JP2002316057A - Photocatalyst and functional body - Google Patents

Photocatalyst and functional body

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JP2002316057A
JP2002316057A JP2001122875A JP2001122875A JP2002316057A JP 2002316057 A JP2002316057 A JP 2002316057A JP 2001122875 A JP2001122875 A JP 2001122875A JP 2001122875 A JP2001122875 A JP 2001122875A JP 2002316057 A JP2002316057 A JP 2002316057A
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film
titanium oxide
photocatalytic
lamp
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Akira Kawakatsu
晃 川勝
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photocatalyst having high decomposability even at a low temperature of about room temperature (0 to 40 deg.C) and to provide a functional body using the same. SOLUTION: The photocatalyst in which a surface layer consisting of MOXCY (M is a metal) is provided on a surface of a photocatalyst film consisting essentially of titanium oxide is formed. Preferably M is a kind of metal selected from a group composed of Y, La, Sc, Gd, Er, Yb, Sm and Pr or a mixture thereof. Further preferably atomic number ratio (Y/X) of oxygen and carbon is in a range between 0.02 and 0.2.

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】本発明は光触媒体、これを用
いたランプ、照明器具、室内建材、脱臭装置のフィルタ
ーなどの機能体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photocatalyst, a functional body such as a lamp, a lighting fixture, an indoor building material, and a filter of a deodorizing device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】消臭、防汚および抗菌を行うために光触
媒膜を用いることが、知られている。
2. Description of the Related Art It is known to use photocatalytic films for deodorizing, antifouling and antibacterial.

【0003】光触媒膜は、紫外線照射を受けて、その光
エネルギーを吸収すると、光触媒膜を構成して光触媒作
用を呈する半導体に電子とホールを生成する。電子とホ
ールは、膜表面にある酸素や水と反応して活性酸素や他
の活性なラジカルなどを生じ、有機物からなる汚れや臭
いの成分を酸化還元して分解するとされている。
When a photocatalytic film is irradiated with ultraviolet light and absorbs its light energy, electrons and holes are generated in a semiconductor which forms a photocatalytic film and exhibits a photocatalytic action. The electrons and holes are said to react with oxygen and water on the film surface to generate active oxygen and other active radicals, and to decompose organic dirt and odor components by redox reduction.

【0004】光触媒作用のある物質は、半導体特性を示
す金属酸化物に見られるように多数種の金属酸化物が知
られているが、そのうち現在最も有望視されているのは
酸化チタンである。酸化チタンは、光触媒作用が顕著で
あるとともに、安全で工業的に合理的な価格で、しかも
必要量を入手できる物質であるからである。
As the photocatalytic substance, many kinds of metal oxides are known as seen in metal oxides exhibiting semiconductor properties, and among them, titanium oxide is most promising at present. This is because titanium oxide is a substance that has a remarkable photocatalytic action and is available at a safe, industrially reasonable price and in a required amount.

【0005】近時、光触媒膜の有用性に注目して、用い
たランプ、照明器具、室内建材、脱臭装置のフィルター
などの幅広い物品に光触媒膜を形成しようとする動きが
活発である。
In recent years, attention has been paid to the usefulness of photocatalytic films, and there is an active movement to form photocatalytic films on a wide range of articles such as used lamps, lighting equipment, indoor building materials, and filters of deodorizing devices.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
光触媒体は、使用条件にもよるが雰囲気温度が低下する
と光触媒体の活性が大幅に低下する。特に室温程度(4
0℃以下)での分解速度の低下が認められている。
However, in such a photocatalyst, the activity of the photocatalyst is greatly reduced when the ambient temperature is lowered, depending on the use conditions. Especially about room temperature (4
(0 ° C. or lower).

【0007】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
のであり、室温程度の低温領域で高い分解性を有する光
触媒体およびこれを用いた機能体を提供することを目的
とする。
[0007] The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a photocatalyst having high decomposability in a low temperature range of about room temperature and a functional body using the same.

【0008】[0008]

【課題を達成するための手段】請求項1の発明の光触媒
体は酸化チタンを主成分とする光触媒膜と;光触媒膜の
表面の少なくとも一部にMO(Mは金属)からな
る表面層と;を具備している。
A photocatalyst according to the first aspect of the present invention comprises: a photocatalyst film containing titanium oxide as a main component; and a surface composed of MO X C Y (M is a metal) on at least a part of the surface of the photocatalyst film. And a layer.

【0009】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。
In the present invention and the following inventions, the definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified.

【0010】本発明の光触媒体は、光触媒膜を具備して
いるが、基体を備えていることを必要条件とするもので
ない。また、光触媒膜は、光触媒物質をその主要な構成
要素としているが、必要に応じてその他の物質を含んで
いることを許容する。
The photocatalyst of the present invention has a photocatalyst film, but does not require a substrate. The photocatalyst film has a photocatalyst material as its main component, but allows other materials to be contained as necessary.

【0011】光触媒膜は、酸化チタンTiOを主成分
として基体に膜状に形成される。光触媒作用を備えた金
属化合物には、酸化チタンTiOを始め、WO、F
eTiO、Fe、CdFe、SrTiO
、ZnO、CdFeO、Bi、In
CdO、SnOなどである。これらの物質を酸化チタ
ンTiOに1種または複数種を混合して用いることが
できる。
The photocatalyst film is formed in a film shape on a base material mainly containing titanium oxide TiO 2 . Metal compounds having a photocatalytic action include titanium oxide TiO 2 , WO 3 , F
eTiO 3 , Fe 2 O 3 , CdFe 2 O 4 , SrTiO
3 , ZnO, CdFeO 3 , Bi 2 O 3 , In 2 O 3 ,
CdO, SnO 2 and the like. One or more of these substances can be used as a mixture with titanium oxide TiO 2 .

【0012】以上の各種の光触媒物質の中でも、酸化チ
タンTiOは、特に光触媒作用が顕著であるととも
に、前述したように安全で工業的に合理的な価格でかつ
入手しやすいので、光触媒物質として最も有望視されて
いる。また、酸化チタンには、その結晶構造としてルチ
ル形とアナターゼ形とがある。光触媒作用は、アナター
ゼ形の方が優れているといわれている。したがって、ア
ナターゼ形の酸化チタンを用いるのが好適である。しか
し、実際的にはアナターゼ形にルチル形が混在して形成
される場合も多く、しかも酸化チタンの超微粒子を用い
る場合には、上記結晶構造が混在していても実用的な光
触媒作用を得ることができるから、両者が混在した態様
であってもよい。なお、それらの混合比の如何によって
分解性が変化する。
Among the above various photocatalytic substances, titanium oxide TiO 2 has a remarkable photocatalytic action, and is safe, industrially reasonable, and easily available as described above. Most promising. Titanium oxide has rutile and anatase crystal structures. It is said that the anatase form is superior in photocatalysis. Therefore, it is preferable to use anatase type titanium oxide. However, in practice, the rutile form is often mixed with the anatase form, and when ultrafine particles of titanium oxide are used, a practical photocatalytic action is obtained even if the above crystal structures are mixed. Therefore, both may be mixed. The decomposability changes depending on the mixing ratio.

【0013】また、これまで知られていなかったTi、
O、Cを主成分としたアモルファス系酸化チタンを用い
ることもできる。このアモルファス系酸化チタンからな
る膜が非常に高い分解力を有し、かつ低温で形成するこ
ともできる。また、このアモルファス系酸化チタンから
なる光触媒膜を比較的高温状態の熱処理を行うことによ
り、結晶化することによって高い分解力を維持しつつ、
膜強度、基体への付着強度、耐久性の良好な酸化チタン
を主とする光触媒膜が開発されている。
Further, Ti, which has not been known until now,
Amorphous titanium oxide containing O and C as main components can also be used. The film made of the amorphous titanium oxide has a very high decomposition power and can be formed at a low temperature. In addition, by performing a heat treatment in a relatively high temperature state on the photocatalytic film made of the amorphous titanium oxide, while maintaining a high decomposition force by crystallization,
A photocatalytic film mainly composed of titanium oxide having good film strength, adhesion strength to a substrate, and durability has been developed.

【0014】光触媒物質は、チタンなどの金属の化合物
をたとえばディップ法、スプレー法などにより塗布し、
加熱・焼成して成膜してもよいし、光触媒物質の超微粒
子分散液を調整してこれを塗布し、乾燥した微粒子を堆
積したものでもよい。すなわち、光触媒膜は、既知の各
種製膜法を用いて形成することが許容される。なお、超
微粒子分散液法の場合、超微粒子は、その平均粒径が3
0nm以下、なるべくは7〜10nmの極めて細かい微
粒子を用いるのがよい。しかも、好ましくは微粒子の形
状がなるべく球形に近く、粒径のばらつきが少ない結晶
性の良好な微粒子がよい。
The photocatalytic substance is applied by applying a metal compound such as titanium by, for example, a dipping method or a spraying method.
A film may be formed by heating and baking, or a dispersion of ultrafine particles of a photocatalyst substance may be prepared, applied and dried to deposit fine particles. That is, the photocatalytic film is allowed to be formed using various known film forming methods. In the case of the ultrafine particle dispersion method, the ultrafine particles have an average particle size of 3
It is preferable to use extremely fine particles of 0 nm or less, preferably 7 to 10 nm. In addition, it is preferable that the fine particles have a shape as close to a spherical shape as possible and have good crystallinity with little variation in particle diameter.

【0015】また、光触媒物質の超微粒子などの微粒子
を主成分とする光触媒膜を形成する際には、適当な結着
材を用いることにより、強固な膜を得ることができる。
そして、この場合の結着材としては、Si化合物を用い
るのが好適であり、またSi化合物であっても適当な温
度で焼成するものや、常温硬化性のものを用いることが
できる。常温硬化性の結着材としては、たとえばメチル
基およびメチル基を含むオルガノシランオリゴマーから
なるグループから選択された少なくとも一種に硬化触媒
を添加したものを用いることができる。なお、硬化触媒
としては、たとえば酸、アルカリ、亜鉛化合物、チタン
化合物およびジルコニウム化合物からなるグループから
選択された少なくとも一種を用いることができる。ま
た、酸化触媒とを配合した組成物からなる結着材溶液
に、酸化チタン超微粒子を分散した塗布液を調整して、
基体上または下地層上に塗布し、乾燥して、光触媒膜を
形成することもできる。また、常温硬化性結着材を用い
て光触媒膜を形成する場合、15〜100℃で硬化する
ように構成することができる。
When forming a photocatalyst film containing fine particles such as ultrafine particles of a photocatalytic substance as a main component, a strong film can be obtained by using an appropriate binder.
As the binder in this case, it is preferable to use a Si compound, and even if the Si compound is used, a material that is fired at an appropriate temperature or a material that is curable at room temperature can be used. As the cold-setting binder, for example, a binder obtained by adding a curing catalyst to at least one selected from the group consisting of a methyl group and an organosilane oligomer containing a methyl group can be used. As the curing catalyst, for example, at least one selected from the group consisting of acids, alkalis, zinc compounds, titanium compounds, and zirconium compounds can be used. Further, a coating solution in which titanium oxide ultrafine particles are dispersed in a binder solution composed of a composition containing an oxidation catalyst,
The photocatalyst film can also be formed by coating on a substrate or an underlayer and drying. In addition, when a photocatalytic film is formed using a cold-setting binder, the photocatalytic film can be configured to be cured at 15 to 100 ° C.

【0016】光触媒の少なくとも表面には、MO
(Mは金属)からなる表面層が形成される。この表面層
は、光触媒膜の表面上に形成されるまたは光触媒膜の内
部も含めた、光触媒膜を形成している酸化チタンの粒の
表面上に形成されることを許容する。このような表面層
を形成するには、光触媒膜の表面をM(Mは金属)アセ
チルアセトナートのような金属錯体の有機溶剤溶液を塗
布し熱分解処理によって形成することができる。この熱
分解処理によって表面の酸化チタン粒と結合していたO
H基が排除されてMO(Mは金属)の表面層が形
成され、かつその表面層がほとんどOH基を含まない。
また、表面層の厚さは10nm以下となるように形成さ
れている。
At least on the surface of the photocatalyst, MO X C Y
A surface layer made of (M is a metal) is formed. This surface layer is allowed to be formed on the surface of the photocatalytic film or on the surface of the titanium oxide particles forming the photocatalytic film, including the inside of the photocatalytic film. In order to form such a surface layer, the surface of the photocatalytic film can be formed by applying an organic solvent solution of a metal complex such as M (M is a metal) acetylacetonate and subjecting it to a thermal decomposition treatment. By this thermal decomposition treatment, O bonded to titanium oxide particles on the surface
The H group is eliminated to form a surface layer of MO X C Y (M is a metal), and the surface layer hardly contains an OH group.
Further, the thickness of the surface layer is formed to be 10 nm or less.

【0017】このとき、一般に保護膜として使用されて
いるような硝酸塩、金属アルコキシドのような加水分解
性の材料を使用し熱処理を施した場合には、表面層にも
一度OH基を形成してしまうためほとんど効果を生じな
かったことから、上記のような金属錯体を有機溶剤とし
て塗布することが望ましい。
At this time, when a heat treatment is performed using a hydrolyzable material such as a nitrate or a metal alkoxide which is generally used as a protective film, an OH group is formed on the surface layer once. Therefore, it is desirable to apply the above-described metal complex as an organic solvent since almost no effect is produced.

【0018】請求項1の発明によれば、室温程度(0〜
40℃)の低温領域においても高い分解能力を有する光
触媒体を提供することができる。これは、詳細のメカニ
ズムについては解明されていないが、酸化チタンの表面
のOH基を排除することによって表面の吸着水の影響が
なくなることによるためと考えられる。
According to the first aspect of the present invention, about room temperature (0 to
A photocatalyst having a high decomposition ability even in a low temperature range of (40 ° C.) can be provided. Although the detailed mechanism has not been elucidated, it is considered that the influence of water adsorbed on the surface is eliminated by eliminating the OH groups on the surface of the titanium oxide.

【0019】請求項2の発明の光触媒体は、請求項1記
載の光触媒体であって、Mは、Y、La、Sc、Gd、
Er、Yb、SmおよびPrのグループから選択された
一種またはその混合物であることを特徴としている。
The photocatalyst of the second aspect is the photocatalyst of the first aspect, wherein M is Y, La, Sc, Gd,
It is characterized by being one selected from the group of Er, Yb, Sm and Pr or a mixture thereof.

【0020】本発明は、表面層を構成するMとして好適
な金属を規定している。特に、安定的に形成しやすく、
工業的に合理的な価格で入手しやすいものとしては、Y
(イットリア)、La(ランタン)が有力である。
In the present invention, a metal suitable as M constituting the surface layer is specified. In particular, it is easy to form stably,
Y that is readily available at an industrially reasonable price is Y
(Yttria) and La (lantern) are promising.

【0021】請求項3の発明は請求項1または2記載の
光触媒体であって、酸素および炭素の元素数比(Y/
X)が0.02〜0.2の範囲にあることを特徴とす
る。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the photocatalyst according to the first or second aspect, wherein the element number ratio of oxygen and carbon (Y /
X) is in the range of 0.02 to 0.2.

【0022】このように、酸素と炭素の原子数の比を規
定することによって良好なMO (Mは金属)の表
面層を形成することができる。
Thus, the ratio of the number of atoms of oxygen to carbon is regulated.
Good MO by settingXC Y(M is metal) table
A face layer can be formed.

【0023】請求項4の発明の機能体は機能体本体と;
機能体本体を基体としてその表面上に形成された請求
項1ないし3いずれか一記載の光触媒体と;を具備して
いる。
The functional body according to the fourth aspect of the present invention includes a functional body main body;
The photocatalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein the photocatalyst is formed on a surface of the functional body as a base.

【0024】本発明において、機能体とは、たとえばタ
イル、窓ガラス、天井パネルなどの建築材、壁紙、カー
テンなどの内装材や、厨房用および衛生用の器材、家電
機器、照明用器材、消臭用または集塵用フィルターなど
を示す。
In the present invention, the functional body includes, for example, building materials such as tiles, window glass, and ceiling panels, interior materials such as wallpaper and curtains, kitchen and sanitary equipment, home appliances, lighting equipment, and lighting equipment. Shows filters for odor or dust collection.

【0025】また、「機能体本体」とは、機能体のうち
光触媒膜を除く部分の一部または全体を意味する。たと
えば、機能体がタイルである場合に、通常のタイルの部
分を本発明においては、機能体本体といい、タイルの前
面に光触媒膜を形成するのであれば、機能体本体の一部
に光触媒膜を形成することになる。
The "functional body main body" means a part or the whole of the functional body excluding the photocatalytic film. For example, when the functional body is a tile, a normal tile portion is referred to as a functional body in the present invention, and if a photocatalytic film is formed on the front of the tile, a photocatalytic film is formed on a part of the functional body. Will be formed.

【0026】機能体がランプである場合、光触媒膜はラ
ンプのガラスバルブの外表面に光触媒膜を形成すること
ができる。ランプは、発光部をガラスバルブが包囲して
いて波長400nm以下を含むのであれば、発光原理は
問わない。たとえば、白熱電球、放電ランプなどである
ことを許容する。白熱電球の場合、色温度が高いハロゲ
ン電球の方が一般照明用電球より、波長400nm以下
の発光割合が高い。放電ランプの場合、低圧放電ランプ
および高圧放電ランプのいずれでもよい。低圧放電ラン
プとしては、たとえば蛍光ランプがある。蛍光ランプの
場合、要すれば用いる蛍光体を選択して400nm以下
の発光を適当に増加させることができる。このような蛍
光ランプは、一般照明用の蛍光ランプに比較して、比較
的可視光の減少が少なくて、しかも光触媒体を照射する
紫外線量が多いので、分解力を大きくすることができ
る。このため、光触媒体活性化用のランプとして好適で
ある。しかし、一般照明用として従来から多用されてい
る3波長形発光の蛍光体やハロリン酸塩蛍光体を用いた
蛍光ランプであってもよい。また、主として400nm
以下の発光を利用する目的の殺菌ランプやブラックライ
ト、ケミカルランプなどであってもよい。一方、高圧放
電ランプとしては、たとえば水銀ランプ、メタルハライ
ドランプおよび高圧ナトリウムランプなどであってもよ
い。なお、ガラスバルブは、放電媒体を包囲している発
光管であってもよいし、発光部を内包している発光管を
さらに包囲する外管であってもよい。以上のように、ラ
ンプの発光により室内の照明を行いながら、発光中の紫
外線により、光触媒膜を活性化して臭いガスを分解して
脱臭を行うことができる。特に、ランプの場合には、紫
外線強度が高い位置に光触媒膜が配設されるから、光触
媒膜のほぼ全体を良好に活性化して強い消臭を行うこと
ができる。
When the functional body is a lamp, the photocatalytic film can form a photocatalytic film on the outer surface of the glass bulb of the lamp. The light emission principle of the lamp is not limited as long as the light emitting portion is surrounded by a glass bulb and includes a wavelength of 400 nm or less. For example, it is allowed to be an incandescent lamp, a discharge lamp, or the like. In the case of an incandescent lamp, a halogen lamp having a higher color temperature has a higher emission ratio at a wavelength of 400 nm or less than a general lighting lamp. In the case of a discharge lamp, either a low-pressure discharge lamp or a high-pressure discharge lamp may be used. Examples of the low-pressure discharge lamp include a fluorescent lamp. In the case of a fluorescent lamp, if necessary, the phosphor to be used can be selected to appropriately increase the emission of 400 nm or less. Such a fluorescent lamp has a relatively small decrease in visible light and a large amount of ultraviolet light for irradiating the photocatalyst, as compared with a fluorescent lamp for general illumination, so that the decomposing power can be increased. Therefore, it is suitable as a lamp for activating the photocatalyst. However, a fluorescent lamp using a phosphor of three-wavelength emission or a halophosphate phosphor, which has been widely used for general illumination, may be used. In addition, mainly 400 nm
A germicidal lamp, a black light, a chemical lamp, or the like for the purpose of utilizing the following light emission may be used. On the other hand, the high-pressure discharge lamp may be, for example, a mercury lamp, a metal halide lamp, a high-pressure sodium lamp, or the like. The glass bulb may be an arc tube surrounding the discharge medium, or an outer tube further surrounding the arc tube containing the light emitting section. As described above, while the room is illuminated by the light emitted from the lamp, the photocatalytic film can be activated by the ultraviolet light emitted to decompose the odorous gas and deodorize. In particular, in the case of a lamp, since the photocatalyst film is disposed at a position where the intensity of ultraviolet light is high, almost the entire photocatalyst film can be activated well and strong deodorization can be performed.

【0027】次に、機能体が照明器具である場合にも、
照明器具は紫外線発生源であるランプに近接した位置で
使用されるから、光触媒膜を強い紫外線強度で良好に活
性化することができる。光触媒膜を形成する部位は、照
明器具のうち制光手段の部分が好適である。制光手段
は、反射体、グローブ、セード、透光性カバー、シャン
デリア用ようらくおよびルーバなどの一または任意の数
の組み合わせからなる複数であってもよい。制光手段
は、所望の配光や見え方を得るために、ランプの発光を
制御するものであるから、制光手段にはランプの紫外線
も照射されるので、この部分に光触媒膜を形成しておく
ことにより、光触媒膜を所要に活性化することができ、
したがって臭いガスを分解して脱臭するのに効果的であ
る。しかも、臭いガスは光触媒膜によって分解されるか
ら、室内の脱臭は効果的に行われる。さらに、照明器具
をたとえば冷蔵庫、エアコンディショナー、空気清浄装
置などに収納できる大きさおよび構造にして、これらの
機器に配設することにより、機器内において脱臭ができ
る。
Next, when the functional body is a lighting fixture,
Since the luminaire is used at a position close to the lamp which is a source of ultraviolet rays, the photocatalytic film can be well activated with a strong ultraviolet intensity. The part where the photocatalytic film is formed is preferably a part of the light control means of the lighting equipment. The light control means may be a plurality of light control means including one or any combination of reflectors, gloves, shades, translucent covers, chandeliers, louvers, and the like. Since the light control means controls the light emission of the lamp in order to obtain a desired light distribution and appearance, since the light control means is also irradiated with the ultraviolet light of the lamp, a photocatalytic film is formed on this portion. By doing so, the photocatalytic film can be activated as required,
Therefore, it is effective to decompose and deodorize odorous gas. Moreover, since the odorous gas is decomposed by the photocatalytic film, the indoor deodorization is effectively performed. Furthermore, the lighting fixture is sized and structured so as to be accommodated in, for example, a refrigerator, an air conditioner, an air purifier, and the like, and is disposed in these devices, whereby deodorization can be performed in the device.

【0028】そうして、本発明においては、機能体を使
用中に光触媒膜を形成している部位に汚れ、細菌または
臭い物質が付着しても、光触媒膜が紫外線照射を受ける
ことにより、これらは分解されて除去される。また、光
触媒膜を、さらに要すれば下地層をも、常温硬化により
形成することができるので、カーテン、壁紙、木材など
の可燃性材質の機能体に光触媒膜を形成することができ
る。したがって、機能体の光触媒膜を形成する部位の材
質を選ばない。
Thus, in the present invention, even if dirt, bacteria or odorous substances adhere to the portion where the photocatalyst film is formed during use of the functional body, the photocatalyst film is irradiated with ultraviolet light, Is decomposed and removed. In addition, since the photocatalyst film and, if necessary, the underlayer can be formed by room-temperature curing, the photocatalyst film can be formed on a functional body made of a flammable material such as a curtain, wallpaper, or wood. Therefore, the material of the portion of the functional body where the photocatalytic film is formed is not limited.

【0029】請求項4の発明によれば、低温域において
も光触媒の分解力を高い状態とする機能体を提供するこ
とができる。
According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to provide a functional body having a high photocatalytic decomposition power even in a low temperature range.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0031】図1は、本発明の光触媒体の第1の実施形
態を示す概念的要部拡大断面図である。
FIG. 1 is a conceptual enlarged cross-sectional view showing a first embodiment of a photocatalyst according to the present invention.

【0032】基体1は、ソーダライムガラスから構成さ
れおり、基体1の表面は光触媒膜が形成されている。光
触媒膜2は、平均粒径10nmのアナターゼ形酸化チタ
ンの超微粒子をイソプロピルアルコールに分散させ、さ
らにポリシロキサンを主体とするSi化合物を2〜30
重量%添加してなる塗布液を基体1に塗布し、200〜
600℃で焼成してなるアナターゼ形酸化チタンの超微
粒子4の堆積膜を主体とする構成である。
The substrate 1 is made of soda lime glass, and a photocatalytic film is formed on the surface of the substrate 1. The photocatalyst film 2 is obtained by dispersing ultrafine particles of anatase type titanium oxide having an average particle diameter of 10 nm in isopropyl alcohol, and further adding a Si compound mainly composed of polysiloxane to 2 to 30 nm.
The coating solution containing the weight% is applied to the substrate 1, and 200 to
The structure is mainly composed of a deposited film of ultrafine particles 4 of anatase type titanium oxide fired at 600 ° C.

【0033】表面層3は、イットリウムアセチルアセト
ナートをエタノールなどの有機溶剤に0.05〜0.1
重量%溶解してなる塗布液を光触媒膜2を塗布し、15
0℃の温度で熱分解処理することにより形成されてい
て、その平均膜厚は3nm以下で原子層程度である。表
面層3は、酸化チタンの超微粒子4の表面上に付着して
おり、光触媒膜2の内部にも存在していてもよい。
The surface layer 3 is formed by adding yttrium acetylacetonate to an organic solvent such as ethanol at 0.05 to 0.1.
The photocatalyst film 2 is coated with a coating solution prepared by dissolving
It is formed by performing a thermal decomposition treatment at a temperature of 0 ° C., and has an average film thickness of about 3 nm or less and about an atomic layer. The surface layer 3 is attached on the surface of the titanium oxide ultrafine particles 4 and may be present inside the photocatalyst film 2.

【0034】表面層3の形成のプロセスを図2を参照し
て説明する。図2(a)は、基体上に形成された酸化チ
タンの超微粒子4を模式的にあらわしたものである。こ
の状態で酸化チタン粒子4上にはOH基の結合が見られ
る。次に図2(b)には、この酸化チタン膜状にイット
リウムアセチルアセトナートを塗布し、酸化チタン粒子
4上にイットリウムアセチルアセトナート3aが塗布さ
れている状態を示す。酸チタン粒子4と結合していたO
H基状にもイットリウムアセチルアセトナート3aが付
着されている。
The process for forming the surface layer 3 will be described with reference to FIG. FIG. 2A schematically illustrates ultrafine particles 4 of titanium oxide formed on a base. In this state, OH groups are bonded on the titanium oxide particles 4. Next, FIG. 2B shows a state in which yttrium acetylacetonate is applied to the titanium oxide film, and yttrium acetylacetonate 3 a is applied on the titanium oxide particles 4. O bonded to the titanium oxide particles 4
Y group acetylacetonate 3a is also attached to the H group.

【0035】この状態で、約250℃で熱処理を行った
ものを図2(3)に示す。酸化チタン粒子4上に厚みが
数分子層以下(3nm以下)のYOが表面層3と
して形成される。この時酸化チタン粒子4と結合されて
いたOH基が排除されている。
FIG. 2C shows a state in which a heat treatment is performed at about 250 ° C. in this state. YO X C Y less than a few molecular layers thick on the titanium oxide particles 4 (3 nm or less) is formed as the surface layer 3. At this time, the OH groups bonded to the titanium oxide particles 4 have been eliminated.

【0036】図3には、本実施形態の光触媒体の雰囲気
温度と分解性との関係の測定結果を示したグラフであ
る。図において、横軸は温度(℃)を、縦軸は分解性
(相対値)を、それぞれ示す。また、曲線Aは本実施形
態の光触媒膜のの場合、曲線Bは比較例として本実施形
態と同様の酸化チタン膜を形成したのみ(表面層なし)
の場合を、それぞれ示す。
FIG. 3 is a graph showing the measurement results of the relationship between the ambient temperature and the decomposability of the photocatalyst of this embodiment. In the figure, the horizontal axis indicates temperature (° C.), and the vertical axis indicates degradability (relative value). Curve A shows the case of the photocatalyst film of this embodiment, and curve B shows only a titanium oxide film similar to that of this embodiment as a comparative example (no surface layer).
Are shown below.

【0037】なお、試験は、触媒体の表面にガス煤(す
す)膜を形成してテストピースを作成し、同一紫外線照
射量で、かつ触媒膜の温度をそれぞれ変えて分解性を測
定したものである。図から明かなように、いずれも場合
においても触媒膜の温度が高くなるほど分解性が向上す
るが、比較例の場合は、40℃以下となったときに分解
性が低下している。比較例と比べて本実施形態の場合4
0℃での分解性が比較例の約20%向上し、20℃にお
ける分解性はおよそ3倍向上している。
In the test, a test piece was prepared by forming a gas soot (soot) film on the surface of the catalyst body, and the decomposability was measured with the same amount of ultraviolet irradiation and different temperatures of the catalyst film. It is. As is clear from the figures, in all cases, the higher the temperature of the catalyst film, the higher the decomposability, but in the case of the comparative example, the lower the decomposability at 40 ° C. or lower. In the case of the present embodiment 4 as compared with the comparative example
The decomposability at 0 ° C. is about 20% higher than that of the comparative example, and the decomposability at 20 ° C. is about three times higher.

【0038】この結果から、本実施形態のような光触媒
体を形成することによって室温程度の低温領域における
光触媒体の分解性を高めることができる。
From these results, it is possible to enhance the decomposability of the photocatalyst in a low temperature range of about room temperature by forming the photocatalyst as in the present embodiment.

【0039】図4は、本発明の機能体の第1の実施形態
としての環形蛍光ランプを示す一部断面正面図である。
FIG. 4 is a partial sectional front view showing a ring-shaped fluorescent lamp as a first embodiment of the functional body of the present invention.

【0040】図において、11はガラスバルブ、12は
光触媒膜、13は蛍光体層、14はフィラメント電極、
15は口金である。
In the figure, 11 is a glass bulb, 12 is a photocatalytic film, 13 is a phosphor layer, 14 is a filament electrode,
Reference numeral 15 denotes a base.

【0041】ガラスバルブ11は、光触媒膜12に対し
て基体として機能するとともに、内部に蛍光ランプとし
ての機能部分を気密に収納する。すなわち、両端が離間
対向して環状に曲成されたガラスバルブ11の内部に放
電媒体としての水銀およびアルゴンを主体とする希ガス
を数100Pa封入し、内面に蛍光体層13を担持し、
さらに両端に一対のフィラメント電極14を封装してい
る。
The glass bulb 11 functions as a base for the photocatalytic film 12, and hermetically accommodates therein a functional part as a fluorescent lamp. That is, several hundred Pa of rare gas mainly composed of mercury and argon as a discharge medium is sealed inside the glass bulb 11 whose both ends are separated and opposed and annularly curved, and the phosphor layer 13 is carried on the inner surface.
Further, a pair of filament electrodes 14 are sealed at both ends.

【0042】光触媒膜12は、図1に示す光触媒体と同
じ構成である。なお、ガラスバルブ11が基体として作
用している。
The photocatalyst film 12 has the same structure as the photocatalyst shown in FIG. Note that the glass bulb 11 functions as a base.

【0043】蛍光体層13は、3波長発光形蛍光体を用
いて構成されている。
The phosphor layer 13 is formed using a three-wavelength light emitting phosphor.

【0044】フィラメント電極14は、ガラスバルブ1
1の両端にフレアステムを介して封装されている。
The filament electrode 14 is used for the glass bulb 1
1 are sealed at both ends via a flare stem.

【0045】口金15は、合成樹脂製の口金本体15a
および口金本体15aに絶縁して取り付けられた一対の
口金ピン15bから構成されている。口金本体15a
は、2つ割に成形されていて、ガラスバルブ11の両端
間を挟み込により橋絡して図示しない嵌合機構により固
定されている。フィラメント電極14の両端はそれぞれ
口金ピン15bに接続されている。
The base 15 is made of a base body 15a made of synthetic resin.
And a pair of base pins 15b insulated from the base body 15a. Base body 15a
Is formed in two pieces, and is fixed by a fitting mechanism (not shown) by bridging between both ends of the glass bulb 11. Both ends of the filament electrode 14 are connected to base pins 15b, respectively.

【0046】そうして、本実施形態の環形蛍光ランプを
用いて照明すると、光触媒膜12の光触媒作用により、
蛍光ランプの表面に付着した有機の汚れ物質が分解さ
れ、接触した空気中の臭い物質が分解されて周囲の消臭
が行われる。
When illumination is performed using the annular fluorescent lamp of the present embodiment, the photocatalytic action of the photocatalytic film 12 causes
Organic contaminants adhering to the surface of the fluorescent lamp are decomposed, and odor substances in the air in contact therewith are decomposed to deodorize the surroundings.

【0047】図5は、本発明の機能体の第2の実施形態
としてのトンネル用照明器具を示す斜視図である。図に
おいて、21は照明器具本体、22は前面枠、23は透
光性ガラスカバー、24はランプソケット、25は高圧
放電ランプ、26は反射板である。
FIG. 5 is a perspective view showing a tunnel lighting fixture as a functional body according to a second embodiment of the present invention. In the figure, 21 is a lighting fixture main body, 22 is a front frame, 23 is a translucent glass cover, 24 is a lamp socket, 25 is a high-pressure discharge lamp, and 26 is a reflector.

【0048】照明器具本体21は、ステンレス板を前面
に開口部を備えた箱状に成形してなり、背面に取付金具
21aを備えている。
The lighting fixture main body 21 is formed by molding a stainless steel plate into a box shape having an opening on the front surface, and has a mounting bracket 21a on the back surface.

【0049】前面枠22は、ステンレス板を成形してな
り、中央に投光開口22a、一側にヒンジ22b、他側
にラッチ(図示しない。)を備えている。そして、ヒン
ジ2aにより、照明器具本体21の前面側の一側部に開
閉自在に枢着され、ラッチにより閉止位置に固定される
ように構成されている。
The front frame 22 is formed by molding a stainless steel plate, and has a light projecting opening 22a in the center, a hinge 22b on one side, and a latch (not shown) on the other side. The hinge 2a is pivotally attached to one side of the front side of the lighting fixture body 21 so as to be openable and closable, and is fixed to a closed position by a latch.

【0050】透光性ガラスカバー23は、前面枠22に
シリコーンゴム製のパッキング22cを介して防水的に
装着されている。この透光性ガラスカバー23は、可視
光を透過するとともに、波長400nm以下の紫外領域
の少なくとも一部に比較的高い透過率特性を有してい
る。また、透光性ガラスカバー23の前面には図1と同
じ構成の光触媒膜23aが形成されている。なお、透光
性ガラスカバー23が基体として作用している。
The translucent glass cover 23 is waterproofly attached to the front frame 22 via a silicone rubber packing 22c. The translucent glass cover 23 transmits visible light and has relatively high transmittance characteristics in at least a part of an ultraviolet region having a wavelength of 400 nm or less. A photocatalytic film 23a having the same configuration as that of FIG. 1 is formed on the front surface of the translucent glass cover 23. Note that the translucent glass cover 23 functions as a base.

【0051】ランプソケット24は、照明器具本体21
内に配設されている。
The lamp socket 24 is connected to the lighting fixture body 21.
It is arranged in.

【0052】高圧放電ランプ25は、340〜400n
mの波長範囲内において、可視光の光束1000lm当
たり0.05W以上の強度の紫外線を放射する。
The high-pressure discharge lamp 25 has 340 to 400 n
In the wavelength range of m, ultraviolet rays having an intensity of 0.05 W or more per 1000 lm of a visible light beam are emitted.

【0053】反射板26は、照明器具本体21内に配設
されて、上記高圧放電ランプ25から放射された光が反
射板26で反射されて所要の配光特性を示すように構成
され、かつ配置されている。
The reflecting plate 26 is provided in the lighting fixture main body 21 so that light emitted from the high-pressure discharge lamp 25 is reflected by the reflecting plate 26 and exhibits a required light distribution characteristic. Are located.

【0054】照明器具本体21の反射板26の背面側に
は、安定器、端子台などが配設されている。
On the back side of the reflector 26 of the lighting fixture body 21, a ballast, a terminal block and the like are arranged.

【0055】そうして、本実施形態の照明器具は、取付
金具21aを介してトンネル内に設置されて使用に供さ
れ、トンネル内を照明する。
Then, the lighting fixture of the present embodiment is installed in the tunnel via the mounting bracket 21a and used for illumination, and illuminates the inside of the tunnel.

【0056】また、照明と同時に高圧放電ランプ25か
ら放射される主として340〜400nmの波長範囲内
の紫外線も可視光と一緒に透光性ガラスカバー23を通
過して光触媒膜23aに入射するから、光触媒膜23a
は紫外線により活性化され、付着するばい煙などの有機
物の汚れを分解してセルフクリーニングを行う。
Also, the ultraviolet rays in the wavelength range of 340 to 400 nm mainly emitted from the high-pressure discharge lamp 25 simultaneously with the illumination pass through the translucent glass cover 23 together with the visible light and enter the photocatalytic film 23a. Photocatalytic film 23a
Is activated by ultraviolet rays, and performs self-cleaning by decomposing organic dirt such as soot and smoke adhering thereto.

【0057】[0057]

【発明の効果】請求項1の発明によれば、酸化チタンを
主成分とする光触媒膜とその光触媒膜に付着するMO
(Mは金属)からなる表面層とを具備しているた
め、室温程度(0〜40℃)の低温領域での光触媒の分
解性を高めることのできる光触媒体を提供することがで
きる。
Effects of the Invention According to the present invention 1, MO X adhering photocatalyst film composed mainly of titanium oxide and the photocatalytic film
Since (M is metal) C Y is and a surface layer made of, it is possible to provide a photocatalyst capable of enhancing the degradability of the photocatalyst in a low temperature range of about room temperature (0 to 40 ° C.).

【0058】請求項2の発明によれば、請求項1の光触
媒体であってMは、Y、La、Sc、Gd、Er、Y
b、SmおよびPrのグループから選択された一種また
はその混合物であることにより、より一層光触媒作用が
高く、低温での作用を向上させることのできる光触媒体
を提供することができる。
According to the invention of claim 2, in the photocatalyst of claim 1, M is Y, La, Sc, Gd, Er, Y
By using one selected from the group consisting of b, Sm, and Pr or a mixture thereof, a photocatalyst that has a higher photocatalytic action and can improve the action at low temperatures can be provided.

【0059】請求項3の発明によれば、請求項1または
2記載の光触媒体であって、酸素係数xおよび炭素係数
Yの比(Y/X)が0.02〜0.2の範囲に規定する
ことによって良好なMO(Mは金属)の表面層を
形成することができる。
According to a third aspect of the present invention, in the photocatalyst according to the first or second aspect, the ratio (Y / X) of the oxygen coefficient x to the carbon coefficient Y is in the range of 0.02 to 0.2. By defining this, a good MO X C Y (M is a metal) surface layer can be formed.

【0060】請求項4の発明によれば、請求項1ないし
3の効果を有する機能体を提供することができる。
According to the invention of claim 4, it is possible to provide a functional body having the effects of claims 1 to 3.

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

【図1】本発明の光触媒体の実施形態を示す概念的要部
拡大断面図
FIG. 1 is a conceptual enlarged cross-sectional view of a principal part showing an embodiment of a photocatalyst body of the present invention.

【図2】同じく、表面層を形成するプロセス模式図FIG. 2 is also a schematic diagram of a process for forming a surface layer.

【図3】本発明の光触媒体の実施形態における温度と分
解性の測定結果を示すグラフ
FIG. 3 is a graph showing measurement results of temperature and decomposability in the embodiment of the photocatalyst of the present invention.

【図4】本発明の機能体の第1の実施形態としての環形
蛍光ランプを示す一部断面正面図
FIG. 4 is a partial cross-sectional front view showing a ring-shaped fluorescent lamp as a first embodiment of the functional body of the present invention.

【図5】本発明の機能体の第2の実施形態としてのトン
ネル用照明器具を示す斜視図
FIG. 5 is a perspective view showing a lighting device for a tunnel as a second embodiment of the functional body of the present invention.

【符号の説明】 1…基体 2…光触媒膜 3…表面層(MO(Mは金属)) 4…酸化チタン微粒子[Explanation of Symbols] 1. Base 2 Photocatalytic film 3 Surface layer (MO X C Y (M is metal)) 4 Titanium oxide fine particles

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D048 AA22 BA07X BA18X BA41X BA45X BC07 EA01 4G069 AA03 AA08 BA04A BA04B BA48A BB04A BB04B BB15A BB15B BC39A BC40A BC40B BC42A BC44A CA01 CA17 CD10 DA05 EA08 EB19 EC22Y EC26 EE01 FA01 FA03 FB23 FC08  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4D048 AA22 BA07X BA18X BA41X BA45X BC07 EA01 4G069 AA03 AA08 BA04A BA04B BA48A BB04A BB04B BB15A BB15B BC39A BC40A BC40B BC42A BC44A CA01 CA17 CD10 DA19 EA08 EC08

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】酸化チタンを主成分とする光触媒膜と;光
触媒膜の表面の少なくとも一部にMO(Mは金
属)からなる表面層と;を具備していることを特徴とす
る光触媒体。
1. A photocatalyst film containing titanium oxide as a main component; and a surface layer made of MO X C Y (M is a metal) on at least a part of the surface of the photocatalyst film. Photocatalyst.
【請求項2】Mは、Y、La、Sc、Gd、Er、Y
b、SmおよびPrのグループから選択された一種また
はそれらの混合であることを特徴とする請求項1記載の
光触媒体。
2. M is Y, La, Sc, Gd, Er, Y
2. The photocatalyst according to claim 1, wherein the photocatalyst is one selected from the group consisting of b, Sm and Pr, or a mixture thereof.
【請求項3】酸素および炭素の原子数比(Y/X)が
0.02〜0.2の範囲にあることを特徴とする請求項
1または2記載の光触媒体。
3. The photocatalyst according to claim 1, wherein the atomic ratio of oxygen and carbon (Y / X) is in the range of 0.02 to 0.2.
【請求項4】機能体本体と;機能体本体を基体としてそ
の表面上に形成された請求項1ないし3いずれか一記載
の光触媒体と;を具備していることを特徴とする機能
体。
4. A functional body comprising: a functional body main body; and the photocatalyst according to claim 1 formed on a surface of the functional body main body as a base.
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