JP2002370034A

JP2002370034A - 無機金属化合物を用いた酸化物光触媒材料およびその応用品

Info

Publication number: JP2002370034A
Application number: JP2001181970A
Authority: JP
Inventors: Yuuko Nakamura; 友宇子中村; Takeshi Kudo; 武志工藤; Azuma Ruike; 東類家; Akira Ikegami; 昭池上
Original assignee: Andes Electric Co Ltd
Current assignee: Andes Electric Co Ltd
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2002-12-24

Abstract

(57)【要約】【課題】高活性な光触媒機能が得られる酸化物光触媒材
料を提供する。【解決手段】無機化合物のゾル溶液中に結晶核を入れ、
または結晶核にゾル溶液を塗布し、固化、熱処理して酸
化チタン結晶３を前記結晶核２より成長させる。結晶核
２より成長させた酸化チタン結晶３の結晶形状は柱状を
成し、高活性な光触媒機能が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は酸化物光触媒体にお
いて、特に高活性な光触媒機能が得られる酸化物光触媒
材料とその応用品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】酸化チタンに代表される酸化物光触媒は
そのバンドギャップ以上のエネルギーを持つ波長の光を
照射すると、光励起により光触媒機能を発現することが
従来から知られている。その発現機構は、光励起により
伝導帯に電子を生じ、価電子帯に正孔を生じることに起
因し、電子の強い還元作用、正孔の強い酸化作用によ
り、光触媒に接触してくる有機物や窒素酸化物を水や炭
酸ガスなどに分解するものであり、防汚、防臭、抗菌機
能等を有している。

【０００３】このような酸化物光触媒の防汚、防臭、抗
菌機能等を利用した環境浄化方法、装置が注目されてい
る。つまり昨今の水質汚染、大気汚染等の環境汚染問題
に起因するものである。このような実情において、環境
浄化方法の高性能化かつ高効率化を図るためには、酸化
物光触媒自体の光触媒機能の高活性化が求められてい
る。

【０００４】従来において酸化物光触媒材料は通常粉末
状で用いられており、取り扱いが非常に難しく、環境浄
化装置に組み込むのは困難であった。粉末状の酸化物光
触媒を固定化するために、粉末状の酸化物光触媒を有機
バインダーと混合して基材上に塗布し、それを常温下ま
たは加熱して固定させることも考えられるが、この方法
では有機物が酸化物光触媒表面の一部または大部分を覆
ってしまうため、光触媒機能は粉末そのものに比べ、著
しく不活性化するという欠点があった。さらに光触媒機
能によって有機物が分解されてしまうため、被膜強度が
劣化し、粉末が次第に脱落してしまうという耐久性に係
るもう一つの大きな問題もあった。光触媒機能は、光触
媒体が表面に露出して初めて機能を発揮するものであ
り、無機バインダーで粉末状の酸化物光触媒を固定化し
た場合、粉末の脱落という欠点は克服されるが、酸化物
光触媒機能に有効な表面の面積が減少し、光触媒機能が
著しく低下してしまうという問題は改善されることはな
い。

【０００５】上記した粉末状酸化物光触媒の問題点を解
決するものとして、特開平8−266910号公報、特開平9−
192498号公報等に開示される真空蒸着法、特開平8−309
204号公報、特開平11−12720号公報等に開示されるスパ
ッタリング法、特開平7−100378号公報、特開平10−180
118号公報等に開示されるゾル−ゲル法などが提案され
ている。これらの先行技術により、上記した粉末状酸化
物の問題点は解決され、良好な光触媒機能が得られてい
るが、高活性化という点からは満足のいくものではな
い。

【０００６】また上記したように、光触媒機能は光が照
射される光触媒体表面で起こるものである。このため、
光触媒機能の高活性化を目的に光触媒体の表面状態を制
御する技術、あるいは光触媒体表層部の結晶を制御する
技術が従来から知られている。光触媒体の表面状態を制
御する技術として特開平9−57912号公報、特開平10−36
144号公報、特開平10−57817号公報および特開平10−23
1146号公報が開示されている。これら先行技術に開示さ
れる基本構成は、ガラス基板の表面に直接あるいはアル
カリ遮断用の下地膜を介して光触媒としての酸化チタン
層が形成され、この酸化チタン層の表面に酸化ケイ素を
形成したものである。

【０００７】これら先行技術は酸化ケイ素膜を多孔質に
形成したり、酸化チタン膜やガラス基板に微細加工を施
すことにより表面上に凹凸を設けることで、光触媒機能
を高める工夫をしている。すなわち、表面に微細な凹凸
を形成することで光触媒体が露出する表面の面積が増大
し光触媒機能が向上するというものであるが、必ずしも
顕著な向上は見られない。また基板の加工、膜の加工、
下地層の挿入などコスト面でも問題がある。

【０００８】光触媒体表層部を構成する結晶を制御する
技術として特開2000−288403号公報が開示されている。
この先行技術に開示される基本構成は、酸化チタンがア
ナターゼ型の結晶であり、その表層部に存在する酸化チ
タンの結晶粒のうち、30％以上の結晶粒の形状が、楕円
形又は半楕円形であることを特徴としたものである。そ
して楕円形又は半楕円形の酸化チタンの結晶を形成する
ことで高活性な光触媒機能が得られるというものであ
る。これは、結晶粒を楕円形又は半楕円形にすること
で、光触媒体の露出する表面の面積が増加し、光触媒機
能が向上するというものであるが、必ずしも顕著な向上
は見られない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術にお
いては、各種作製方法により形成された酸化物光触媒、
また光触媒体表面状態の制御および光触媒体の表面層部
を構成する結晶を制御する事で形成した酸化物光触媒は
それぞれ良好な光触媒機能を示しているが、更に高活性
な光触媒機能を有する酸化物光触媒が求められている。

【００１０】本願発明者等はこのような従来事情に鑑
み、結晶形状の制御による酸化物光触媒の高活性化に主
眼を置き、CVD法、PVD法等の各種製法ならびに無機化合
物を用いたゾル−ゲル法により酸化物光触媒の作製につ
いて鋭意検討した。その結果、CVD法またはPVD法などの
各種製法より作製した結晶核を無機金属化合物から成る
ゾル溶液中にいれ、または前記結晶核にゾル溶液を塗布
し、固化、熱処理して酸化チタン結晶を前記結晶核より
成長させることにより、その結晶核より成長させた酸化
チタン結晶の結晶形状が柱状結晶を成すことで高活性な
光触媒機能が得られることを知見し、本発明を完成する
に至った。

【００１１】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は請求項
１記載のように、基板上の結晶核から成長した酸化チタ
ン結晶の形状が柱状を成し、該柱状結晶を前記結晶核よ
り少なくとも一つ以上成長させて光触媒薄膜としたこと
を要旨とする。

【００１２】以下、本発明について具体的に説明する。
本発明の酸化物光触媒材料は、CVD法、PVD法等の各種製
法ならびに無機金属化合物を用いたゾルーゲル法により
酸化物光触媒を作製したものであり、無機金属化合物の
ゾル溶液中にCVD法、PVD法等の各種製法により作製した
結晶核を入れ、または前記結晶核中に無機金属化合物の
ゾル溶液を塗布し、固化、熱処理して酸化チタン結晶を
前記結晶核より成長させることを特徴とする。ここで、
固化とは単に熱乾燥させても、他の熱成分を加えても、
水を加えてゲル化しても良い。

【００１３】上記本発明の酸化物光触媒において、ゾル
溶液中に投入する結晶核またはゾル溶液を塗布する結晶
核は、粉体、単結晶、多結晶体、セラミックス、結晶化
ガラス、金属の熱酸化膜、陽極酸化膜のいずれでも良
い。また、結晶核として、CVD法、PVD法で作製した結晶
膜を用いてもかまわない。また、これらの酸化チタン結
晶を成長させる結晶核は、その結晶核物質の種類にかか
わらず、その大きさは1ｎｍ〜350ｎｍであると良い。ま
た、通常の化学反応に見られる様に明らかに核と認めら
れない様なもの、たとえば基板上の傷、異物の突起など
のように、基板と状態を異にする部分を核の代替物とす
ることも可能である。

【００１４】上述したように本発明は、無機金属化合物
から成るゾル溶液を固化、熱処理することにより結晶核
から酸化チタン結晶を成長させることを特徴としてい
る。該結晶核より成長させた酸化チタン結晶の形状は柱
状であり、少なくとも結晶核上に一つ以上の柱状結晶を
成長させること、該結晶核とその上に成長させる柱状結
晶が同一方位に成長すること、柱状結晶は中空構造を有
していることを特徴としている。本発明において、酸化
チタン結晶の形状が柱状とは、角柱状、円柱状、棒状等
を含み、また該柱状結晶は鉛直方向に真っ直ぐに伸びる
もの、傾斜状に伸びるもの、湾曲しながら伸びるもの、
枝状に分岐して伸びるもの、柱状結晶が複数本成長する
途中で融合したもの等を含む。

【００１５】酸化物光触媒において、上記の結晶形状、
すなわち無機金属化合物のゾル溶液中にCVD法、PVD法等
の各種製法により作製した結晶核を入れ、又は該結晶核
にゾル溶液を塗布し、固化、熱処理して柱状結晶を成す
酸化チタン結晶を該結晶核より成長させることにより光
触媒機能の高活性化が図れる。

【００１６】また本発明に係る酸化物光触媒材料を使用
して清浄機能、抗菌機能、脱臭機能、防汚機能等を発揮
する各種応用品を提供することができる。該応用品の具
体例としては、例えば空気清浄器、脱臭機、冷暖房機等
の各種空調機器あるいは清水器や水質浄化機器などの環
境浄化装置といった各種製品をあげることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
についてさらに詳細に説明する。図１(a)、(b)は本発明
に係る酸化物光触媒材料の実施形態の一例の模式図を示
す。図１(a)は、ガラス、金属または網目状構造を有す
る繊維等の各種の基板１上に、CVD法またはPVD法により
作製した結晶膜を結晶核２として用いた場合の酸化チタ
ン結晶（柱状結晶）３の成長模式図、図１(b)は、結晶
核２'として粉体を用いた場合の酸化チタン結晶（柱状
結晶）３の成長模式図である。本発明に係る酸化物光触
媒材料は上述したように、高活性な光触媒機能を示す酸
化物光触媒作製という技術課題を解決するべく、結晶形
状の制御による酸化物光触媒の高活性化に主眼を置き、
そしてCVD法、PVD法等の各種製法ならびに無機金属化合
物を用いたゾル−ゲル法により酸化物光触媒の作製に着
目し、その結果、無機金属化合物のゾル溶液中に結晶核
を入れ、又は結晶核にゾル溶液を塗布し、固化、熱処理
して結晶形状が柱状を成す酸化チタン結晶を該結晶核よ
り成長させることで光触媒機能の高活性化を実現したも
のである。

【００１８】図１(a)、(b)に示すように、本発明の酸化
物光触媒は、基板１上の結晶核２から少なくとも一つ以
上の柱状の酸化チタン結晶（柱状結晶）３を成長させる
ことを特徴としている。

【００１９】結晶核２から成長させる酸化チタン結晶３
は無機金属化合物から成るゾル溶液により作製したもの
である。通常、結晶核と成る物質が存在しない状態で、
無機金属化合物から成るゾル溶液を基板上に塗布し、固
化、熱処理を施した場合、形成される酸化チタン結晶は
粒状である。これに対して本発明の酸化物光触媒は基板
１に対して縦方向に成長した特異な結晶形状すなわち柱
状結晶を形成する。酸化チタン結晶作製方法におけるゾ
ル溶液の固化過程で結晶化させた場合には、その時点で
既に柱状結晶が形成されており、後の熱処理過程で残留
無機物の蒸発とともに熱処理前の結晶形状と相似形の柱
状酸化チタン結晶３が形成されることは確認済みであ
る。また、ゾル溶液の固化過程でゲル化させ、熱処理を
施し、無機物と逃散させた場合についても柱状の酸化チ
タン結晶は形成されるが、その光触媒機能はあまりよく
ない。したがって、ゾル溶液の固化過程で結晶化させる
ことが望ましい。結晶核から成長する結晶形状が柱状を
成す理由については明らかではないが、酸化チタン結晶
の成長過程において、結晶成長を促す種結晶すなわち核
となる結晶の存在の有無が形成される酸化チタンの結晶
形状に大きく影響することは明らかである。また、この
ことから結晶核２上に形成される酸化チタン結晶３が、
ほとんど結晶核２の方位と同方向に成長していることも
観察されている。ただし、頻度は少ないが極まれに結晶
核と異なった方位に成長するものもあることは確認済み
である。また、結晶核より成長させた柱状結晶のなかに
は中空構造を有するものもあることは確認済みである。

【００２０】光触媒機能は光触媒表面で起こるというこ
とは上述のとおりである。本発明で得られた柱状結晶３
は酸化物光触媒材料A表面において無数存在し、図１(a)
に示すように基板１に対して大部分が縦方向に形成され
ているため、粒状の結晶と比較して、光触媒機能に寄与
する光触媒体表面の露出する面積が増大することは明ら
かである。このような理由から光触媒機能が高活性化す
ると考えられる。また、同様の理由により基板１に対
し、横方向に成長した柱状結晶が多く存在すると、その
割合で光触媒機能が低下することもわかっている。

【００２１】酸化チタン結晶３を成長させる結晶核２
は、特異な結晶形状を形成するために大きな影響を及ぼ
していることは上述のとおりである。この結晶核２の種
類は単結晶、多結晶体、粉体、セラミックス、金属の熱
酸化膜、陽極酸化膜のいずれでもかまわない。ここにあ
げる結晶核を無機金属化合物のゾル溶液に入れ、または
この結晶核に無機金属化合物のゾル溶液を塗布し、固
化、熱処理した場合についても、結晶核から柱状結晶を
成す酸化チタン結晶が得られることは実証済みである。

【００２２】また、CVD法またはPVD法により基板１上に
結晶膜すなわち結晶核を作製し、上記と同様の方法で酸
化チタン結晶を成長させても、結晶核から柱状結晶を成
す酸化チタン結晶が得られることは実証済みである。

【００２３】酸化チタン結晶３を成長させる結晶核２の
大きさは以下の理由により、１ｎｍ〜350ｎｍに限定す
ると良い。すなわち、結晶核が１ｎｍより小さいと結晶
核の微細化により、結晶核上に成長する酸化チタン結晶
がその影響を受けずに成長することが考えられる。また
結晶核が350ｎｍより大きくなっても、結晶核の粗大化
によって同様のことが考えられる。すなわち、酸化チタ
ン結晶が柱状結晶を促すために有効な結晶核の大きさは
１ｎｍ〜350ｎｍであることがいえる。

【００２４】上述のような結晶の形状、すなわち無機金
属化合物のゾル溶液を固化、熱処理し、結晶核から柱状
結晶を形成することによって、高活性な光触媒機能を発
現する酸化物光触媒を得ることができる。そして、本発
明の酸化物光触媒材料は紫外線光源と共に筐体に組み込
み空気を循環することにより臭い成分、有害成分を分解
し、空気の清浄を効率的に行い得ることは確認済みであ
る。また、その他にも水の浄化、脱臭、抗菌、殺菌を目
的とする環境浄化装置に応用ができることも実験により
確認済みである。

【００２５】

【実施例】以下、実施例について説明する。中性洗剤、
イソプロピルアルコール、純水で洗浄処理を施した無ア
ルカリガラスを基板１として用い、その基板１表面にお
いて、無機金属化合物から成るゾル溶液中に結晶核を入
れ、または結晶核に無機金属化合物から成るゾル溶液を
塗布し、固化、熱処理を施すことにより、結晶核２上に
酸化チタン結晶３を形成した。

【００２６】無機金属化合物から成るゾル溶液の調整方
法としては、ブタンジオール：44g、H₂O：0.95g、硝
酸：0.4gを混合し、この溶液に四塩化チタン：5gを撹拌
しながら滴下し、その後常温にて撹拌した。

【００２７】このようにして得られたゾル溶液に各種作
製法により作製した結晶核を入れ、または各種作製法に
より作製した結晶核に前記のようにして得られたゾル溶
液を塗布し、固化、熱処理を施すことにより、結晶核上
に酸化チタン結晶を形成した。固化は乾燥機中で到達温
度150℃、保持時間2時間の条件で行った。熱処理は電気
炉中で昇温温度10℃／min、到達温度550℃、保持時間2
時間の条件で行った。

【００２８】このようにして得られた酸化物光触媒材料
を試料とし、光触媒機能の評価として、有害物質である
アセトアルデヒドの分解試験を実施した。試験方法は、
先ず作製した酸化物光触媒材料を20リットルのガラス製
容器に入れ、容器内を人工空気で置換したのち、アセト
アルデヒドガスを20ppmとなるように容器内に注入す
る。次に、ブラックライトで酸化物光触媒を照射し、ア
セトアルデヒド濃度が1ppm以下になるまでの時間をガス
モニターにて測定した。

【００２９】また、上記試料における酸化物光触媒の結
晶構造解析をX線回折により行った。酸化物光触媒の表
面観察を走査型電子顕微鏡（SEM）にて行った。表１
に、実施例と比較例における実験条件を示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】実施例１は酸化チタン粉末を結晶核として
用いた。上記のようにして調製したゾル溶液中にこの結
晶核を入れ、または前記ゾル溶液をこの結晶核に塗布
し、上記のようにして結晶核を成長させた。酸化チタン
粉末の調整方法としては、チタニウムテトライソプロポ
キシド（TTIP）：7gを、1−プロパノール50mlに溶かし
た溶液を常温で蒸留水にかき混ぜながらゆっくり滴下
し、滴下後1時間撹拌し、吸引ろ過を施して110℃で一昼
夜乾燥した。乾燥したものを乳鉢で粉砕し600℃で2時
間、電気炉により熱処理を施した。

【００３２】実施例２は、結晶核としてスパッタリング
法により作製した酸化チタン結晶膜を用い、この結晶膜
上にゾル溶液を塗布して酸化チタン結晶を成長させた。
スパッタリング法による結晶膜の作製条件としては、使
用ターゲット純度99.995％以上の金属チタン、印加電力
1500W、スパッタ圧力10.0Pa、アルゴンと酸素の流量比2
0sccm対20sccm、基板温度200〜300℃、成膜時間3時間で
ある。このようなスパッタリング法により得られた結晶
膜は表面観察により、大きさ10ｎm〜60nmの結晶から構
成されていることが確認された。

【００３３】実施例３は、結晶核として噴霧熱分解法に
より作製した酸化チタン結晶膜を用い、この結晶膜上に
ゾル溶液を塗布して酸化チタン結晶を成長させた。噴霧
熱分解法による酸化チタン結晶膜の作製方法として、原
料溶液の調整はチタンテトライソプロポキシド（TTIP）
にアセチルアセトン（Hacac）をmol比（Hacac／TTIP）
1.0で添加し、イソプロピルアルコールで希釈、撹拌し
た。成膜条件は、噴霧圧力0.3Mpa、噴霧量1.0ml／sec、
噴霧時間0.5ml／回、基板温度450℃、噴霧回数200回で
行った。噴霧熱分解法により作製した酸化チタン結晶膜
は表面観察により、大きさ30nm〜100nmの結晶から構成
されていることが確認された。

【００３４】比較例１は、結晶核のない状態でゾル溶液
をガラス基板上に塗布し、酸化チタン結晶を作製したも
のである。

【００３５】比較例２は、スパッタリング法により酸化
チタン結晶膜を作製したものであり、作製後にゾル溶液
を担持しないものである。スパッタリング法による結晶
膜の作製条件としては、使用ターゲット純度99.995％以
上の金属チタン、印加電力1500W、スパッタ圧力10.0P
a、アルゴンと酸素の流量比20sccm対20sccm、基板温度2
00〜300℃、成膜時間3時間である。

【００３６】比較例３は、噴霧熱分解法により酸化チタ
ン結晶膜を作製したものであり、作製後にゾル溶液を担
持しないものである。噴霧熱分解法による酸化チタン結
晶膜の作製方法として、原料溶液の調整はチタンテトラ
イソプロポキシド（TTIP）にアセチルアセトン（Haca
c）をmol比（Hacac／TTIP）1.0で添加し、イソプロピル
アルコールで希釈、撹拌した。成膜条件は、噴霧圧力0.
3Mpa、噴霧量1.0ml／sec、噴霧時間0.5ml／回、基板温
度450℃、噴霧回数200回で行った。

【００３７】これら実施例、比較例における実験結果を
表２に示す。

【００３８】

【表２】

【００３９】表２の結果から以下のことがわかる。結晶
核のない状態でゾル溶液をガラス基板上に塗布し、酸化
チタン結晶を作製した比較例１では、結晶構造は光触媒
機能に有効なアナターゼ型を有しており、アセトアルデ
ヒドの分解時間は60minで比較的良好な光触媒機能を示
した。

【００４０】スパッタリング法により酸化チタン結晶膜
を作製し、作製後にゾル溶液を担持しない比較例２で
は、結晶構造は光触媒機能に有効なアナターゼ型を有し
ており、アセトアルデヒドの分解時間は45minで比較的
良好な光触媒機能を示した。

【００４１】噴霧熱分解法により酸化チタン結晶膜を作
製し、作製後にゾル溶液を担持しない比較例３では、結
晶構造は光触媒機能に有効なアナターゼ型を有している
が、アセトアルデヒドの分解時間は180minであって良好
な光触媒機能とはいえない。

【００４２】これに対し、実施例1〜3はそれぞれ酸化チ
タン粉末、スパッタリング法による結晶膜、噴霧熱分解
法による結晶膜を結晶核として、ゾル溶液を担持したも
のである。これら実施例1〜3では、結晶核から柱状結晶
が形成され、光触媒機能も比較例１〜3にくらべ顕著な
向上を示している。以下に、実施例1〜3の実験結果の詳
細を記す。

【００４３】実施例1は、ゾル溶液中に酸化チタン粉末
から成る結晶核を入れ基板上に塗布し、固化、熱処理を
施すことにより該結晶核から酸化チタン結晶を成長させ
たものである。結晶構造は光触媒機能に有効なアナター
ゼ型を有しており、表面観察結果より、結晶核から柱状
結晶が成長している様子が確認された。そしてアセトア
ルデヒドの分解時間は17minで非常に高活性な光触媒機
能を示した。

【００４４】実施例２は、結晶核としてスパッタリング
法により作製した酸化チタン結晶膜を用いたもので、ゾ
ル溶液をこの結晶膜に塗布し、固化、熱処理を施すこと
により該結晶核から酸化チタン結晶を成長させたもので
ある。結晶構造は光触媒機能に有効なアナターゼ型を有
しており、表面観察結果より結晶核から柱状結晶が成長
している様子が確認された。そしてアセトアルデヒドの
分解時間は16minで非常に高活性な光触媒機能を示し
た。

【００４５】実施例３は、結晶核として噴霧熱分解法に
より作製した酸化チタン結晶膜を用いたもので、ゾル溶
液をこの結晶膜に塗布し、固化、熱処理を施すことによ
り該結晶核から酸化チタン結晶を成長させたものであ
る。結晶構造は光触媒機能に有効なアナターゼ型を有し
ており、表面観察結果より、結晶核から柱状結晶が成長
している様子が確認された。そしてアセトアルデヒドの
分解時間は18minで非常に高活性な光触媒機能を示し
た。

【００４６】以上の実施例1〜3より、高活性な光触媒機
能を発現するためには、酸化物光触媒の結晶が柱状結晶
から構成されていることが有効であることが確認され
た。そしてこの柱状結晶は、結晶核に無機金属化合物の
ゾル溶液を担持し、固化、熱処理することにより形成さ
れることも確認された。なお、上記実施例１〜３では、
無機金属化合物として四塩化チタンを一例に取り上げた
が、これ以外の無機金属化合物として硫酸チタン、オキ
シ硫酸チタンなどを用いた場合でも、ゾル溶液の調整
法、無機金属化合物の濃度、結晶化温度等の条件を選択
することにより結晶核から柱状結晶が形成され、高活性
な光触媒機能を示すことは、実験により確認済みであ
る。また、上記実施例1〜3では、結晶核として酸化チタ
ン粉末、スパッタリング法による結晶膜、噴霧熱分解法
による結晶膜を例に挙げたが、これ以外の結晶核として
単結晶、多結晶体、セラミックス、金属の熱酸化膜、陽
極酸化膜、結晶化ガラスを用いた場合でも同様の結果が
得られることは、実験により確認済みである。また、上
記実施例1〜3では、結晶核の形成およびゾル溶液の担持
に用いた基板として無アルカリガラスを例に挙げたが、
これ以外の基板として、織布、スポンジ様物体、または
化学的腐食、機械加工等により多孔質とした物体を基板
として用いた場合でも同様の結果が得られることは、実
験により確認済みである。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の酸化物光触
媒は、結晶核より成長させた酸化チタン結晶の結晶形状
が柱状を成すことを特徴とし、該柱状結晶により酸化物
光触媒薄膜を構成することで、高活性な光触媒機能が得
られる。また、本発明の酸化物光触媒によれば、紫外線
光源と共に筐体に組み込み空気を循環することにより臭
い成分、有害成分を分解し、空気の清浄を効率的に行い
得る。また、本発明の酸化物光触媒は柱状結晶の集合体
であるため、微粒子や細菌の捕獲効果も大である。さら
に、本発明に係る酸化物光触媒材料は、結晶核を形成す
る基材となる基板に、花粉等の大型アレルギー物質と同
程度の大きさの穴やみぞをつけておくことにより、上記
大型アレルギー物質の捕獲効果を向上することができる
等、多くの効果を奏する。また本発明に係る酸化物光触
媒材料は、上記したように清浄機能、抗菌機能、脱臭機
能、防汚機能等において顕著な効果を有し、空気清浄
機、脱臭機、冷暖房機等の各種空調機器あるいは清水器
や水質浄化機器などの環境浄化装置に応用することが可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る酸化物光触媒材料の模式図で、
(a)はCVD法またはPVD法により作製した結晶膜を結晶核
として用いた例、(b)は結晶核として粉体を用いた例を
それぞれ示す。

【符号の説明】

Ａ：酸化物光触媒材料１：基板２：結晶核３：酸化チタン結晶（柱状結晶）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者類家東青森県八戸市大字市川町字長七谷地２− 672 アンデス電気株式会社内 (72)発明者池上昭青森県八戸市大字市川町字長七谷地２− 672 アンデス電気株式会社内Ｆターム(参考） 4G069 AA02 AA03 AA08 BA04A BA04B BA48A CA01 CA17 DA05 EA08 EB19 EC22Y FB08 4K029 BA48 BB08 BB09 CA06 4K030 BA46 BB02 BB03 FA10 LA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上の結晶核から成長した酸化チタン
結晶の形状が柱状を成し、該柱状結晶を前記結晶核より
少なくとも一つ以上成長させて光触媒薄膜とした高活性
な光触媒機能を有する酸化物光触媒材料。
【請求項２】無機金属化合物のゾル溶液中に結晶核を
入れ、又は結晶核に無機金属化合物のゾル溶液を塗布
し、これを固化、熱処理して上記酸化チタン結晶を前記
結晶核より成長させたことを特徴とする請求項１記載の
酸化物光触媒材料。
【請求項３】上記柱状結晶が結晶核の成長方位と同一
方向に成長したものであることを特徴とする請求項２記
載の酸化物光触媒材料。
【請求項４】上記結晶核が粉体であることを特徴とす
る請求項１〜３の何れか１項記載の酸化物光触媒材料。
【請求項５】上記結晶核が単結晶であることを特徴と
する請求項１〜３の何れか１項記載の酸化物光触媒材
料。
【請求項６】上記結晶核が多結晶体、セラミックス、
結晶化ガラス、金属の熱酸化膜、陽極酸化膜のうちの何
れか一つであることを特徴とする請求項１〜３の何れか
１項記載の酸化物光触媒材料。
【請求項７】上記結晶核として、物理的蒸着法により
形成した結晶膜を用いることを特徴とする請求項１〜３
の何れか１項記載の酸化物光触媒材料。
【請求項８】上記結晶核として、化学的蒸着法により
形成した結晶膜を用いることを特徴とする請求項１〜３
の何れか１項記載の酸化物光触媒材料。
【請求項９】酸化チタンを成長させる結晶核の材料の
種類によらず、その大きさが1ｎｍ〜350ｎｍであること
を特徴とする請求項１〜８の何れか１項記載の酸化物光
触媒材料。
【請求項１０】上記柱状結晶が中空構造であることを
特徴とする請求項１〜９の何れか１項記載の酸化物光触
媒材料。
【請求項１１】請求項１〜１０の何れか１項記載の酸
化物光触媒材料を使用して清浄機能、抗菌機能、脱臭機
能、防汚機能等を発揮することを特徴とする酸化物光触
媒材料応用品。