JP2002200407A - 光触媒基材及び該基材を用いたフィルタ - Google Patents

光触媒基材及び該基材を用いたフィルタ

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JP2002200407A
JP2002200407A JP2000401074A JP2000401074A JP2002200407A JP 2002200407 A JP2002200407 A JP 2002200407A JP 2000401074 A JP2000401074 A JP 2000401074A JP 2000401074 A JP2000401074 A JP 2000401074A JP 2002200407 A JP2002200407 A JP 2002200407A
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JP
Japan
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photocatalyst
photocatalytic
substrate
base material
filter
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JP2000401074A
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Tomoyuki Shirakawa
伴幸 白川
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Mitsubishi Plastics Inc
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Mitsubishi Plastics Inc
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  • Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 乾式法又は湿式法によって得られ、光触媒機
能を高めて処理効率を向上させることが可能な光触媒基
材、及びこのような基材を用い、効率的に空気等を浄化
することが可能なフィルタを提供する。 【解決手段】 鏡面を形成する基材の表面上に光触媒の
被膜を形成する。このような光触媒基材を用いてフィル
タを構成する。フィルタ1の基材20は、多面体をな
し、該多面体を構成する2以上の面21,21に光触媒
の被膜が形成され、この光触媒の被膜が形成された各面
に対し、光源10からの光が照射されるように、基材2
0を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒基材及び該
基材を用いたフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】光触媒は、紫外線を照射することにより
有機物を分解することが可能な、光触媒機能を有する物
質である。二酸化チタン等の光触媒を基材に担持させた
光触媒基材が、各種分野で注目を集めている。このよう
な光触媒の活性機能を高める方法として、二酸化チタン
にSiやCr等の物質をドーピングすることが知られて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、SiやCr等
の物質をドーピングする場合、ドーピングする量のコン
トロールが困難であったり、再現性のある効果がなかな
か得られないといった問題がある。また、Siをドーピ
ングすることによって超親水性を向上させる技術では、
逆に酸化分解活性を低下させるといった問題もある。ま
た、光触媒の活性を高めるために、膜厚を厚くする、
アナターゼ型結晶の含有比率を上げる、表面粗さを
粗くする、といった方法が検討されているが、いずれも
製品のコスト高を招くといった問題がある。
【0004】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、乾式法又は湿式法によって得られ、光触媒機能を
高めて処理効率を向上させることが可能な光触媒基材を
提供することを目的とする。また、このような基材を用
い、効率的に空気等を浄化することが可能なフィルタを
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】〔請求項1に係る発明〕
鏡面を形成する基材の表面上に、光触媒の被膜を形成
した光触媒基材である。
【0006】〔請求項2に係る発明〕 請求項1に記載
の基材を用いたフィルタであって、基材は多面体をな
し、該多面体を構成する2以上の面に光触媒の被膜が形
成され、この光触媒の被膜が形成された各面に対し、光
源からの光が照射されるように基材を配置した、光触媒
基材を用いたフィルタである。 〔請求項3に係る発明〕 前記基材の光触媒の被膜が形
成された面は、交叉して鋭角部を形成しており、光源側
に前記鋭角部が位置するように、複数の光触媒基材を配
置した、請求項2に記載の光触媒基材を用いたフィルタ
である。 〔請求項4に係る発明〕 光源を中心に、放射状に、複
数の光触媒基材を配置した、請求項3に記載の光触媒基
材を用いたフィルタである。
【0007】
【発明の実施の形態】〔光触媒基材〕本発明は、鏡面を
形成する基材の表面上に、光触媒の被膜を形成した光触
媒基材である。本発明において、鏡面を形成する基材
は、研磨した金属、アルミニウムや銀等をメッキしたガ
ラス、金属上に鏡面めっきを施したものが代表的である
が、基材自体は、金属、ガラスの他、セラミックス、プ
ラスチック等を用いることができ、特に限定されるもの
ではない。また、反射面として表面を用いる表面鏡、裏
面を用いる裏面鏡のいずれでもよい。
【0008】鏡面によって、反射率の高い反射面が形成
され、光触媒の被膜を透過した光が反射面で反射され、
再び光触媒を活性化するので、光触媒の被膜の厚さが極
めて薄い場合でも、比較的少ない光量で効率よく表面に
付着した有機物を分解したり、超親水性を保つことがで
きる。反射率は、50%以上(波長365μm)、好ま
しくは80%以上(波長365μm)を有する。
【0009】本発明に用いられる光触媒としては、二酸
化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化タングステン、酸
化鉄、チタン酸ストロンチウム等の金属酸化物が挙げら
れる。これらにFe、Co、Ni、Cu、Zn、Ru、
Rh、Pd、Ag、Pt、Au等を付加していてもよ
い。中でも、二酸化チタンが、無害で化学的に安定して
おりかつ安価であるため、好ましい。二酸化チタンは、
アナターゼ型とルチル型いずれも使用できるが、光触媒
反応の高活性なアナターゼ型の二酸化チタンが好まし
い。光触媒の粒子の粒径は、特に限定されるものではな
いが、平均粒径1μm以下のものが好ましい。
【0010】鏡面を形成する基材の表面上、あるいは白
色をなす基材の表面上に、光触媒の被膜を形成する場
合、直接、光触媒をコートすることの他、反射率を著し
く低下させない程度であれば、適宜下地層を施してもよ
い。
【0011】光触媒の被膜の形成は、スパッタリングに
よる乾式法、ロールコート、スプレーコート、バーコー
ト、スピンコート、ディップコート等の湿式法いずれに
よって行ってもよい。スパッタリングによれば、短いス
パッタリングの時間で被膜を形成することができ、コス
トを安価に抑えることができる。湿式法によれば、同じ
分解活性を必要とする場合でも、膜厚を薄くできるの
で、低コストな光触媒基材を提供することができる。光
触媒の被膜の膜厚は、0.1〜10μm、好ましくは
0.1〜2μmである。
【0012】湿式法により、基材の表面上に光触媒の被
膜を形成する場合、金属板の表面への光触媒の被膜の形
成は、水を含む有機溶媒と、光触媒粒子とを混合してな
るコーティング剤をコーティングして、加熱乾燥して行
うのがよい。水を含む有機溶媒は、例えば、イソプロピ
ルアルコール、エタノール及び水を含む溶媒で構成した
ものが好ましい。さらには、この溶媒は、イソプロピル
アルコール40〜60重量部、エタノール20〜40重
量部、水5〜10重量部からなるものが好ましい。この
ような溶媒に対し、固形分濃度で5〜10重量%の光触
媒粒子を混合してコーティング剤となすとよい。
【0013】上記コーティング剤をコーティングして、
加熱乾燥することにより、光触媒の被膜を形成すること
ができる。コーティング方法は、特に限定されるもので
はないが、グラビアコート又はマイクログラビアコート
によるのが好ましい。
【0014】加熱乾燥は、加熱温度80〜100℃で行
うのが好ましい。さらには、乾燥熱風風速10〜30m
/秒、乾燥時間20〜180秒の条件で行うのがよい。
【0015】また、上記の乾燥が完了した後、所要時間
エージングを行うのが好ましい。これにより、コーティ
ングされた被膜の剥離強度を向上させることができる。
エージングは30〜60℃で30時間以上エージングを
行うのが好ましい。
【0016】コーティングの厚さは、乾燥前のWET状
態で5〜50g/m2 、乾燥後の被膜の厚さで0.1〜
1μmが望ましい。これ以下の厚さでは光触媒反応の活
性が低く、逆にこれ以上の厚さでは密着強度・表面硬度
が低下し、被膜が剥がれ易くなる。
【0017】前記のとおり、光触媒の粒子の粒径は、特
に限定されるものではないが、光触媒粒子(例えば二酸
化チタン粒子)の粒径が大きいと、基材の表面上での接
触面積が小さくなるため、密着強度を確保しにくい。一
方、表面の光沢(照り・光の反射率)を下げるのが望ま
しい。そこで、光触媒粒子(A)で形成された被膜の下
に、この光触媒粒子(A)よりも平均粒径の小さい光触
媒粒子(B)による層を形成することにより、表面光沢
を下げながらも密着強度を向上させ、かつ光触媒反応の
活性を高めることができる。
【0018】二酸化チタンを例にとると、基材の表面上
に、先ず平均粒径の小さい二酸化チタン粒子(B)によ
る層を形成し、その上に平均粒径の大きい二酸化チタン
粒子(A)による被膜を形成する。この場合、平均粒径
1〜5nmのアナターゼ型の二酸化チタン粒子による層
を形成し、その上に平均粒径0.5〜0.6μmのアナ
ターゼ型の二酸化チタン粒子による被膜を形成するの
が、好ましい一例として挙げられる。
【0019】また、上記視点に基き、平均粒径の相違す
る2種の光触媒を混合して用い、被膜を形成するのも好
ましい。すなわち、光触媒の被膜を、光触媒粒子(A)
と、これよりも平均粒径の小さい光触媒粒子(B)とを
混合して形成する。二酸化チタンを例にとると、平均粒
径0.5〜0.6μmのアナターゼ型の二酸化チタン粒
子(A)と、平均粒径1〜5nmのアナターゼ型の二酸
化チタン粒子(B)とを混合して用い、これによって被
膜を形成するのがよい。この場合、A:Bの配合割合は
4:1〜6:1程度が好ましい。二度塗りの工程を簡略
化することができる。
【0020】〔光触媒基材を用いたフィルタ〕上記した
光触媒基材は、光触媒機能を有用に発揮し得る各種物品
に適用することができるが、気体や液体のフィルタとし
て好適に用いることができる。例えば、フィルタを構成
する基材は多面体をなし、該多面体を構成する2以上の
面に光触媒の被膜が形成され、この光触媒の被膜が形成
された各面に対し、光源からの光が照射されるように、
基材を配置してなる。この場合、基材の光触媒の被膜が
形成された面は、交叉して鋭角部を形成しており、光源
側に前記鋭角部が位置するように、複数の光触媒基材を
配置するのが好ましい。さらに、光源を中心に、放射状
に、複数の光触媒基材を配置した構成とすることができ
る。これらの構成によって、光触媒機能を高めて、効率
的に空気等を浄化することが可能となる。
【0021】その一例を、図1に示す。図1において、
フィルタ1は、紫外線を照射する光源10を中心とし
て、その周りに、複数の光触媒基材20が放射状に配置
されてなる。複数の光触媒基材20は、三角柱状に形成
されている。光触媒基材20の光触媒の被膜が形成され
た面21,21は、交叉して鋭角部23を形成してい
る。光触媒の被膜が形成された面21,21は、ほぼ同
じ長さであり、他の一辺22より長い。光源20側に鋭
角部23が位置するように、複数の光触媒基材20を間
隔を置いて配置している。複数の光触媒基材20の間隔
(隣り合う光触媒の被膜が形成された面21,21の間
隔)は、光源20を中心として外周側に向けて徐々に狭
くなっている。光源からの光は、光触媒の被膜が形成さ
れた面21,21に照射される。上記フィルタ1は、コ
ンパクトで省スペース化が可能であり、かつ浄化能力に
優れている。
【0022】<実施例>アナターゼ型の二酸化チタン粒
子(平均粒径0.1μm)を、イソプロピルアルコール
50重量部、エタノール30重量部、水7重量部からな
る溶媒に対し、固形分濃度で10重量%混合してコーテ
ィング剤を作成した。このコーティング剤を、鏡面を形
成する基材(アルミニウム酸化膜を形成したアルミ板)
の表面上に、コーティングして光触媒基材を得た。加熱
乾燥は、加熱温度110℃、乾燥熱風風速20m/秒、
乾燥時間30秒の条件で行った。乾燥後の被膜の厚さは
0.2μmであった。
【0023】比較例1:基材を透明としたもの(ポリカ
ーボネート樹脂板)を用いた他は実施例と同様にして光
触媒基材を得た。
【0024】比較例2:基材の裏面に黒色の塗装を施し
たものを用いた他は実施例と同様にして光触媒基材を得
た。
【0025】本発明の光触媒基材の実施例と、比較例
1,2について、基材面上に、夫々1.3mg/cm2
のニコチンを均一に塗布し、これを密閉容器内に入れ、
10cmの高さから3mWの紫外線を照射した。ニコチ
ンの経時的な残存率を測定した。その結果を図2に示
す。は比較例1を示す。は比較例2を示す。は実
施例を示す。ニコチン残存率が小さくなるほど、分解が
より進んでいることを示している。実施例のものは各比
較例に比べて格段に分解機能の優れていることがわか
る。
【0026】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明は上記説明したものに限定されず、本発明の要旨
の範囲で適宜変更、付加等して実施し得るものである。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、乾式法又は湿式法によ
って得られ、光触媒機能を高めて処理効率を向上させる
ことが可能な光触媒基材を提供することができる。ま
た、このような基材を用い、効率的に空気等を浄化する
ことが可能なフィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光触媒基材を用いたフィルタの実
施の形態を示す平面図である。
【図2】実施例及び比較例におけるニコチンの残存率に
関する試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1 フィルタ 10 光源 20 光触媒基材 21 光触媒の被膜が形成された面 23 鋭角部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4C080 AA07 BB02 CC07 JJ03 JJ06 MM02 QQ20 4D019 AA01 BC07 4G069 AA03 AA08 BA04B BA48A CA01 CD10 DA06 EA11 EB15Y EB20 EC22Y FA03 FB01 FB23

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鏡面を形成する基材の表面上に、光触媒
    の被膜を形成した光触媒基材。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の基材を用いたフィルタ
    であって、基材は多面体をなし、該多面体を構成する2
    以上の面に光触媒の被膜が形成され、この光触媒の被膜
    が形成された各面に対し、光源からの光が照射されるよ
    うに基材を配置した、光触媒基材を用いたフィルタ。
  3. 【請求項3】 前記基材の光触媒の被膜が形成された面
    は、交叉して鋭角部を形成しており、光源側に前記鋭角
    部が位置するように、複数の光触媒基材を配置した、請
    求項2に記載の光触媒基材を用いたフィルタ。
  4. 【請求項4】 光源を中心に、放射状に、複数の光触媒
    基材を配置した、請求項3に記載の光触媒基材を用いた
    フィルタ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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