され結晶化するをもって、表面に可視光領
域の光で活性化する光触媒層を施した光触媒部材を製造
でき、しかも制御し易いＴｉ成分含有比率でチタン酸化
物とチタンとをコーティングして薄膜を形成し加熱する
だけでＴｉｘＯｙが安定して形成でき、更には通常の金
属などが溶融しない８００℃〜１２００℃で製造できる
をもって、装置自体が大型化せず、可視光領域の光で安
定して活性化する光触媒部材を大量生産、且つ安価に製
造できる。
のものが有する強い還元力が作用してチタン酸化物から
酸素原子を奪い化合してＴｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の
整数）が形成され結晶化するをもって、表面に可視光領
域の光で活性化する光触媒層を施した光触媒部材を製造
でき、しかも制御し易いＴｉ成分含有比率でチタン酸化
物とチタンとをコーティングして薄膜を形成し加熱する
だけでＴｉｘＯｙが安定して形成でき、更には通常の金
属などが溶融しない８００℃〜１２００℃で製造できる
をもって、装置自体が大型化せず、可視光領域の光で安
定して活性化する光触媒部材を大量生産、且つ安価に製
造できる。
【０００９】チタン酸化物を２酸化チタン（ＴｉＯ２）
とし、この２酸化チタンとチタンとをそのＴｉ成分含有
量を３対１の比率で基材表面にコーティングして各々の
薄膜を形成すると共に８００℃〜１２００℃の非酸素雰
囲気にて加熱処理することで、可視光領域での光活性が
顕著と言われているＴｉ２Ｏ３を主成分とした光触媒層
を形成することが可能になり、しかも、安定して形成し
易い２酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いるので大量生産、
且つ安価に製造できる。
とし、この２酸化チタンとチタンとをそのＴｉ成分含有
量を３対１の比率で基材表面にコーティングして各々の
薄膜を形成すると共に８００℃〜１２００℃の非酸素雰
囲気にて加熱処理することで、可視光領域での光活性が
顕著と言われているＴｉ２Ｏ３を主成分とした光触媒層
を形成することが可能になり、しかも、安定して形成し
易い２酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いるので大量生産、
且つ安価に製造できる。
【００１０】基材表面に、酸素雰囲気でチタンをドライ
コーティングして薄膜を形成すると共に非酸素雰囲気で
チタンをコーティングして薄膜を形成することが好まし
く、この様にすれば安定した厚さの光触媒層を形成で
き、しかもチタン１種類を蒸発させれば良く、製造設備
が大型化せず、且つ製造が容易である。
コーティングして薄膜を形成すると共に非酸素雰囲気で
チタンをコーティングして薄膜を形成することが好まし
く、この様にすれば安定した厚さの光触媒層を形成で
き、しかもチタン１種類を蒸発させれば良く、製造設備
が大型化せず、且つ製造が容易である。
【００１１】基材を帯状部材とし、これをロール状に巻
回して略真空状態のドライコーティングチャンバーに供
給し、このドライチャンバーでは、電界印加条件、不活
性ガス条件、基材の加温条件などを変え、電界印加等に
よってチタンを蒸発させ、これにより放出したチタン原
子に基材近傍において酸素ガスを供給することにより酸
素原子を反応させながら基材表面に酸化チタンをコーテ
ィングして薄膜を形成させる工程と、酸素ガスの供給を
断ってチタンをコーティングして薄膜を形成させる工程
とを備えれば、連続的に大量生産できて好ましい。
回して略真空状態のドライコーティングチャンバーに供
給し、このドライチャンバーでは、電界印加条件、不活
性ガス条件、基材の加温条件などを変え、電界印加等に
よってチタンを蒸発させ、これにより放出したチタン原
子に基材近傍において酸素ガスを供給することにより酸
素原子を反応させながら基材表面に酸化チタンをコーテ
ィングして薄膜を形成させる工程と、酸素ガスの供給を
断ってチタンをコーティングして薄膜を形成させる工程
とを備えれば、連続的に大量生産できて好ましい。
【００１２】チタン酸化物とチタンとのＴｉ成分含有比
率を、基材をドライコーティングチャンバーに供給する
速度を一定にして、チタンを蒸発させる電解印加条件を
変えて設定しても良ければ、チタンを蒸発させる電解印
加条件を一定にして、上記基材をドライコーティングチ
ャンバーに供給する速度を変えて設定しても良く、この
様にすることで簡単な方法で任意の数値のｘ、ｙをもっ
たＴｉｘＯｙを主成分とする光触媒層を簡単に形成でき
る。
率を、基材をドライコーティングチャンバーに供給する
速度を一定にして、チタンを蒸発させる電解印加条件を
変えて設定しても良ければ、チタンを蒸発させる電解印
加条件を一定にして、上記基材をドライコーティングチ
ャンバーに供給する速度を変えて設定しても良く、この
様にすることで簡単な方法で任意の数値のｘ、ｙをもっ
たＴｉｘＯｙを主成分とする光触媒層を簡単に形成でき
る。
【００１３】
【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）はチタン
酸化物薄膜を基材にコーティングした断面図、（ｂ）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、（ｃ）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た後の断面図、図３はチタン
酸化物とチタンをコーティングし各々の薄膜を形成する
装置の模式図、図４はチタン酸化物とチタンをコーティ
ングし各々の薄膜を形成する別の装置の模式図、図５は
図４の装置の製造工程を示す模式図、図６は光触媒部材
をフィルター部材に応用し車両に用いた例を示す模式図
である。
と、図１は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）はチタン
酸化物薄膜を基材にコーティングした断面図、（ｂ）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、（ｃ）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た後の断面図、図３はチタン
酸化物とチタンをコーティングし各々の薄膜を形成する
装置の模式図、図４はチタン酸化物とチタンをコーティ
ングし各々の薄膜を形成する別の装置の模式図、図５は
図４の装置の製造工程を示す模式図、図６は光触媒部材
をフィルター部材に応用し車両に用いた例を示す模式図
である。
【００１４】図１及び図２に基いて本発明の製造方法の
基本工程を説明すると、Ａは基材１にチタン酸化物薄膜
２をコーティングする工程、Ｂはチタン酸化物薄膜２に
チタン薄膜３をコーティングする工程、Ｃはチタン酸化
物薄膜２とチタン薄膜３をコーティング後加熱処理しＴ
ｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の整数）を主成分とした光触
媒層４を形成する加熱処理工程である。
基本工程を説明すると、Ａは基材１にチタン酸化物薄膜
２をコーティングする工程、Ｂはチタン酸化物薄膜２に
チタン薄膜３をコーティングする工程、Ｃはチタン酸化
物薄膜２とチタン薄膜３をコーティング後加熱処理しＴ
ｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の整数）を主成分とした光触
媒層４を形成する加熱処理工程である。
【００１５】基材１は線径０．１ｍｍ〜０．５ｍｍのス
テンレス製線材を編みんで形成した１０メッシュ〜１０
０メッシュの網材あるいは厚さ０．１〜０．５ｍｍの帯
材を用いており、ドライコーティング方法でチタン酸化
物薄膜２とチタン薄膜３を形成し、その後これを８００
℃〜１２００℃の非酸素雰囲気で加熱、アニーリング
（加熱処理）し、ＴｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の整数）
を主成分とした光触媒層４を形成している。
テンレス製線材を編みんで形成した１０メッシュ〜１０
０メッシュの網材あるいは厚さ０．１〜０．５ｍｍの帯
材を用いており、ドライコーティング方法でチタン酸化
物薄膜２とチタン薄膜３を形成し、その後これを８００
℃〜１２００℃の非酸素雰囲気で加熱、アニーリング
（加熱処理）し、ＴｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の整数）
を主成分とした光触媒層４を形成している。
【００１６】例えば、チタン酸化物薄膜２を２酸化チタ
ン（ＴｉＯ２）で構成し、これにチタン薄膜３を、その
Ｔｉ成分含有比率を２酸化チタンが３、チタンが１にな
るような厚さでコーティングし、その後これを８００℃
〜１２００℃の非酸素雰囲気で加熱、アニーリングする
ことで、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され、Ｔｉ２Ｏ
３を主成分とした光触媒層４が形成することができる。
ン（ＴｉＯ２）で構成し、これにチタン薄膜３を、その
Ｔｉ成分含有比率を２酸化チタンが３、チタンが１にな
るような厚さでコーティングし、その後これを８００℃
〜１２００℃の非酸素雰囲気で加熱、アニーリングする
ことで、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され、Ｔｉ２Ｏ
３を主成分とした光触媒層４が形成することができる。
【００１７】尚、８００℃以下であればＴｉ２Ｏ３成分
が結晶化せずアモルファス状に固化して光活性反応が生
じず、１２００℃以上であれば高温すぎて金属が溶融し
基材材質の選択肢が狭くなってしまう。
が結晶化せずアモルファス状に固化して光活性反応が生
じず、１２００℃以上であれば高温すぎて金属が溶融し
基材材質の選択肢が狭くなってしまう。
【００１８】即ち、これを式で表すと、次のようにな
る。
る。
【００１９】３ＴｉＯ２＋Ｔｉ→２Ｔｉ２Ｏ３ 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３に示すようにスパッタリ
ング法にて実現することができ、この例では更に加熱処
理まで行って光触媒層４の形成まで行っている。
コーティングする方法は、図３に示すようにスパッタリ
ング法にて実現することができ、この例では更に加熱処
理まで行って光触媒層４の形成まで行っている。
【００２０】即ち、ロール状に巻回した基材１を、基材
１の加温条件、アルゴンガスなどの不活性ガス、窒素ガ
ス、酸素分子を有する酸化性ガスの供給量条件などを調
整した略真空状態の２個のスパッタリングチャンバー
５、６に連続的に供給し、更に加熱処理チャンバー７に
供給ながらチタン酸化物薄膜２のチタン酸化物とチタン
薄膜３のチタンとを反応させてＴｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１
以外の整数）を主成分とした光触媒層４を基材１に形成
している。
１の加温条件、アルゴンガスなどの不活性ガス、窒素ガ
ス、酸素分子を有する酸化性ガスの供給量条件などを調
整した略真空状態の２個のスパッタリングチャンバー
５、６に連続的に供給し、更に加熱処理チャンバー７に
供給ながらチタン酸化物薄膜２のチタン酸化物とチタン
薄膜３のチタンとを反応させてＴｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１
以外の整数）を主成分とした光触媒層４を基材１に形成
している。
【００２１】第１のチャンバー５では、電界の印加によ
り加速した不活性ガスイオンと窒素ガスイオンをＴｉに
衝突させ、同時に基材１表面近傍に酸素供給源８より酸
素ガスを供給、チタン原子と反応させ、これによりＴｉ
Ｏ２を主成分とする厚さ１５０ｎｍ程度のチタン酸化物
薄膜２を基材１表面に形成させており、第１のチャンバ
ー５での加工は基材１にチタン酸化物薄膜２をコーティ
ングする工程Ａに該当する。
り加速した不活性ガスイオンと窒素ガスイオンをＴｉに
衝突させ、同時に基材１表面近傍に酸素供給源８より酸
素ガスを供給、チタン原子と反応させ、これによりＴｉ
Ｏ２を主成分とする厚さ１５０ｎｍ程度のチタン酸化物
薄膜２を基材１表面に形成させており、第１のチャンバ
ー５での加工は基材１にチタン酸化物薄膜２をコーティ
ングする工程Ａに該当する。
【００２２】次いでＴｉＯ２を主成分とするチタン酸化
物薄膜２をコーティングした基材１を第２のチャンバー
６に連続的に供給し、この第２のチャンバー６では、非
酸素雰囲気下で電界の印加により加速した不活性ガスイ
オンをＴｉに衝突させ、これにより放出したＴｉ原子よ
りなる厚さ数１０ｎｍのチタン薄膜３をチタン酸化物薄
膜２表面に積層させており、第２のチャンバー６での加
工はチタン酸化物薄膜２にチタン薄膜３をコーティング
する工程Ｂに該当する。
物薄膜２をコーティングした基材１を第２のチャンバー
６に連続的に供給し、この第２のチャンバー６では、非
酸素雰囲気下で電界の印加により加速した不活性ガスイ
オンをＴｉに衝突させ、これにより放出したＴｉ原子よ
りなる厚さ数１０ｎｍのチタン薄膜３をチタン酸化物薄
膜２表面に積層させており、第２のチャンバー６での加
工はチタン酸化物薄膜２にチタン薄膜３をコーティング
する工程Ｂに該当する。
【００２３】チタン酸化物薄膜２及びチタン薄膜３の厚
さは、電界の印加条件を変え、第１のチャンバー５での
Ｔｉの蒸発量を第２のチャンバー６でのＴｉの蒸発量よ
り３倍多くし、Ｔｉ成分比率が３対１になるようにして
いる。
さは、電界の印加条件を変え、第１のチャンバー５での
Ｔｉの蒸発量を第２のチャンバー６でのＴｉの蒸発量よ
り３倍多くし、Ｔｉ成分比率が３対１になるようにして
いる。
【００２４】引続き、チタン酸化物薄膜２及びチタン薄
膜３が積層された基材１を加熱処理チャンバー７に連続
的に供給し、この加熱処理チャンバー７では、アルゴン
ガスなどの不活性ガス雰囲気下で酸化を防ぎながらヒー
ターにて８００℃〜１２００℃に加熱処理し、アニーリ
ングすることで、チタン薄膜３のＴｉでもってチタン酸
化物薄膜２のＴｉＯ２を還元すると共にチタン自体も酸
化し結晶化、Ｔｉ２Ｏ３を主成分とした光触媒層４が形
成されるをもって、加熱処理チャンバー７での加工は工
程Ｃに該当する。
膜３が積層された基材１を加熱処理チャンバー７に連続
的に供給し、この加熱処理チャンバー７では、アルゴン
ガスなどの不活性ガス雰囲気下で酸化を防ぎながらヒー
ターにて８００℃〜１２００℃に加熱処理し、アニーリ
ングすることで、チタン薄膜３のＴｉでもってチタン酸
化物薄膜２のＴｉＯ２を還元すると共にチタン自体も酸
化し結晶化、Ｔｉ２Ｏ３を主成分とした光触媒層４が形
成されるをもって、加熱処理チャンバー７での加工は工
程Ｃに該当する。
【００２５】このような方法で、一定の速度で基材１を
各チャンバーに供給することで光触媒層４を連続的に形
成できて連続大量生産が行え、コストを安く出来る。
各チャンバーに供給することで光触媒層４を連続的に形
成できて連続大量生産が行え、コストを安く出来る。
【００２６】尚、これら３つのチャンバー５、６、７及
び基材１ロールなどはチャンバー内の真空程度の真空室
９内に収納し、基材１の各チャンバーへの出入り口から
チャンバー内に外気が浸入することやチャンバー内のガ
スイオンなどが流出することを防いでいる。
び基材１ロールなどはチャンバー内の真空程度の真空室
９内に収納し、基材１の各チャンバーへの出入り口から
チャンバー内に外気が浸入することやチャンバー内のガ
スイオンなどが流出することを防いでいる。
【００２７】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４に示すよう
にイオンプレーティング法にて同一のドライコーティン
グチャンバー１０にて形成することもできる。
膜３をドライコーティングする方法は、図４に示すよう
にイオンプレーティング法にて同一のドライコーティン
グチャンバー１０にて形成することもできる。
【００２８】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、基材１をドライコーティン
グチャンバー１０に供給する際の往復速度を変えること
により、チタン酸化物薄膜２とチタン薄膜３に含まれる
Ｔｉ含有量比率の設定を可能にしている。
電界印加条件を一定にして、基材１をドライコーティン
グチャンバー１０に供給する際の往復速度を変えること
により、チタン酸化物薄膜２とチタン薄膜３に含まれる
Ｔｉ含有量比率の設定を可能にしている。
【００２９】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、逆転してドライコーティングチ
ャンバー１０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
チタンを蒸発させている。
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、逆転してドライコーティングチ
ャンバー１０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
チタンを蒸発させている。
【００３０】工程を説明すると、まず図５（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。
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。
【００３１】次いで蓋１７を閉じ、両チャンバー１０、
１１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５（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
１６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８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２を基材１表面に形成させる。
１１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５（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
１６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８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２を基材１表面に形成させる。
【００３２】そして、表面にチタン酸化物薄膜２がコー
ティングされた基材１が図５（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。
ティングされた基材１が図５（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。
【００３３】基材１をローラー１２に巻き取る際には、
図５（ｄ）に示すように、酸素供給源８よりの酸素ガス
の供給を絶って電子銃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２表面にチタン薄膜３を積層させる。
図５（ｄ）に示すように、酸素供給源８よりの酸素ガス
の供給を絶って電子銃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２表面にチタン薄膜３を積層させる。
【００３４】電子銃１５の作動によるターゲットチタン
１６の蒸発量は一定であり、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
によりチタン酸化物薄膜２とチタン薄膜３に含まれるＴ
ｉ含有量を変えることができ、例えばチタン酸化物がＴ
ｉＯ２で、光触媒層４の主成分をＴｉ２Ｏ３にする場合
は、ローラー１３に巻き取る速度よりローラー１２に巻
き取る速度を３倍にすれば良い。
１６の蒸発量は一定であり、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
によりチタン酸化物薄膜２とチタン薄膜３に含まれるＴ
ｉ含有量を変えることができ、例えばチタン酸化物がＴ
ｉＯ２で、光触媒層４の主成分をＴｉ２Ｏ３にする場合
は、ローラー１３に巻き取る速度よりローラー１２に巻
き取る速度を３倍にすれば良い。
【００３５】又、チタン酸化物がＴｉＯ２で光触媒層４
の主成分をＴｉ３Ｏ５にする場合は、下式に基き、ロー
ラー１３に巻き取る速度よりローラー１２に巻き取る速
度を５倍にすれば良い。 ５ＴｉＯ２＋Ｔｉ→２Ｔｉ３Ｏ５ 更に、チタン酸化物がＴｉＯ２で光触媒層４の主成分を
Ｔｉ４Ｏ７にする場合は、下式に基き、ローラー１３に
巻き取る速度よりローラー１２に巻き取る速度を７倍に
すれば良い。 ７ＴｉＯ２＋Ｔｉ→２Ｔｉ４Ｏ７ そして、表面にチタン酸化物薄膜２とチタン薄膜３がコ
ーティングされた基材１が図５（ｅ）に示すようにロー
ラー１２に巻き取られてしまうと、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８００℃〜１２００℃で加熱処理
し、チタン酸化物薄膜２とチタン薄膜３とを反応させて
光触媒層４を形成する。
の主成分をＴｉ３Ｏ５にする場合は、下式に基き、ロー
ラー１３に巻き取る速度よりローラー１２に巻き取る速
度を５倍にすれば良い。 ５ＴｉＯ２＋Ｔｉ→２Ｔｉ３Ｏ５ 更に、チタン酸化物がＴｉＯ２で光触媒層４の主成分を
Ｔｉ４Ｏ７にする場合は、下式に基き、ローラー１３に
巻き取る速度よりローラー１２に巻き取る速度を７倍に
すれば良い。 ７ＴｉＯ２＋Ｔｉ→２Ｔｉ４Ｏ７ そして、表面にチタン酸化物薄膜２とチタン薄膜３がコ
ーティングされた基材１が図５（ｅ）に示すようにロー
ラー１２に巻き取られてしまうと、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８００℃〜１２００℃で加熱処理
し、チタン酸化物薄膜２とチタン薄膜３とを反応させて
光触媒層４を形成する。
【００３６】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ても
良い。
熱処理用のヒーターを設けて、加熱処理装置と兼ねても
良い。
【００３７】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、ドライコーティ
ングチャンバー１０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
にドライコーティングチャンバー１０内の真空度を維持
するものである。
基材１を挟み込んだ状態でシャットし、ドライコーティ
ングチャンバー１０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
にドライコーティングチャンバー１０内の真空度を維持
するものである。
【００３８】本実施例でも、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。
ばかりでなく、ドライコーティング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。
【００３９】次に図６（ａ）に示すように、この光触媒
部材を車両に応用した例を示すと、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１０
０メッシュの網材を用い、これに光触媒層４を形成した
光触媒部材をフィルター１９として車両２０に用いてお
り、このフィルター１９をインストルメントパネル２１
のフロントウィンドウ用のデフロスター部２２を覆うよ
うに取付けている。
部材を車両に応用した例を示すと、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１０
０メッシュの網材を用い、これに光触媒層４を形成した
光触媒部材をフィルター１９として車両２０に用いてお
り、このフィルター１９をインストルメントパネル２１
のフロントウィンドウ用のデフロスター部２２を覆うよ
うに取付けている。
【００４０】即ち、図６（ｂ）に拡大して示すように、
フィルター１９は複数枚重ねて、その一端はインストル
メントパネル２１にヒンジ２３で回転自在に取付けられ
たホルダー２４に、他端はロック機構２５に保持される
ホルダー２６に取り外し自在に装着されている。
フィルター１９は複数枚重ねて、その一端はインストル
メントパネル２１にヒンジ２３で回転自在に取付けられ
たホルダー２４に、他端はロック機構２５に保持される
ホルダー２６に取り外し自在に装着されている。
【００４１】而して、日中、フロントガラス２７を通し
て紫外線がカットされた太陽光の可視光でもってフィル
ター１９の光触媒層４が励起されて活性酸素や水酸基ラ
ジカルを発生する。そして、ファンユニット（図示せ
ず）を駆動することにより車両内の空気が循環しその空
気がデフロスター部２２より吹き出る際に、フィルター
１９を通過するが、この空気がフィルター１９を通過す
る際に空気中の匂い物質や細菌類が、可視光により光触
媒層４で励起されて生じた水酸基ラジカルや活性酸素に
触れることによって分解浄化、脱臭、殺菌される。特
に、インストルメントパネル２１のデフロスター部２２
はフロントガラス２７直下に有って常にフロントガラス
２７を通して陽が差し込んでおり、日中、フィルター１
９は分解浄化、脱臭、殺菌機能を効果的に発揮できる。
て紫外線がカットされた太陽光の可視光でもってフィル
ター１９の光触媒層４が励起されて活性酸素や水酸基ラ
ジカルを発生する。そして、ファンユニット（図示せ
ず）を駆動することにより車両内の空気が循環しその空
気がデフロスター部２２より吹き出る際に、フィルター
１９を通過するが、この空気がフィルター１９を通過す
る際に空気中の匂い物質や細菌類が、可視光により光触
媒層４で励起されて生じた水酸基ラジカルや活性酸素に
触れることによって分解浄化、脱臭、殺菌される。特
に、インストルメントパネル２１のデフロスター部２２
はフロントガラス２７直下に有って常にフロントガラス
２７を通して陽が差し込んでおり、日中、フィルター１
９は分解浄化、脱臭、殺菌機能を効果的に発揮できる。
【００４２】尚、フィルター１９をインストルメントパ
ネル２１に対し着脱自在にしているので、フィルター１
９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。
ネル２１に対し着脱自在にしているので、フィルター１
９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。
【００４３】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、
鉄などの金属やガラス繊維など８００℃の温度に耐える
部材を用いても良い。
く種々の変形が可能であり、基材素材として黄銅、銅、
鉄などの金属やガラス繊維など８００℃の温度に耐える
部材を用いても良い。
【００４４】また、ドライコーティングの方法としてス
パッタリング法、イオンプレーティング法、電子ビーム
法、ホロカソード法などを用いても良い。
パッタリング法、イオンプレーティング法、電子ビーム
法、ホロカソード法などを用いても良い。
【００４５】更に、チタン酸化物薄膜のチタン酸化物と
してＴｉＯなどを用いても良く、更にはＴｉ２Ｏ３薄膜
などＴｉｘＯｙ薄膜を形成し、その後Ｔｉ薄膜を形成し
て加熱処理し、ＴｉｘＯｙとＴｉとを反応させても良
い。
してＴｉＯなどを用いても良く、更にはＴｉ２Ｏ３薄膜
などＴｉｘＯｙ薄膜を形成し、その後Ｔｉ薄膜を形成し
て加熱処理し、ＴｉｘＯｙとＴｉとを反応させても良
い。
【００４６】又、更に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、ＴｉｘＯｙを主成分とする光触媒層を形成しても良
い。
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、ＴｉｘＯｙを主成分とする光触媒層を形成しても良
い。
【００４７】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。
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。
【００４８】加熱処理する方法も、図４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。
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。
【００４９】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
用として用いることもでき、更にはレンジフードのフィ
ルターに用いても良く、この場合、蛍光灯、白熱球など
普通の室内用照明器具と組み合わせて、この照明器具か
ら照射される可視光でもって光触媒層４を励起し臭い物
質などの分解を図っても良い。
た場合は、紫外線が透過し難い鑑賞用水槽や湖沼の浄化
用として用いることもでき、更にはレンジフードのフィ
ルターに用いても良く、この場合、蛍光灯、白熱球など
普通の室内用照明器具と組み合わせて、この照明器具か
ら照射される可視光でもって光触媒層４を励起し臭い物
質などの分解を図っても良い。
【００５０】ＴｉｘＯｙを主成分とする光触媒層は、太
陽電池などに用いても良い。
陽電池などに用いても良い。
【００５１】
【発明の効果】本発明の光触媒部材及びその製造方法は
以上のように、基材表面に、所定のＴｉ成分含有比率で
酸化チタン酸化物とチタンとをコーティングして各々の
薄膜を形成すると共に８００℃〜１２００℃の非酸素雰
囲気にて加熱処理し、ＴｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の整
数）を主成分とした光触媒層を形成するので、チタンそ
のものが有する強い還元力が作用してチタン酸化物から
酸素原子を奪い化合してＴｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の
整数）が形成され結晶化するをもって、表面に可視光領
域の光で活性化する光触媒層を施した光触媒部材を製造
でき、しかも制御し易いＴｉ成分含有比率でチタン酸化
物とチタンとをコーティングして薄膜を形成し加熱する
だけでＴｉｘＯｙが安定して形成でき、更には通常の金
属などが溶融しない８００℃〜１２００℃で製造できる
をもって、装置自体が大型化せず、可視光領域の光で安
定して活性化する光触媒部材を大量生産、且つ安価に製
造できる。
以上のように、基材表面に、所定のＴｉ成分含有比率で
酸化チタン酸化物とチタンとをコーティングして各々の
薄膜を形成すると共に８００℃〜１２００℃の非酸素雰
囲気にて加熱処理し、ＴｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の整
数）を主成分とした光触媒層を形成するので、チタンそ
のものが有する強い還元力が作用してチタン酸化物から
酸素原子を奪い化合してＴｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の
整数）が形成され結晶化するをもって、表面に可視光領
域の光で活性化する光触媒層を施した光触媒部材を製造
でき、しかも制御し易いＴｉ成分含有比率でチタン酸化
物とチタンとをコーティングして薄膜を形成し加熱する
だけでＴｉｘＯｙが安定して形成でき、更には通常の金
属などが溶融しない８００℃〜１２００℃で製造できる
をもって、装置自体が大型化せず、可視光領域の光で安
定して活性化する光触媒部材を大量生産、且つ安価に製
造できる。
【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。
式図である。
【図２】 同製造工程に基く断面図であって、（ａ）は
チタン酸化物薄膜を基材にコーティングした断面図、
（ｂ）はこれに更にチタン薄膜をコーティングした断面
図、（ｃ）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た後の断面図である。
チタン酸化物薄膜を基材にコーティングした断面図、
（ｂ）はこれに更にチタン薄膜をコーティングした断面
図、（ｃ）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た後の断面図である。
【図３】 同チタン酸化物とチタンをコーティングし各
々の薄膜を形成する装置の模式図である。
々の薄膜を形成する装置の模式図である。
【図４】 同チタン酸化物とチタンをコーティングし各
々の薄膜を形成する別の装置の模式図である。
々の薄膜を形成する別の装置の模式図である。
【図５】 図４の装置の作動状況を説明する模式図であ
る。
る。
【図６】 同光触媒部材をフィルター部材に応用し車両
に用いた例を示し、（ａ）は模式図、（ｂ）は要部の断
面図である。
に用いた例を示し、（ａ）は模式図、（ｂ）は要部の断
面図である。
Ａ：チタン酸化物薄膜を基材にコーティングする工程 Ｂ：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 Ｃ：チタン酸化物薄膜とチタン薄膜をコーティング後加
熱処理する工程 １：基材 ２：チタン酸化物薄膜 ３：チタン薄膜 ４：光触媒層 ５：第１のチャンバー ６：第２のチャンバー ７：熱処理チャンバー ８：酸素供給源 ９：真空室 １０：ドライコーティングチャンバー 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：車両 ２１：インストルメントパネル ２２：デフロスター部 ２３： ヒンジ ２４：ホルダー ２５：ロック機構 ２６：ホルダー ２７：フロントガラス
工程 Ｃ：チタン酸化物薄膜とチタン薄膜をコーティング後加
熱処理する工程 １：基材 ２：チタン酸化物薄膜 ３：チタン薄膜 ４：光触媒層 ５：第１のチャンバー ６：第２のチャンバー ７：熱処理チャンバー ８：酸素供給源 ９：真空室 １０：ドライコーティングチャンバー 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：車両 ２１：インストルメントパネル ２２：デフロスター部 ２３： ヒンジ ２４：ホルダー ２５：ロック機構 ２６：ホルダー ２７：フロントガラス
───────────────────────────────────────────────────── 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） // Ａ６１Ｌ 9/00 Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｊ Ｆターム(参考） 4C080 AA07 CC01 MM02 4D048 AA21 BA07X BA07Y BA41X BA41Y BB03 BC07 BD01 EA01 4F100 AA21B AB12 AB12C AT00A BA02 BA03 BA07 EH112 EH462 EH662 EJ422 EJ58B EJ58C EJ582 EK172 JL02 JL08B JM02 YY00B 4G069 AA08 AA11 BA04A BA04B BB04A BB04C BC50A BC50B CA17 EA07 EB15X EB15Y EE01 EE06 EE08 FB02 FB23 FB29 FB58
Claims (9)
- 【請求項１】 基材表面に、所定のＴｉ成分含有比率で
チタン酸化物とチタンとをコーティングして各々の薄膜
を形成すると共に８００℃〜１２００℃の非酸素雰囲気
にて加熱処理し、ＴｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の整数）
を主成分とした光触媒層を形成したことを特徴とする光
触媒部材。 - 【請求項２】 上記チタン酸化物が２酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ２）であり、２酸化チタンとチタンとをそのＴｉ成分
含有量を３対１の比率になる膜厚さで基材表面にコーテ
ィングして各々の薄膜を形成すると共に８００℃〜１２
００℃の非酸素雰囲気にて加熱処理し、Ｔｉ２Ｏ３を主
成分とした光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。 - 【請求項３】 上記基材表面に、酸素雰囲気でチタンを
ドライコーティングして２酸化チタン薄膜を形成すると
共に非酸素雰囲気でチタンをコーティングしてチタン薄
膜を形成したことを特徴とする請求項１乃至２いずれか
記載の光触媒部材。 - 【請求項４】 基材表面に、所定のＴｉ成分含有比率で
チタン酸化物とチタンとをコーティングして各々の薄膜
を形成すると共に８００℃〜１２００℃の非酸素雰囲気
にて加熱処理し、ＴｉｘＯｙ（ｘ、ｙは１以外の整数）
を主成分とした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。 - 【請求項５】 上記チタン酸化物が２酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ２）であり、２酸化チタンとチタンとをそのＴｉ成分
含有量を３対１の比率になる膜厚さで基材表面にコーテ
ィングして各々の薄膜を形成すると共に８００℃〜１２
００℃の非酸素雰囲気にて加熱処理し、Ｔｉ２Ｏ３を主
成分とした光触媒層を形成した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。 - 【請求項６】 上記基材表面に、酸素雰囲気でチタンを
ドライコーティングして２酸化チタン薄膜を形成すると
共に非酸素雰囲気でチタンをコーティングしてチタン薄
膜を形成したことを特徴とする請求項４乃至５いずれか
記載の光触媒部材の製造方法。 - 【請求項７】 上記基材が帯状部材であって、これをロ
ール状に巻回して略真空状態のドライコーティングチャ
ンバーに供給し、該ドライチャンバーでは、電界印加条
件、不活性ガス条件、基材の加温条件などを変え、電界
印加等によってチタンを蒸発させ、これにより放出した
チタン原子に上記基材近傍において酸素ガスを供給する
ことにより酸素原子を反応させながら上記基材表面にチ
タン酸化物の薄膜を形成させる工程と、酸素ガスの供給
を断ってチタン薄膜を形成させる工程とを備えることを
特徴とする請求項４乃至６何れか記載の光触媒部材の製
造方法。 - 【請求項８】 上記チタン酸化物薄膜とチタン薄膜のＴ
ｉ成分含有比率を、上記基材をドライコーティングチャ
ンバーに供給する速度を一定にして、チタンを蒸発させ
る電界印加条件を変えて設定したことを特徴とする請求
項７記載の光触媒部材の製造方法。 - 【請求項９】 上記チタン酸化物薄膜とチタン薄膜のＴ
ｉ成分含有比率を、チタンを蒸発させる電界印加条件を
一定にして、上記基材をドライコーティングチャンバー
に供給する速度を変えて設定したことを特徴とする請求
項７記載の光触媒部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000229366A JP2002035600A (ja) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | 光触媒部材及びその製造方法 |
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| JP2000229366A JP2002035600A (ja) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | 光触媒部材及びその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002035600A true JP2002035600A (ja) | 2002-02-05 |
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|---|---|---|---|
| JP2000229366A Pending JP2002035600A (ja) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | 光触媒部材及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002035600A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009022849A (ja) * | 2007-07-18 | 2009-02-05 | Onomori:Kk | 表面に二酸化チタン被膜を形成したチタン材の切削片 |
Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| JPH08134630A (ja) * | 1994-11-14 | 1996-05-28 | Agency Of Ind Science & Technol | 光触媒用酸化チタン含有膜被覆基体及びその製造方法 |
| JPH1071337A (ja) * | 1996-08-29 | 1998-03-17 | Bridgestone Corp | 光触媒体及びその製造方法 |
| JPH1147609A (ja) * | 1997-08-01 | 1999-02-23 | Sharp Corp | 光触媒体およびその製造方法 |
| JP2001232713A (ja) * | 2000-02-22 | 2001-08-28 | Toto Ltd | 壁紙部材 |
| JP2001300326A (ja) * | 1999-11-25 | 2001-10-30 | Kobe Steel Ltd | 光触媒膜被覆材料、該被覆材料の製造方法、該被覆材料を用いた浄化方法および浄化装置 |
-
2000
- 2000-07-28 JP JP2000229366A patent/JP2002035600A/ja active Pending
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