JP2002137912A - 多孔質ゲル - Google Patents
多孔質ゲルInfo
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Landscapes
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- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 本発明は多孔質ゲルに関するものであり、高
い断熱性能と浄化性能を実現させるものである。 【解決手段】 アルコキシシランまたは水ガラスの酸処
理品を重合させた湿潤ゲルに、チタンのアルコキシドを
作用させた後、乾燥してて得られ、断熱性、弾力性と光
触媒性を有する多孔質ゲルとするものである。
い断熱性能と浄化性能を実現させるものである。 【解決手段】 アルコキシシランまたは水ガラスの酸処
理品を重合させた湿潤ゲルに、チタンのアルコキシドを
作用させた後、乾燥してて得られ、断熱性、弾力性と光
触媒性を有する多孔質ゲルとするものである。
Description
【０００１】
【発明の属する利用分野】本発明は断熱材や水や空気を
浄化する光触媒として利用される多孔質ゲルに関するも
のである。
浄化する光触媒として利用される多孔質ゲルに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】エアロゲルやキセロゲルと呼ばれる多孔
質ゲルは断熱材等として利用されている。エアロゲルは
超臨界乾燥によって作成されるが、透明でモノシリック
なものが実現されている。また、キセロゲルは超臨界以
外の乾燥によって作成されるが、薄膜や粉末状で実現さ
れている。また、シリカゲルに酸化チタンなどの光触媒
を坦持させたものも実現されている。
質ゲルは断熱材等として利用されている。エアロゲルは
超臨界乾燥によって作成されるが、透明でモノシリック
なものが実現されている。また、キセロゲルは超臨界以
外の乾燥によって作成されるが、薄膜や粉末状で実現さ
れている。また、シリカゲルに酸化チタンなどの光触媒
を坦持させたものも実現されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の多孔質
ゲルは断熱性が高いものは、大きな光触媒性能を有しな
いという課題があった。また、赤外線が透過した場合、
断熱性能が低下する課題もあった。さらに、多孔質ゲル
はもろく崩れやすいと言う課題もあった。
ゲルは断熱性が高いものは、大きな光触媒性能を有しな
いという課題があった。また、赤外線が透過した場合、
断熱性能が低下する課題もあった。さらに、多孔質ゲル
はもろく崩れやすいと言う課題もあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決しようとするものであり、アルコキシシランま
たは水ガラスの酸処理品を重合させた湿潤ゲルに、チタ
ンのアルコキシドを作用させた後、乾燥することによ
り、断熱性と光触媒性を有する多孔質ゲルを実現するも
のである。
題を解決しようとするものであり、アルコキシシランま
たは水ガラスの酸処理品を重合させた湿潤ゲルに、チタ
ンのアルコキシドを作用させた後、乾燥することによ
り、断熱性と光触媒性を有する多孔質ゲルを実現するも
のである。
【０００５】
【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、アルコキ
シシランまたは水ガラスの酸処理品を重合させた湿潤ゲ
ルに、チタンのアルコキシドを作用させた後、乾燥して
て得られる、断熱性と光触媒性を有する多孔質ゲルとす
るものである。
シシランまたは水ガラスの酸処理品を重合させた湿潤ゲ
ルに、チタンのアルコキシドを作用させた後、乾燥して
て得られる、断熱性と光触媒性を有する多孔質ゲルとす
るものである。
【０００６】請求項２記載の発明は、アルコキシシラン
または水ガラスの酸処理品に赤外線反射剤を加えた後、
重合させた湿潤ゲルに、チタンのアルコキシドを作用さ
せた後、乾燥することにより、さらに高い断熱性と光触
媒性を有する多孔質ゲルとするものである。
または水ガラスの酸処理品に赤外線反射剤を加えた後、
重合させた湿潤ゲルに、チタンのアルコキシドを作用さ
せた後、乾燥することにより、さらに高い断熱性と光触
媒性を有する多孔質ゲルとするものである。
【０００７】請求項３記載の発明は、アルコキシシラン
または水ガラスの酸処理品を２から１０重合させオリゴ
マーとした後、さらに重合させ湿潤ゲルとし、これに疎
水化剤を添加し、３時間以上反応させた後、乾燥させる
ことにより、弾力性を付与した多孔質ゲルとするもので
ある。
または水ガラスの酸処理品を２から１０重合させオリゴ
マーとした後、さらに重合させ湿潤ゲルとし、これに疎
水化剤を添加し、３時間以上反応させた後、乾燥させる
ことにより、弾力性を付与した多孔質ゲルとするもので
ある。
【０００８】請求項４記載の発明は、アルコキシシラン
としてメチルシリケートを用い、重合をアンモニアを触
媒として用い、疎水化剤としてヘキサメチルジシラザン
を用いることによって、さらに弾力性を付与した多孔質
ゲルとするものである。
としてメチルシリケートを用い、重合をアンモニアを触
媒として用い、疎水化剤としてヘキサメチルジシラザン
を用いることによって、さらに弾力性を付与した多孔質
ゲルとするものである。
【０００９】請求項５記載の発明は、弾力性を付与した
多孔質ゲルにチタンのアルコキシドを作用させることに
より、弾力性を有しさらに光触媒特性を有する多孔質ゲ
ルを実現するものである。
多孔質ゲルにチタンのアルコキシドを作用させることに
より、弾力性を有しさらに光触媒特性を有する多孔質ゲ
ルを実現するものである。
【００１０】
【実施例】（実施例１）ガラス板に表面に、メタノール
で希釈したアルコキシシランとしてテトラメトキシシラ
ン溶液を塗布し、これにアンモニア水を噴霧し、テトラ
メトキシシランを重合させ、湿潤ゲルとする。湿潤ゲル
が表面に塗布されたガラス板を、チタンテトライソプロ
ポキシドのメタノール溶液中に漬け、湿潤ゲル中にチタ
ンテトライソプロポキシドを浸透させると共に、湿潤ゲ
ル中の溶媒を置換させる。その後、ガラス板を引き上
げ、超臨界状態で乾燥させた後、５００℃以上で加熱さ
せた。これによりシリカの多孔質ゲルの中に光触媒であ
るアナターゼ型のチタニアを作るのである。多孔質シリ
カは細孔が非常に微細であるので、断熱性能が高い。ま
た、多孔質シリカは光を通すので、多孔質シリカの中に
ある光触媒まで光があたり、単位体積あたりの有効光触
媒量が増えるために、光触媒による浄化能力が高くなる
のである。また、チタンテトライソプロポキシドを使う
ことにより、若干の疎水性を付与させることができる。
このため、多孔質ゲルが空気中の湿度を吸着し、ゲル構
造が壊れてしまうのを防ぐことができるのである。
で希釈したアルコキシシランとしてテトラメトキシシラ
ン溶液を塗布し、これにアンモニア水を噴霧し、テトラ
メトキシシランを重合させ、湿潤ゲルとする。湿潤ゲル
が表面に塗布されたガラス板を、チタンテトライソプロ
ポキシドのメタノール溶液中に漬け、湿潤ゲル中にチタ
ンテトライソプロポキシドを浸透させると共に、湿潤ゲ
ル中の溶媒を置換させる。その後、ガラス板を引き上
げ、超臨界状態で乾燥させた後、５００℃以上で加熱さ
せた。これによりシリカの多孔質ゲルの中に光触媒であ
るアナターゼ型のチタニアを作るのである。多孔質シリ
カは細孔が非常に微細であるので、断熱性能が高い。ま
た、多孔質シリカは光を通すので、多孔質シリカの中に
ある光触媒まで光があたり、単位体積あたりの有効光触
媒量が増えるために、光触媒による浄化能力が高くなる
のである。また、チタンテトライソプロポキシドを使う
ことにより、若干の疎水性を付与させることができる。
このため、多孔質ゲルが空気中の湿度を吸着し、ゲル構
造が壊れてしまうのを防ぐことができるのである。
【００１１】上記処理をしたガラス（以下、光触媒断熱
ガラスと称する）と、ガラスのみと、上記処理でチタン
テトライソプロポキシドを用いなかった場合（以下、断
熱ガラスと称する）とガラスに光触媒塗布したもの（光
触媒ガラス）を用い、断熱性能を示す熱伝導率と１時
間、光を照射し気中のホルムアルデヒドの分解性能を測
定した結果を（表１）に示す。
ガラスと称する）と、ガラスのみと、上記処理でチタン
テトライソプロポキシドを用いなかった場合（以下、断
熱ガラスと称する）とガラスに光触媒塗布したもの（光
触媒ガラス）を用い、断熱性能を示す熱伝導率と１時
間、光を照射し気中のホルムアルデヒドの分解性能を測
定した結果を（表１）に示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】このように、シリカを原料とした多孔質に
光触媒機能を付与したものは、断熱性が優れている。さ
らにガラスに光り触媒処理をしたものと比べても高い浄
化作用を有することができた。これを窓ガラス等に応用
すれば、断熱、空気浄化ガラスなどができるなど、様々
な用途で使用できる。
光触媒機能を付与したものは、断熱性が優れている。さ
らにガラスに光り触媒処理をしたものと比べても高い浄
化作用を有することができた。これを窓ガラス等に応用
すれば、断熱、空気浄化ガラスなどができるなど、様々
な用途で使用できる。
【００１４】（実施例２）珪酸ナトリウム溶液などの水
ガラスを塩酸で処理しシリカとし、これにＡＴＯ（アン
チモン、酸化スズ）やＩＴＯ（インジウム、酸化スズ）
などの赤外線反射剤を加え十分混合させる。これにアン
モニアなどの塩基を加えてゾルーゲル反応により重合
し、湿潤ゲルを作成する。これにチタンテトライソプロ
ポキシドのエタノール溶液を添加し、ゲル内部までチタ
ン成分を含浸させる。その後、エタノール溶液で洗浄
し、二酸化炭素による超臨界乾燥を行う。乾燥した多孔
質ゲルを５００℃以上の雰囲気に置き、アナターゼ型の
チタニアとする。
ガラスを塩酸で処理しシリカとし、これにＡＴＯ（アン
チモン、酸化スズ）やＩＴＯ（インジウム、酸化スズ）
などの赤外線反射剤を加え十分混合させる。これにアン
モニアなどの塩基を加えてゾルーゲル反応により重合
し、湿潤ゲルを作成する。これにチタンテトライソプロ
ポキシドのエタノール溶液を添加し、ゲル内部までチタ
ン成分を含浸させる。その後、エタノール溶液で洗浄
し、二酸化炭素による超臨界乾燥を行う。乾燥した多孔
質ゲルを５００℃以上の雰囲気に置き、アナターゼ型の
チタニアとする。
【００１５】赤外線反射剤は可視光よりも波長の長い光
は反射または吸収するが、可視光や紫外光は透過する。
よって、赤外線による熱の伝わりが無くなるので、さら
に断熱性能が向上するのである。
は反射または吸収するが、可視光や紫外光は透過する。
よって、赤外線による熱の伝わりが無くなるので、さら
に断熱性能が向上するのである。
【００１６】（実施例３）アルコキシシランとしてコル
コート社製のメチルシリケート５１を使用した。メチル
シリケート５１はメチルシリケートを低重合させたもの
で、重合度は２〜１０の範囲にあり、平均のシリカ分と
して重量比で５１％としたものである。メチルシリケー
ト５１の１モルをエタノール１２０モルと水２０モルの
混合溶液に溶解させ、これにアンモニアを２．１６モル
加え重合させ、湿潤ゲルを作成した。湿潤ゲルを１週間
熟成させた後、疎水化剤としてヘキサメチルジシラザン
を２０重量％含むエタノール溶液に浸し、約７０℃で８
時間保持（以下、疎水化時間８時間と称する）した。こ
の後、二酸化炭素による超臨界乾燥を行い、多孔質ゲル
とした。本法で作成した多孔質ゲルの熱伝導率は０．０
１５W/mkであり、非常に断熱性能に優れている。さら
に、１Ｎの圧力を加えた場合、変形したが、割れたり、
崩れたりすることはなかった。本法により、弾力性のあ
る多孔質ゲルが実現できた。疎水化剤により、シリカ粒
子表面に、多量のメチル基が修飾され、このメチル基が
粒子間の滑り性能を向上させたものと思われる。比較の
ため、疎水化時間を３時間行ったところ、断熱性能は疎
水化時間８時間のものと同じであったが、１Ｎの力を加
えたところ、変形することなく、割れてしまった。
コート社製のメチルシリケート５１を使用した。メチル
シリケート５１はメチルシリケートを低重合させたもの
で、重合度は２〜１０の範囲にあり、平均のシリカ分と
して重量比で５１％としたものである。メチルシリケー
ト５１の１モルをエタノール１２０モルと水２０モルの
混合溶液に溶解させ、これにアンモニアを２．１６モル
加え重合させ、湿潤ゲルを作成した。湿潤ゲルを１週間
熟成させた後、疎水化剤としてヘキサメチルジシラザン
を２０重量％含むエタノール溶液に浸し、約７０℃で８
時間保持（以下、疎水化時間８時間と称する）した。こ
の後、二酸化炭素による超臨界乾燥を行い、多孔質ゲル
とした。本法で作成した多孔質ゲルの熱伝導率は０．０
１５W/mkであり、非常に断熱性能に優れている。さら
に、１Ｎの圧力を加えた場合、変形したが、割れたり、
崩れたりすることはなかった。本法により、弾力性のあ
る多孔質ゲルが実現できた。疎水化剤により、シリカ粒
子表面に、多量のメチル基が修飾され、このメチル基が
粒子間の滑り性能を向上させたものと思われる。比較の
ため、疎水化時間を３時間行ったところ、断熱性能は疎
水化時間８時間のものと同じであったが、１Ｎの力を加
えたところ、変形することなく、割れてしまった。
【００１７】（実施例４）アルコキシシランとしてコル
コート社製のメチルシリケート５１を使用した。メチル
シリケート５１はメチルシリケートを低重合させたもの
で、重合度は２〜１０の範囲にあり、平均のシリカ分と
して重量比で５１％としたものである。メチルシリケー
ト５１の１モルをエタノール１２０モルと水２０モルの
混合溶液に溶解させ、これにアンモニアを２．１６モル
加え重合させ、湿潤ゲルを作成した。この湿潤ゲルにチ
タンテトライソプロポキシドのエタノール溶液を加え、
ゲル中にチタン成分を浸透させた。その後、湿潤ゲルに
疎水化剤としてヘキサメチルジシラザンを２０重量％含
むエタノール溶液に浸し、約７０℃で８時間保持した
後、１週間熟成させた。これに、ホルミアミドなど、表
面張力の小さな溶液で置換した後、窒素気流下で加熱
し、乾燥させた。さらに焼成し、チタンをアナターゼ型
とし、光触媒特性を向上させた。このようにして作成し
た、多孔質ゲルは、弾力性があり、かつ高性能な光触媒
特性を有している。これは、弾力性があり、割れにくい
ため、流動床などの動的な条件下でも使用できるため、
水や空気に含まれる成分を大変効率的に除去できるので
ある。
コート社製のメチルシリケート５１を使用した。メチル
シリケート５１はメチルシリケートを低重合させたもの
で、重合度は２〜１０の範囲にあり、平均のシリカ分と
して重量比で５１％としたものである。メチルシリケー
ト５１の１モルをエタノール１２０モルと水２０モルの
混合溶液に溶解させ、これにアンモニアを２．１６モル
加え重合させ、湿潤ゲルを作成した。この湿潤ゲルにチ
タンテトライソプロポキシドのエタノール溶液を加え、
ゲル中にチタン成分を浸透させた。その後、湿潤ゲルに
疎水化剤としてヘキサメチルジシラザンを２０重量％含
むエタノール溶液に浸し、約７０℃で８時間保持した
後、１週間熟成させた。これに、ホルミアミドなど、表
面張力の小さな溶液で置換した後、窒素気流下で加熱
し、乾燥させた。さらに焼成し、チタンをアナターゼ型
とし、光触媒特性を向上させた。このようにして作成し
た、多孔質ゲルは、弾力性があり、かつ高性能な光触媒
特性を有している。これは、弾力性があり、割れにくい
ため、流動床などの動的な条件下でも使用できるため、
水や空気に含まれる成分を大変効率的に除去できるので
ある。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、請求項１、２記載の発明
によれば、断熱性と光触媒性を有する多孔質ゲルを実現
できる。
によれば、断熱性と光触媒性を有する多孔質ゲルを実現
できる。
【００１９】また、請求項３、４記載の発明によれば、
弾力性を付与した多孔質ゲルを実現できる。
弾力性を付与した多孔質ゲルを実現できる。
【００２０】また、請求項５記載の発明によれば、弾力
性を有し、さらに光触媒特性を有する多孔質ゲルを実現
できる。
性を有し、さらに光触媒特性を有する多孔質ゲルを実現
できる。
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） Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｃ Ｆターム(参考） 4D048 AA19 AB03 BA06X BA07X BA41X BB03 BB20 EA01 4G069 AA03 AA08 BA02A BA02C BA04A BA15C BA21C BA38 BA48A BC50C BD05C BE01C BE06C BE13C BE32C CA01 CA05 CA10 CA17 DA05 EA11 EC22Y ED10 FA01 FA03 FB08 FB13 FB23 FB57 FC02 FC04 FC05 4G072 AA35 AA37 BB09 CC07 CC08 FF01 HH28 HH30 JJ26 JJ46 MM31 MM40 PP05 PP06 RR05 RR12 TT30 UU15 UU30
Claims (5)
- 【請求項１】 アルコキシシランまたは水ガラスの酸処
理品を重合させた湿潤ゲルに、チタンのアルコキシドを
作用させた後、乾燥してて得られる、断熱性と光触媒性
を有する多孔質ゲル。 - 【請求項２】 アルコキシシランまたは水ガラスの酸処
理品に赤外線反射剤を加えた後、重合させた湿潤ゲル
に、チタンのアルコキシドを作用させた後、乾燥してて
得られる、断熱性と光触媒性を有する多孔質ゲル。 - 【請求項３】 アルコキシシランまたは水ガラスの酸処
理品を２から１０重合させオリゴマーとした後、さらに
重合させ湿潤ゲルとし、これに疎水化剤を添加し、３時
間以上反応させた後、乾燥させ、弾力性を付与したこと
を特徴とする多孔質ゲル。 - 【請求項４】 アルコキシシランとしてメチルシリケー
トを用い、重合をアンモニアを触媒として用い、疎水化
剤としてヘキサメチルジシラザンを用いる請求項３記載
の多孔質ゲル。 - 【請求項５】 弾力性を付与した多孔質ゲルにチタンの
アルコキシドを作用させて光触媒特性を付与した多孔質
ゲル。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000328550A JP2002137912A (ja) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | 多孔質ゲル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000328550A JP2002137912A (ja) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | 多孔質ゲル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002137912A true JP2002137912A (ja) | 2002-05-14 |
Family
ID=18805385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000328550A Pending JP2002137912A (ja) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | 多孔質ゲル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002137912A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2000
- 2000-10-27 JP JP2000328550A patent/JP2002137912A/ja active Pending
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