JP2003062469A - 光触媒粒子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸化チタン、酸化亜鉛等の光触媒能を有する
無機微粒子を合成炭酸カルシウム表面に直接担持固定し
ている、抗菌性フィラー、有害物質の分解能、消臭能等
をもつ光触媒粒子、及びその製造方法の提供。 【解決手段】 合成炭酸カルシウムの生成工程の炭酸化
反応過程において、光触媒能を有する無機微粒子を添加
して共存させ、該無機微粒子を合成炭酸カルシウム表面
に直接、担持固定させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸化チタン、酸化
亜鉛等の光触媒能を有する無機微粒子が、合成炭酸カル
シウム表面に直接、担持固定されていることを特徴とす
る光触媒粒子、及びその製造方法に関する。より詳しく
は、無機微粒子のもつ光触媒能が効果的に付与され、抗
菌性フィラー、有害物質の分解能や消臭能をもつ特殊フ
ィラー、光分解性プラスチック用フィラーなどとしての
有効性を示す光触媒粒子、及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】工業用無機粉体として用いられている物
質には、炭酸カルシウム、カオリン、タルク、シリカ、
酸化チタン等がある。このうちの炭酸カルシウムには、
天然に産出する結晶質石灰石を粉砕することによって得
られる重質炭酸カルシウムと、化学的沈殿反応によって
得られる軽質炭酸カルシウム、すなわち合成炭酸カルシ
ウムとがある。

【０００３】前者の重質炭酸カルシウムは、破砕、粉
砕、分級という比較的簡易な操作で製造できる長所を有
する一方、物理的粉砕特有の不規則不定形の粒子となる
ほか、粒度分布も広く、特定粒子形状、粒子径によって
もたらされる特性は弱くなる。これに対して、後者の合
成炭酸カルシウムは、化学的沈殿反応によって製造さ
れ、その製造条件を調節することによって、粒子の形状
や粒子径をコントロールすることが可能である。

【０００４】合成炭酸カルシウムの製造方法には、生石
灰の消化によって得られる消石灰スラリーに炭酸ガスを
吹き込むことによって炭酸カルシウムを沈殿させる炭酸
ガス化合法、塩化カルシウム等の可溶性カルシウム塩の
水溶液に炭酸ナトリウム等の可溶性炭酸塩を導入するこ
とによって炭酸カルシウムを沈殿させる溶液法、重炭酸
カルシウム水溶液に消石灰を添加することによって炭酸
カルシウムを沈殿させる水処理法などが知られている。

【０００５】これらの合成炭酸カルシウムの製造方法に
おいては、消石灰スラリーあるいは塩化カルシウム水溶
液などの濃度や温度、炭酸ガスあるいは炭酸塩などを導
入する速度（炭酸化反応速度）、撹拌条件あるいは添加
剤の使用などの製造条件を調節することによって、様々
な粒子形状、粒子径をもった炭酸カルシウムを製造する
ことが可能である。

【０００６】その合成炭酸カルシウムの粒子形状として
は、粒子径０．０２〜０．１μｍのコロイド状、粒子径
０．１〜０．５μｍの立方体状、長径１〜３μｍ、短径
０．２〜１μｍの紡錘状、長径１〜３μｍ、短径０．１
〜０．５μｍの柱状などが知られている。これらの合成
炭酸カルシウムは、その独特の粒子形状や粒子径によっ
てもたらされる優れた特性を活かし、樹脂、ゴム、プラ
スチック等の高分子材料のフィラー、製紙における填料
や顔料、塗料のフィラーなどとして、広く用いられてい
るものである。

【０００７】また、酸化チタンについては、硫酸法や塩
素法によって得られる粒子径０．１〜０．５μｍのアナ
ターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタンが、塗料や繊
維、製紙の分野で填料、顔料として用いられている。酸
化チタンは、白色無機顔料のなかでも屈折率が高く、配
合される製品の不透明性、隠蔽性、着色性などを向上さ
せるには最も効果があるとされている。

【０００８】その酸化チタンは、前記した性質に加えて
光触媒能を有することも知られており、近年においては
その光触媒能を利用するための検討が多くなされてい
る。この光触媒能とは、物質に光を照射することによっ
て、その物質の価電子帯の電子が励起され、正孔と電子
が生じることによって発現される機能であり、特に正孔
と水との反応によって生成するヒドロキシラジカルなど
の活性酸素種のもつ強い酸化力を利用して、防汚、抗
菌、防カビ、脱臭、空気清浄など様々な分野で検討がな
されてきている。

【０００９】このような光触媒能を有する無機微粒子と
しては、酸化チタンのほかに、酸化バナジウム、酸化マ
ンガン、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化
タングステン、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化カド
ミウム等の金属酸化物、チタン酸ストロンチウム、タン
タル酸カリウム等の複酸化物や、硫化カドミウム、硫化
亜鉛、硫化鉛、硫化銅、硫化モリブデン、硫化タングス
テン、硫化アンチモン、硫化ビスマス等の金属硫化物な
どが挙げられる。

【００１０】これら光触媒能を有する無機微粒子は、粒
子径を小さくして比表面積を増大させることによって光
触媒活性を高めることができる。この点に関し先の酸化
チタンについてみると、光触媒用には一次粒子径が数〜
数１０ｎｍといった微粒子が用いられている。このよう
に微粒子化することによって活性を高めることができる
が、その反面ハンドリングや製品への配合において問題
点も生じている。一般に、無機微粒子はその粒子径が小
さいほど凝集しやすい性質をもつ。

【００１１】したがって、酸化チタンなどの光触媒能を
有する無機微粒子に関しても、配合される製品によって
は、その組成物中で容易に凝集し、その結果光触媒能が
低くなることもある。さらに、微粒子状態であることに
よって、回収が困難であること、配合される組成物の粘
度を上昇させる弊害も有る。また、紙製の光触媒フィル
ターなどを製造するために、紙中に光触媒能を有する無
機微粒子を内填させようとした場合、その微細性が原因
となリ抄紙工程での歩留まりが低くなることなども問題
点といえる。

【００１２】そこで、酸化チタンなどの光触媒活性を有
する無機微粒子を、鉱物などの担持体に担持させる複合
化についての検討がなされてきている。その複合化の手
法としては、バインダーを用いて担持体にコートする方
法、スラリー化あるいはゾル化した無機微粒子を用いて
担持体表面に担持させる方法、無機微粒子の前駆体とし
て金属アルコキシドなどの有機金属化合物を用いその分
解などによって担持体表面に析出させる方法などが知ら
れている。

【００１３】例えば、特開１１−４９５８８号公報で
は、酸化チタンや酸化亜鉛などの光触媒が、セメントや
水ガラスといった無機物質あるいは有機シリコンなどを
バインダーとして、天然石表面に担持された光触媒付き
天然石が、また特開平１０−５５３７号公報では、金属
アルコキシドや金属カップリング剤といった有機金属化
合物の溶液に、水酸化カルシウムなどの粉体を添加、混
合し、その後乾燥、焼成することによって得られる酸化
チタン、酸化マンガンなどを被覆したカルシウム質脱硫
剤が提案されている。

【００１４】さらに、特開２０００−３２５７８５公報
では、光触媒作用を有する無機微粒子と無機物質からな
る担持体との混合系において、両者の表面電位が逆とな
るようなｐＨに調節して両者を付着させ、その後乾燥、
焼成することによって得られる光触媒物質が付着された
担持体が、特開平１０−１３０６１９号公報では、酸化
亜鉛微粒子懸濁液から繊維や紙などの基体表面に、酸化
亜鉛微粒子を付着させた酸化亜鉛微粒子付着複合体が、
また特開２００１−４６８８３公報では、シリカゲルを
チタン含有溶液に含浸させた後、加熱焼成することによ
って得られる光触媒能を有するシリカゲル成形体などが
提案されている。

【００１５】しかしながら、上記した技術についても幾
つかの問題点を抱えているのが現状である。バインダー
を用いる方法については、有機系のバインダーを使用し
た場合、無機微粒子のもつ光触媒能によってバインダー
が分解され、剥がれ落ちてしまうため長期使用に耐えら
れないという問題点がある。無機系のバインダーの場合
は、光触媒能によるバインダーの分解は抑制されるもの
の、無機微粒子表面をバインダーが覆うかたちとなるた
め光触媒活性が低下してしまう。

【００１６】また、光触媒活性を有する無機微粒子のス
ラリーあるいはゾルを用いる方法においては、上記した
バインダーによる問題点はないが、無機微粒子の担持力
が弱いという短所を有している。それを回避するために
焼成処理を行なうことによって担持力を向上させること
も可能ではあるが、熱処理を行うことによって当然製造
コストが高くなるほか、ある程度の耐熱性を有する担持
体のみに限定される。

【００１７】さらに、光触媒活性を有する無機微粒子を
スラリー化あるいはゾル化させるためには、特定のｐＨ
条件下に調節する必要があり、そのｐＨ条件下で安定な
担持体のみに適用が限られてしまう。例えば、酸化チタ
ンゾルはｐＨ２以下の酸性領域で安定であるため、炭酸
カルシウムなどの耐酸性の低い物質に利用することはで
きない。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上記した通り、酸化チ
タンなどの光触媒能を有する無機微粒子の担持に関して
は多くの検討がなされてきているが、本発明者らは、担
持体として炭酸カルシウムに着目し、光触媒能を有する
無機微粒子と炭酸カルシウムとが複合化された新規素材
について鋭意検討を重ねた結果、開発に成功したのが本
発明である。すなわち、本発明の解決課題は、炭酸カル
シウムに無機微粒子のもつ光触媒能が効果的に付与され
た光触媒粒子、及びその製造方法を提供することであ
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決する光触媒粒子及びその製造方法を提供するものであ
り、光触媒粒子は光触媒能を有する無機微粒子が合成炭
酸カルシウム表面に直接、担持固定されていることを特
徴とする。また、その製造方法は合成炭酸カルシウムの
生成工程の炭酸化反応過程において、光触媒能を有する
無機微粒子を共存させ、該無機微粒子を合成炭酸カルシ
ウム表面に直接、担持固定させることを特徴とする。

【００２０】そして、本発明の光触媒粒子は、光触媒
と、他の特性を持つ粒子とを複合化する際の課題であっ
たバインダーに起因する問題、凝集といった無機微粒子
の微細性によって引き起こされる問題などを解決できる
ものであり、かつ比較的簡易な装置、操作によって製造
できるという利点も有する。また、本発明の光触媒粒子
は、その光触媒能を活用して、抗菌性フィラー、有害物
質の分解能や脱臭能をもつ特殊フィラー、光分解性プラ
スチック用フィラーなどとしての応用が期待できるもの
である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて詳細に説明するが、本発明は、それらによって限定
されるものではなく、特許請求の範囲の記載によって特
定されるものであることはいうまでもない。本発明の光
触媒粒子は、光触媒能を有する無機微粒子が合成炭酸カ
ルシウム表面に直接、担持固定されていることを特徴と
するものである。

【００２２】本発明の光触媒粒子を構成する第１の成分
である炭酸カルシウムに関しては、何らかの化学的反応
によって製造される合成炭酸カルシウムであれば良く、
その形態としては、例えば、粒子径０．０２〜０．１μ
ｍのコロイド状炭酸カルシウム、粒子径０．１〜０．５
μｍの立方体状炭酸カルシウム、長径１〜３μｍ、短径
０．１〜０．５μｍの柱状炭酸カルシウム、長径１〜３
μｍ、短径０．２〜１μｍの紡錘状炭酸カルシウムなど
の各種のものがある。なお、本明細書でいう粒子径と
は、特に断りのない限り、電子顕微鏡法による粒子径の
ことを指す。

【００２３】第２の構成成分である光触媒能を有する無
機微粒子については、光触媒能を有する無機物質であれ
ば特に制限されることなく利用可能であり、それについ
て具体的に例示すると次ぎのとおりのものがある。すな
わち、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化マンガン、酸
化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化タングステ
ン、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化カドミウム等の
金属酸化物が利用できる。

【００２４】また、チタン酸ストロンチウム、タンタル
酸カリウム等の複酸化物や硫化カドミウム、硫化亜鉛、
硫化鉛、硫化銅、硫化モリブデン、硫化タングステン、
硫化アンチモン、硫化ビスマス等の金属硫化物も利用で
きる。利用するに当たっては、単独使用のみではなく、
前記例示した中から２種以上を組み合わせて使用するこ
ともできる。中でも、光触媒能が強く、現在でも単独で
利用されている酸化チタンや、酸化亜鉛を使用すること
がより望ましい。

【００２５】これらの光触媒能を有する無機微粒子の粒
子径については、該無機微粒子を担持固定させる炭酸カ
ルシウムの粒子径よりも小さければ特段の制約はない
が、その光触媒能は、粒子径が小さいほど効果的に発揮
されることから、無機微粒子の種類によって差異はある
が、一般的には一次粒子の平均径は１〜１０００ｎｍが
よく、好ましくは１〜５００ｎｍがよく、より望ましく
は１〜５０ｎｍがよい。

【００２６】本発明の光触媒粒子は、上述した炭酸カル
シウムと光触媒能を有する無機微粒子とから構成される
ものであり、該無機微粒子が合成炭酸カルシウム表面に
直接、すなわちバインダーを介在させない状態で担持固
定されていることを特徴とする。また、本発明の光触媒
粒子の製造方法は、合成炭酸カルシウムを生成する炭酸
化反応過程において、光触媒能を有する無機微粒子を共
存させ、該無機微粒子を炭酸カルシウム表面に直接、担
持固定させることを特徴とするものである。

【００２７】その合成炭酸カルシウムを生成させる方法
としては、各種の常法が採用可能である。それには、生
石灰の消化によって得られる消石灰スラリーに炭酸ガス
を吹き込むことによって炭酸カルシウムを沈殿させる炭
酸ガス化合法、塩化カルシウム等の可溶性カルシウム塩
水溶液に炭酸ナトリウムなどの可溶性炭酸塩を添加し炭
酸カルシウムを沈殿させる溶液法、重炭酸カルシウム水
溶液に消石灰を添加し炭酸カルシウムを沈殿させる水処
理法などがあるが、何れも本発明における合成炭酸カル
シウムの生成工程に利用可能である。

【００２８】合成炭酸カルシウムの製造においては、消
石灰スラリーや塩化カルシウム等の可溶性カルシウム塩
水溶液の濃度や温度、炭酸ガスや可溶性炭酸塩の導入速
度（炭酸化速度）、さらには撹拌条件や添加剤使用など
といった合成条件によって、生成する合成炭酸カルシウ
ムの粒子形状や粒子径をコントロールできることが知ら
れている。

【００２９】例えば、炭酸ガス化合法における消石灰ス
ラリーの温度について述べると、低温域ではコロイド状
炭酸カルシウムが、高温域では柱状炭酸カルシウムが、
両者の中間では紡錘状炭酸カルシウムが生成しやすい傾
向にある。本発明においては、合成炭酸カルシウムの生
成条件についても特段の制約はなく、光触媒粒子に求め
られる形状に合わせて、適宜調節することができる。

【００３０】炭酸化反応時に共存させる光触媒能を有す
る無機微粒子に関しても、特段の制約はなく、上述した
ような金属酸化物、複酸化物あるいは金属硫化物などが
好適に使用できる。中でも、光触媒能が強く、現在でも
単独で利用されている酸化チタンや、酸化亜鉛を使用す
ることがより望ましい。その粒子径についても既に述べ
たように該無機微粒子を担持固定させる炭酸カルシウム
の粒子径よりも小さければ特段の制約はないが、これら
の光触媒能は、その粒子径が小さいほど効果的に発揮さ
れることから、前述したとおり一次粒子の平均径は１〜
１０００ｎｍがよく、好ましくは１〜５００ｎｍがよ
く、より望ましくは１〜５０ｎｍがよい。

【００３１】光触媒能を有する無機微粒子を共存させる
量としては、光触媒粒子に求められる光触媒能の強さや
炭酸カルシウムの比表面積などを考慮して、適宜調節す
ることが可能であるが、炭酸カルシウム１００重量部に
対して、０．０１〜５０重量部とするこがよく、好まし
くは０．１〜２５重量部がよく、より望ましくは０．５
〜１０重量部がよい。

【００３２】前述の範囲がよいのは、０．０１重量部未
満であると、光触媒能を有する無機微粒子のもつ光触媒
能がほとんど発揮されないことが多いためである。逆に
５０重量部を超える場合には、炭酸カルシウム表面に担
持固定されないままの無機微粒子が製造された光触媒粒
子中に残存することになり、その結果未担持の無機微粒
子の存在が、製造された光触媒粒子の性状に悪影響を及
ぼすことがあるためである。

【００３３】光触媒能を有する無機微粒子を炭酸化反応
過程に共存させることは、前述した該無機微粒子を添加
することによって達成できるほか、予め、原料中に該無
機微粒子が含有されたものを用いることなどによっても
可能である。光触媒能を有する無機微粒子を添加する場
合において、該無機微粒子の添加時の形態は、粉体のま
まであっても、水等に分散させたスラリーあるいはゾル
の状態であっても良く、水に分散させた状態で添加する
際には、必要に応じて、分散剤やｐＨ調整のための酸性
またはアルカリ性物質を含有する状態であっても良い。

【００３４】特に、光触媒能を有する無機微粒子をより
分散させた状態で炭酸カルシウム表面に担持固定させた
い場合には、スラリーあるいはゾルの状態で添加するこ
とが望ましく、さらには分散剤の使用やｐＨ調整、機械
的分散処理によって、無機微粒子の分散度を向上させた
ものを用いるのがより好適である。

【００３５】また、光触媒能を有する無機微粒子を共存
させる炭酸化反応過程とは、カルシウムイオンあるいは
カルシウム化合物などのカルシウム源と、炭酸ガス、炭
酸イオンあるいは炭酸化合物などの炭酸源とが反応し、
炭酸カルシウムが生成する過程を指す。光触媒能を有す
る無機微粒子を添加する場合、その添加時期は、炭酸化
反応過程の途中は勿論のこと、炭酸化反応を開始する以
前であっても良く、炭酸化反応によって炭酸カルシウム
が生成する過程において、該無機微粒子を共存させるこ
とによって、本発明の光触媒粒子は製造される。

【００３６】光触媒能を有する無機微粒子を添加した後
は、引き続き炭酸ガス等の炭酸源を導入して、反応を継
続させる。なお、炭酸化反応の完了については、スラリ
ーのｐＨを計測することによって判断することができ
る。例えば、炭酸ガス化合法の場合、炭酸化の完了前は
未反応の消石灰が残留しており、そのためスラリーのｐ
Ｈは１０〜１３とアルカリ性を示す。それに対して、炭
酸化反応が完了するとスラリーｐＨは中性付近にまで低
下する。

【００３７】以上の方法によって得られる光触媒粒子
は、用途に応じて、スラリー状態のまま、又はスラリー
を脱水、乾燥することによって乾燥粉の状態として使用
することができる。また、必要に応じて、有機あるいは
無機系の表面処理剤にて処理を行っても良い。

【００３８】本発明の光触媒粒子は、合成炭酸カルシウ
ム表面に、光触媒能を有する無機微粒子が直接、担持固
定されているものであり、従来より炭酸カルシウムを使
用している分野においてはそのまま利用でき、更には光
触媒能を有する無機微粒子と他粒子との複合化における
課題であったバインダーに起因する問題をはじめ、作業
性や凝集といった無機微粒子の微細性によって引き起こ
される問題などを解決でき、かつ比較的簡易な装置、操
作によって製造できるという利点も有する。

【００３９】そして、本発明の光触媒粒子は、その光触
媒能を活用して、様々な分野での応用が考えられる。例
えば、シックハウス症候群の原因とされるアルデヒド
類、発ガン性が問題となっている塩素系有機化合物、土
壌汚染の原因となる農薬類などの有害有機物や、硫黄酸
化物、窒素酸化物などの大気汚染物質を分解する環境触
媒がその一例である。

【００４０】また、セルフクリーニング機能をもつトン
ネル照明器具、標識などの道路関連資材への応用や、建
築物の内外装材、浴室、トイレなどの住宅設備などへ防
汚効果を付与するための防汚材や防汚塗料のフィラーと
しての利用、さらには抗菌効果を活かした樹脂やセラミ
ックス、光分解性をもつプラスチックや紙のフィラーな
どの分野で利用することが考えられる。

【００４１】

【実施例】本発明について、実施例及び比較例を挙げ
て、さらに具体的に説明するが、本発明はこの実施例に
よって何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲の
記載によって特定されるものであることはいうまでもな
い。

【００４２】[実施例１]工業用生石灰１２０ｇを、７０
℃に加温した水道水１．０Ｌ中に投入し、３０分間撹拌
して、生石灰を消化させた後、１００メッシュフルイに
て消化残渣を取り除いてから、適量の水道水を加え、固
形分濃度７４ｇ／Ｌの消石灰スラリー２．０Ｌを調製し
た。この消石灰スラリーの温度を３０℃に調節してか
ら、撹拌しながら炭酸ガスを０．３５Ｌ／分の速度で導
入し、炭酸化反応を開始した。

【００４３】炭酸化反応を開始してから６０分が経過し
た時点で、Ｘ線回折法により測定された粒子径（以下、
Ｘ線粒子径とい記す）が７ｎｍの酸化チタンの水分散体
（石原産業製ＳＴＳ−０２）３３ｇ（酸化チタンとして
１０ｇ）を添加した後、引き続いて炭酸ガスを導入して
炭酸化反応を継続させた。スラリーのｐＨが７に達した
時点で炭酸ガスの導入を終了させた。得られた生成物
を、走査型電子顕微鏡にて観察したところ、長径１．５
〜２μｍの紡錘状炭酸カルシウム粒子表面に、酸化チタ
ン粒子が担持されていることが確認された。

【００４４】[実施例２]工業用生石灰１２０ｇを、７０
℃に加温した水道水１．０Ｌ中に投入し、１２０分間撹
拌して、生石灰を消化させた後、１００メッシュフルイ
にて消化残渣を取り除いてから、適量の水道水を加え、
固形分濃度７６ｇ／Ｌの消石灰スラリー２．０Ｌを調製
した。この消石灰スラリーの温度を４０℃に調節してか
ら、撹拌しながら炭酸ガスを０．２０Ｌ／分の速度で導
入し、炭酸化反応を開始した。

【００４５】炭酸化反応を開始してから９０分が経過し
た時点で、Ｘ線粒子径が２０ｎｍの酸化チタンの水分散
体（石原産業製ＳＴＳ−２１）５０ｇ（酸化チタンとし
て１０ｇ）を添加した後、引き続いて炭酸ガスを導入し
て炭酸化反応を継続させた。スラリーのｐHが７に達し
た時点で炭酸ガスの導入を終了させた。得られた生成物
を、走査型電子顕微鏡にて観察したところ、長径１．５
〜２μｍの柱状炭酸カルシウム粒子表面に、酸化チタン
粒子が担持されていることが確認された。

【００４６】[実施例３]工業用生石灰９０ｇを、７０℃
に加温した水道水１．０Ｌ中に投入し、３０分間撹拌し
て、生石灰を消化させた後、１００メッシュフルイにて
消化残渣を取り除いてから、適量の水道水を加え、固形
分濃度５５ｇ／Ｌの消石灰スラリー２．０Ｌを調製し
た。この消石灰スラリーの温度を２０℃に調節してか
ら、撹拌しながら炭酸ガスを１．０Ｌ／分の速度で導入
し、炭酸化反応を開始した。

【００４７】炭酸化反応を開始してから５分が経過した
時点で、Ｘ線粒子径が７ｎｍの酸化チタンの水分散体
（石原産業製ＳＴＳ−０２）３３ｇ（酸化チタンとして
１０ｇ）を添加した後、引き続いて炭酸ガスを導入して
炭酸化反応を継続させた。スラリーのｐＨが７に達した
時点で炭酸ガスの導入を終了させた。得られた生成物
を、透過型電子顕微鏡にて観察したところ、粒子径０．
０８μｍのコロイド状炭酸カルシウム粒子表面に、酸化
チタン粒子が担持されていることが確認された。

【００４８】[実施例４]工業用生石灰１２０ｇを、７０
℃に加温した水道水１．０Ｌ中に投入し、３０分間撹拌
して、生石灰を消化させた後、１００メッシュフルイに
て消化残渣を取り除いてから、適量の水道水を加え、固
形分濃度７４ｇ／Ｌの消石灰スラリー２．０Ｌを調製し
た。この消石灰スラリーの温度を２８℃に調節してか
ら、撹拌しながら炭酸ガスを０．３５Ｌ／分の速度で導
入し、炭酸化反応を開始した。

【００４９】炭酸化反応を開始してから５分が経過した
時点で、一次粒子の平均径が５００ｎｍの酸化亜鉛（関
東化学製試薬特級）５０ｇを２００ｍＬの水道水に分散
させたスラリーを添加した後、引き続いて炭酸ガスを導
入して炭酸化反応を継続させた。スラリーのｐＨが７に
達した時点で炭酸ガスの導入を終了させた。得られた生
成物を、走査型電子顕微鏡にて観察したところ、長径
１．５〜２μｍの紡錘状炭酸カルシウム粒子表面に、酸
化亜鉛粒子が担持されていることが確認された。

【００５０】[実施例５]濃度１０．０ｇ／Ｌの硝酸亜鉛
水溶液５００ｍＬに、硝酸を適量加えてｐＨを１．３に
調節し、恒温水槽内で７０℃に保持しながら３０分間撹
拌を続けた。その後チオアセトアミド１７．０ｇを加
え、５分間撹拌してから、恒温水槽内で７０℃に保持し
た状態で３０分間静置し、硫化亜鉛を沈殿させた。沈殿
物は、遠心分離し、その後洗浄して未反応物を除去し
た。洗浄後の沈殿物を走査型電子顕微鏡にて観察したと
ころ、粒子径８０〜１００ｎｍの球状の硫化亜鉛微粒子
が確認された。

【００５１】次に、工業用生石灰１２．０ｇを、７０℃
に加温した水道水１００ｍＬ中に投入し、３０分間撹拌
して、生石灰を消化させた後、１００メッシュフルイに
て消化残渣を取り除いてから、適量の水道水を加え、固
形分濃度７４ｇ／Ｌの消石灰スラリー２００ｍＬを調製
した。この消石灰スラリーに前記方法で得られた粒子径
８０〜１００ｎｍの硫化亜鉛１．０ｇを添加し、スラリ
ーの温度を３５℃に調節した。

【００５２】その後撹拌しながら炭酸ガスを０．０４Ｌ
／分の速度で導入し、炭酸化反応を開始した。スラリー
のｐＨが７に達した時点で炭酸ガスの導入を終了させ
た。得られた生成物を、走査型電子顕微鏡にて観察した
ところ、長径１．５〜２μｍの紡錘状炭酸カルシウム粒
子表面に、硫化亜鉛粒子が担持されていることが確認さ
れた。

【００５３】[比較例１]工業用生石灰１２０ｇを、７０
℃に加温した水道水１．０Ｌ中に投入し、３０分間撹拌
して、生石灰を消化させた後、１００メッシュフルイに
て消化残渣を取り除き、その後適量の水道水を加え、固
形分濃度７４ｇ／Ｌの消石灰スラリー２．０Ｌを調製し
た。この消石灰スラリーの温度を３０℃に調節してか
ら、撹拌しながら炭酸ガスを０．３５Ｌ／分の速度で導
入し、炭酸化反応を開始した。

【００５４】スラリーのｐＨが７に達した後、Ｘ線粒子
径が７ｎｍの酸化チタン（石原産業製ＳＴ−０１）１５
ｇを添加し、炭酸ガスを０．３５Ｌ／分の速度で導入し
ながら３０分間撹拌を続けた。得られた生成物を、走査
型電子顕微鏡にて観察したところ、長径１．５〜２μｍ
の紡錘状炭酸カルシウムと、数μｍの酸化チタンの凝集
粒子とが、各々独立した状態で確認された。

【００５５】[光触媒能の評価]実施例で得られた光触媒
粒子の光触媒能評価試験を行った。その試験の方法は以
下の通りである。１００ｍＬの共栓付き三角フラスコ
に、各試料１．０ｇを秤採り、２０．０μｍｏｌ／Ｌの
濃度に調製したメチレンブルー水溶液５０．０ｍＬを加
えた。この三角フラスコを、内面にアルミ製シートを貼
付したクリーンベンチ内で、振とうしながら、波長３５
０ｎｍの紫外光を２時間照射した。

【００５６】次に、紫外線照射後の溶液を遠心分離機に
より固形分を取り除いた後、紫外・可視分光光度計（日
立製作所製 Ｕ−３２１０）にて溶液の吸光度を測定
し、試験後のメチレンブルー濃度を算出した。また、比
較のために紫外線を照射しない場合についても同様の試
験を行ったほか、酸化チタンおよび酸化亜鉛そのものに
ついても光触媒能評価を行った。それらの評価結果は表
１に示す。

【００５７】

【表１】

【００５８】表１から明らかなように、本発明の光触媒
粒子は、紫外線を照射することによって光触媒能を発現
し、メチレンブルーを分解するため、試験後のメチレン
ブルー濃度が低下していることがわかる。すなわち、紫
外線照射を行った場合と、行わなかった場合とを比較し
てみると、紫外線照射を行った場合の方が、メチレンブ
ルー濃度が低くなっており、本発明の光触媒粒子が光触
媒能を有することが確認できる。なお、紫外線を照射し
ない場合についてもメチレンブルー濃度の低下が認めら
れるが、これは粒子表面へのメチレンブルーの吸着によ
るものと考えられる。

【００５９】

【発明の効果】本発明の光触媒粒子は、光触媒能を有す
る無機微粒子が合成炭酸カルシウム表面に直接、担持固
定されており、炭酸カルシウムに無機微粒子のもつ光触
媒能が効果的に付与されていることから、その光触媒能
を活用して、抗菌性フィラー、有害物質の分解能や脱臭
能をもつ特殊フィラー、光分解性組成物用フィラーなど
としての応用が期待できるものである。

【００６０】また、本発明の光触媒粒子は、光触媒と、
他の特性を持つ粒子とを複合化する際の課題であったバ
インダーに起因する問題をはじめ、作業性や凝集といっ
た無機微粒子の微細性によって引き起こされる問題など
をも解決したものであり、かつ比較的簡易な装置、操作
によって製造できるという利点も有する。

フロントページの続き (72)発明者 鵜籠 敦 東京都西多摩郡日の出町平井８−１ 日鉄 鉱業株式会社内 Ｆターム(参考） 4G069 AA03 AA08 AA11 BA04A BA04B BA48A BB04A BB04B BB09A BB09B BB16A BB16B BC09A BC09B BC35A BC35B CA10 CA17 EA01X EA01Y EA02X EA02Y EB19 FA02 4G076 AA15 AA24 AB02 AB06 BA34 BB01 BF02 CA02 DA01

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光触媒能を有する無機微粒子が合成炭酸
   カルシウム表面に直接、担持固定されていることを特徴
   とする光触媒粒子。
2. 【請求項２】 無機微粒子が、金属酸化物、金属複酸化
   物または金属硫化物である請求項１に記載の光触媒粒
   子。
3. 【請求項３】 金属酸化物が、酸化チタンまたは酸化亜
   鉛である請求項２に記載の光触媒粒子。
4. 【請求項４】 無機微粒子の一次粒子の平均径が、１〜
   １０００ｎｍである請求項１ないし３のいずれか１に記
   載の光触媒粒子。
5. 【請求項５】 無機微粒子が、合成炭酸カルシウム１０
   ０重量部に対して０．０１〜５０重量部である請求項１
   ないし４のいずれか１に記載の光触媒粒子。
6. 【請求項６】 合成炭酸カルシウムの形態が、紡錘状、
   柱状、立方体状、またはコロイド状である請求項１ない
   し５のいずれか１に記載の光触媒粒子。
7. 【請求項７】 合成炭酸カルシウムの生成工程の炭酸化
   反応過程において、光触媒能を有する無機微粒子を共存
   させ、該無機微粒子を合成炭酸カルシウム表面に直接、
   担持固定させることを特徴とする、光触媒粒子の製造方
   法。
8. 【請求項８】 無機微粒子が、金属酸化物、金属複酸化
   物または金属硫化物である請求項７に記載の光触媒粒子
   の製造方法。
9. 【請求項９】 金属酸化物が、酸化チタンまたは酸化亜
   鉛である請求項８に記載の光触媒粒子の製造方法。
10. 【請求項１０】 無機微粒子の一次粒子の平均径が、１
    〜１０００ｎｍである請求項７ないし９のいずれか１に
    記載の光触媒粒子の製造方法。
11. 【請求項１１】 無機微粒子が、合成炭酸カルシウム１
    ００重量部に対して０．０１〜５０重量部である請求項
    ７ないし１０のいずれか１に記載の光触媒粒子の製造方
    法。
12. 【請求項１２】 合成炭酸カルシウムの形態が、紡錘
    状、柱状、立方体状、またはコロイド状である請求項７
    ないし１１のいずれか１に記載の光触媒粒子の製造方
    法。