JP2003063912A - 抗菌・防汚材及び導電性可視光感応型酸化チタンの作製方法 - Google Patents
抗菌・防汚材及び導電性可視光感応型酸化チタンの作製方法Info
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Landscapes
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- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸化されやすい金属に対する抗菌・防汚
作用を有する導電性可視光感応型酸化チタンを含む抗菌
・防汚材及びこの酸化チタンの作製方法の提供。 【解決手段】 式：ＴｉＯ２−ｘＮｙ（０＜ｘ＜１、０
＜ｙ＜１）を有する導電性可視光感応型酸化チタンから
なる。この導電性可視光感応型酸化チタンは、全可視光
領域で作用し、１００μΩｃｍ〜１００ｋΩｃｍの範囲
の電気伝導度を有する。この酸化チタンは、ＴｉＯ２を
純ＮＨ３ガス又はＮＨ３含有混合ガス雰囲気中で５００
℃以上に加熱することにより得られる。
作用を有する導電性可視光感応型酸化チタンを含む抗菌
・防汚材及びこの酸化チタンの作製方法の提供。 【解決手段】 式：ＴｉＯ２−ｘＮｙ（０＜ｘ＜１、０
＜ｙ＜１）を有する導電性可視光感応型酸化チタンから
なる。この導電性可視光感応型酸化チタンは、全可視光
領域で作用し、１００μΩｃｍ〜１００ｋΩｃｍの範囲
の電気伝導度を有する。この酸化チタンは、ＴｉＯ２を
純ＮＨ３ガス又はＮＨ３含有混合ガス雰囲気中で５００
℃以上に加熱することにより得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、抗菌・防汚材及び
導電性可視光感応型酸化チタンの作製方法に関する。特
に、本発明は、太陽光の大部分（約５０〜６０％）を占
める可視光を吸収することが可能な、抗菌・防汚などの
光触媒作用を持つ導電性可視光感応型酸化チタンを含む
抗菌・防汚材及びその導電性可視光感応型酸化チタンの
作製方法に関する。
導電性可視光感応型酸化チタンの作製方法に関する。特
に、本発明は、太陽光の大部分（約５０〜６０％）を占
める可視光を吸収することが可能な、抗菌・防汚などの
光触媒作用を持つ導電性可視光感応型酸化チタンを含む
抗菌・防汚材及びその導電性可視光感応型酸化チタンの
作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から知られている二酸化チタン光触
媒は、触媒として作用させるには短波長の紫外光の照射
が必要とされるため、太陽光を用いる場合には効率が悪
い。これは、二酸化チタンは紫外光領域の光の波長（３
８０ｎｍ以下）で価電子帯の電子が伝導帯に励起されて
種々の酸化・還元作用を示すからである。二酸化チタン
の酸化・還元作用には、抗菌・防汚・脱臭などの効果が
あり、近年、これらの効果を期待して窓ガラスや壁面、
道路などにコーティングされている。
媒は、触媒として作用させるには短波長の紫外光の照射
が必要とされるため、太陽光を用いる場合には効率が悪
い。これは、二酸化チタンは紫外光領域の光の波長（３
８０ｎｍ以下）で価電子帯の電子が伝導帯に励起されて
種々の酸化・還元作用を示すからである。二酸化チタン
の酸化・還元作用には、抗菌・防汚・脱臭などの効果が
あり、近年、これらの効果を期待して窓ガラスや壁面、
道路などにコーティングされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
二酸化チタンは、上記したように、太陽光に約５％しか
含まれていない３８０ｎｍよりも短波長の光しか利用で
きない。また、金属基板、特に酸化されやすいステンレ
ス、鉄などからなる金属基板に二酸化チタンをコーティ
ングした場合、光触媒作用によりこれらの金属が酸化さ
れて腐食する。それ故に、二酸化チタンは、これまで、
ステンレス製流し台などへの抗菌コートには利用できな
かった。
二酸化チタンは、上記したように、太陽光に約５％しか
含まれていない３８０ｎｍよりも短波長の光しか利用で
きない。また、金属基板、特に酸化されやすいステンレ
ス、鉄などからなる金属基板に二酸化チタンをコーティ
ングした場合、光触媒作用によりこれらの金属が酸化さ
れて腐食する。それ故に、二酸化チタンは、これまで、
ステンレス製流し台などへの抗菌コートには利用できな
かった。
【０００４】本発明の課題は、酸化されやすい金属に対
する抗菌・防汚作用を有する導電性可視光感応型酸化チ
タンを含む抗菌・防汚材及びこの導電性可視光感応型酸
化チタンの作製方法を提供することにある。
する抗菌・防汚作用を有する導電性可視光感応型酸化チ
タンを含む抗菌・防汚材及びこの導電性可視光感応型酸
化チタンの作製方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ＴｉＯ２
を窒化したＴｉＯ２−ｘＮｙに導電性があることを見い
だし、上記課題を解決することに成功し、本発明を完成
するに至った。
を窒化したＴｉＯ２−ｘＮｙに導電性があることを見い
だし、上記課題を解決することに成功し、本発明を完成
するに至った。
【０００６】本発明の抗菌・防汚材は、式：ＴｉＯ
２−ｘＮｙ（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）を有する導電性
可視光感応型酸化チタンを含むものである。この導電性
可視光感応型酸化チタンは、全可視光領域、すなわち４
００〜７００ｎｍで作用し、１００μΩｃｍ〜１００ｋ
Ωｃｍの範囲の電気伝導度を有するものである。このよ
うな導電性可視光感応型酸化チタンは、抗菌・防汚等の
光触媒作用を持つ。
２−ｘＮｙ（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）を有する導電性
可視光感応型酸化チタンを含むものである。この導電性
可視光感応型酸化チタンは、全可視光領域、すなわち４
００〜７００ｎｍで作用し、１００μΩｃｍ〜１００ｋ
Ωｃｍの範囲の電気伝導度を有するものである。このよ
うな導電性可視光感応型酸化チタンは、抗菌・防汚等の
光触媒作用を持つ。
【０００７】本発明の可視光感応型酸化チタンの作製方
法は、ＴｉＯ２を、例えば、純ＮＨ ３ガス又はＮＨ３含
有混合ガスからなる窒素含有ガス雰囲気中、５００℃以
上、好ましくは６００℃以上の温度で加熱して、ＴｉＯ
２を窒化することにより、式：ＴｉＯ２−ｘＮｙ（０＜
ｘ＜１、０＜ｙ＜１）を有し、抗菌・防汚の光触媒作用
を持つ導電性可視光感応型酸化チタンを得ることからな
る。焼成温度が５００℃未満であると、得られた酸化チ
タンは、紫外光領域の波長の光は吸収できるが、可視光
領域の波長の光を吸収し難いため、可視光の照射では機
能しないという問題がある。特に、６００℃以上で加熱
処理して得たＴｉＯ２−ｘＮｙの場合、その可視光領域
の光吸収率は、従来の未処理のＴｉＯ２の場合と比較す
ると大幅に増大する。加熱処理するＴｉＯ２の形状につ
いては、特に制限はない。
法は、ＴｉＯ２を、例えば、純ＮＨ ３ガス又はＮＨ３含
有混合ガスからなる窒素含有ガス雰囲気中、５００℃以
上、好ましくは６００℃以上の温度で加熱して、ＴｉＯ
２を窒化することにより、式：ＴｉＯ２−ｘＮｙ（０＜
ｘ＜１、０＜ｙ＜１）を有し、抗菌・防汚の光触媒作用
を持つ導電性可視光感応型酸化チタンを得ることからな
る。焼成温度が５００℃未満であると、得られた酸化チ
タンは、紫外光領域の波長の光は吸収できるが、可視光
領域の波長の光を吸収し難いため、可視光の照射では機
能しないという問題がある。特に、６００℃以上で加熱
処理して得たＴｉＯ２−ｘＮｙの場合、その可視光領域
の光吸収率は、従来の未処理のＴｉＯ２の場合と比較す
ると大幅に増大する。加熱処理するＴｉＯ２の形状につ
いては、特に制限はない。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 （実施例１）ステンレス（ＳＵＳ３０４）基板上に塗布
したＴｉＯ２薄膜（膜厚：５００ｎｍ）を、ランプ加熱
方式の電気炉中でＮＨ３ガス雰囲気中において、６５０
℃、３０分間加熱処理し、焼成した。得られた薄膜中の
窒素含有量を燃焼法にて測定したところ、得られた窒化
ＴｉＯ２の組成はＴｉＯ２−ｘＮｙ（ｘ＝０．２、ｙ＝
０．２）であることがわかった。また、得られた薄膜
は、１００Ωｃｍの電気伝導度（抵抗値）持ち、導電性
窒化酸化チタンからなっていた。
する。 （実施例１）ステンレス（ＳＵＳ３０４）基板上に塗布
したＴｉＯ２薄膜（膜厚：５００ｎｍ）を、ランプ加熱
方式の電気炉中でＮＨ３ガス雰囲気中において、６５０
℃、３０分間加熱処理し、焼成した。得られた薄膜中の
窒素含有量を燃焼法にて測定したところ、得られた窒化
ＴｉＯ２の組成はＴｉＯ２−ｘＮｙ（ｘ＝０．２、ｙ＝
０．２）であることがわかった。また、得られた薄膜
は、１００Ωｃｍの電気伝導度（抵抗値）持ち、導電性
窒化酸化チタンからなっていた。
【０００９】ＮＨ３ガス雰囲気中における加熱処理後、
作製されたＴｉＯ２−ｘＮｙ薄膜について、蛍光分光光
度計によって吸収波長の評価を行った。なお、加熱処理
しなかった未処理ＴｉＯ２薄膜についても、同様に吸収
波長の評価を行った。それぞれの結果を図１（未処理）
及び図２（加熱処理）に示す。これらの図から明らかな
ように、未処理薄膜の場合は、２００〜４００程度の紫
外光領域の波長を吸収することができたに過ぎなかった
が、６５０℃で加熱処理した薄膜は、２００〜７００ｎ
ｍの波長の光を吸収することができた。
作製されたＴｉＯ２−ｘＮｙ薄膜について、蛍光分光光
度計によって吸収波長の評価を行った。なお、加熱処理
しなかった未処理ＴｉＯ２薄膜についても、同様に吸収
波長の評価を行った。それぞれの結果を図１（未処理）
及び図２（加熱処理）に示す。これらの図から明らかな
ように、未処理薄膜の場合は、２００〜４００程度の紫
外光領域の波長を吸収することができたに過ぎなかった
が、６５０℃で加熱処理した薄膜は、２００〜７００ｎ
ｍの波長の光を吸収することができた。
【００１０】次に、上記のようにして加熱処理した薄膜
及び加熱処理しなかった未処理薄膜について、光触媒能
を評価するために抗菌試験を行った。菌として大腸菌を
薄膜表面に散布し、大腸菌の付着した薄膜表面に対して
所定の温度で所定の時間光照射した後、菌数の変化を測
定した。この結果、試験開始時の菌数は５００個であっ
たが、１０００ルクスの蛍光灯を２４時間照射後の菌数
は、加熱処理した薄膜の場合、１０個以下であり、未処
理薄膜の場合、５００個であった。加熱処理した薄膜の
場合、顕著な抗菌性を有することがわかる。
及び加熱処理しなかった未処理薄膜について、光触媒能
を評価するために抗菌試験を行った。菌として大腸菌を
薄膜表面に散布し、大腸菌の付着した薄膜表面に対して
所定の温度で所定の時間光照射した後、菌数の変化を測
定した。この結果、試験開始時の菌数は５００個であっ
たが、１０００ルクスの蛍光灯を２４時間照射後の菌数
は、加熱処理した薄膜の場合、１０個以下であり、未処
理薄膜の場合、５００個であった。加熱処理した薄膜の
場合、顕著な抗菌性を有することがわかる。
【００１１】また、上記加熱処理薄膜及び未処理薄膜に
ついて、耐食性試験を行った。ＮａＣｌ水溶液（濃度：
１０％）を各薄膜の表面に噴霧した後、５０℃で５時間
乾燥させ、次いで、４０℃で２．５時間湿潤状態（湿
度：１００％）に放置した。この結果、加熱処理した薄
膜を有するステンレス基板の場合、ステンレス基板の腐
食は観測されなかったが、未処理薄膜を有するステンレ
ス基板の場合、ステンレス基板の腐食が観察された。
ついて、耐食性試験を行った。ＮａＣｌ水溶液（濃度：
１０％）を各薄膜の表面に噴霧した後、５０℃で５時間
乾燥させ、次いで、４０℃で２．５時間湿潤状態（湿
度：１００％）に放置した。この結果、加熱処理した薄
膜を有するステンレス基板の場合、ステンレス基板の腐
食は観測されなかったが、未処理薄膜を有するステンレ
ス基板の場合、ステンレス基板の腐食が観察された。
【００１２】（実施例２）ステンレス（ＳＵＳ３１６）
基板上に塗布したＴｉＯ２薄膜（膜厚：５００ｎｍ）
を、ランプ加熱方式の電気炉中でＮＨ３ガス雰囲気中に
おいて、７００℃、３０分間加熱処理し、焼成した。得
られた薄膜中の窒素含有量を燃焼法にて測定したとこ
ろ、得られた各窒化ＴｉＯ２の組成はＴｉＯ２−ｘＮｙ
（ｘ＝０．３、ｙ＝０．３）であることがわかった。ま
た、得られた薄膜は、１００ｍΩｃｍの電気伝導度（抵
抗値）を持ち、導電性酸化チタンからなっていた。ＮＨ
３ガス雰囲気中における加熱処理後、作製されたＴｉＯ
２−ｘＮｙ薄膜について、蛍光分光光度計によって吸収
波長の評価を行ったところ、実施例１の場合と同様に、
全可視光領域で作用することがわかった。
基板上に塗布したＴｉＯ２薄膜（膜厚：５００ｎｍ）
を、ランプ加熱方式の電気炉中でＮＨ３ガス雰囲気中に
おいて、７００℃、３０分間加熱処理し、焼成した。得
られた薄膜中の窒素含有量を燃焼法にて測定したとこ
ろ、得られた各窒化ＴｉＯ２の組成はＴｉＯ２−ｘＮｙ
（ｘ＝０．３、ｙ＝０．３）であることがわかった。ま
た、得られた薄膜は、１００ｍΩｃｍの電気伝導度（抵
抗値）を持ち、導電性酸化チタンからなっていた。ＮＨ
３ガス雰囲気中における加熱処理後、作製されたＴｉＯ
２−ｘＮｙ薄膜について、蛍光分光光度計によって吸収
波長の評価を行ったところ、実施例１の場合と同様に、
全可視光領域で作用することがわかった。
【００１３】次に、上記のようにして加熱処理した薄膜
について、実施例１の場合と同様に、光触媒能を評価す
るために抗菌試験を行った。大腸菌の付着した薄膜表面
に対して所定の温度で所定の時間光照射した後、菌数の
変化を測定した。この結果、試験開始時の菌数は５００
個であったが、１０００ルクスの蛍光灯を２４時間照射
後の菌数は、１０個以下であり、顕著な抗菌性を示し
た。また、上記加熱処理薄膜について、実施例１の場合
と同様に、耐食性試験を行った。ＮａＣｌ水溶液を薄膜
の表面に噴霧した後、５０℃で５時間乾燥させ、次い
で、４０℃で２．５時間湿潤状態に放置した。この結
果、ステンレス基板の腐食は観測されなかった。
について、実施例１の場合と同様に、光触媒能を評価す
るために抗菌試験を行った。大腸菌の付着した薄膜表面
に対して所定の温度で所定の時間光照射した後、菌数の
変化を測定した。この結果、試験開始時の菌数は５００
個であったが、１０００ルクスの蛍光灯を２４時間照射
後の菌数は、１０個以下であり、顕著な抗菌性を示し
た。また、上記加熱処理薄膜について、実施例１の場合
と同様に、耐食性試験を行った。ＮａＣｌ水溶液を薄膜
の表面に噴霧した後、５０℃で５時間乾燥させ、次い
で、４０℃で２．５時間湿潤状態に放置した。この結
果、ステンレス基板の腐食は観測されなかった。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、全可視光領域において
も光触媒能を有し、抗菌性を有すると共に、酸化されや
すい金属基板にコーティングしても腐食作用をもたらさ
ない導電性可視光感応型酸化チタンを作製し、この導電
性可視光感応型酸化チタンからなる抗菌・防汚材を提供
することができる。
も光触媒能を有し、抗菌性を有すると共に、酸化されや
すい金属基板にコーティングしても腐食作用をもたらさ
ない導電性可視光感応型酸化チタンを作製し、この導電
性可視光感応型酸化チタンからなる抗菌・防汚材を提供
することができる。
【図１】 未処理ＴｉＯ２薄膜の、分光光度計による吸
収波長の測定結果を示すグラフ。
収波長の測定結果を示すグラフ。
【図２】 実施例１で作製した６５０℃加熱処理薄膜
の、分光光度計による吸収波長の測定結果を示すグラ
フ。
の、分光光度計による吸収波長の測定結果を示すグラ
フ。
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4G047 CA01 CB04 CC03 CD03
4G069 AA03 AA08 BA13A BA13B
BA18 BA48A BB11A BB11B
BC50A BC50B BD02A BD02B
BD06A BD06B CA10 CA11
EA08 FB29
4H011 AA02 AA03 AD01 BA01 BB18
BC18
Claims (4)
- 【請求項１】 式：ＴｉＯ２−ｘＮｙ（０＜ｘ＜１、０
＜ｙ＜１）を有する導電性可視光感応型酸化チタンを含
むことを特徴とする抗菌・防汚材。 - 【請求項２】 前記導電性可視光感応型酸化チタンは、
全可視光領域で作用するものである請求項１記載の抗菌
・防汚材。 - 【請求項３】 前記導電性可視光感応型酸化チタンは、
１００μΩｃｍ〜１００ｋΩｃｍの範囲の電気伝導度を
有するものであることを特徴とする請求項１又は２記載
の抗菌・防汚材。 - 【請求項４】 ＴｉＯ２を、純ＮＨ３ガス又はＮＨ３含
有混合ガスからなる窒素含有ガス雰囲気中、５００℃以
上の温度で加熱して、ＴｉＯ２を窒化し、式：ＴｉＯ
２−ｘＮｙ（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）を有し、抗菌・
防汚の光触媒作用を持つ導電性可視光感応型酸化チタン
を得ることを特徴とする導電性可視光感応型酸化チタン
の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001251629A JP2003063912A (ja) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | 抗菌・防汚材及び導電性可視光感応型酸化チタンの作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001251629A JP2003063912A (ja) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | 抗菌・防汚材及び導電性可視光感応型酸化チタンの作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1304114C (zh) * | 2004-02-06 | 2007-03-14 | 华东理工大学 | 纳米TiO2－xNx光催化剂的制备方法和流化床反应器 |
| CN103451631A (zh) * | 2013-09-18 | 2013-12-18 | 庞晋山 | 一种抗菌不锈钢及其制备方法 |
| KR20230050043A (ko) | 2021-10-07 | 2023-04-14 | 한국생산기술연구원 | 가시광 반응 Si-Al 유기 복합 졸-겔 코팅액 및 이의 제조방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001010552A1 (fr) * | 1999-08-05 | 2001-02-15 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Materiau photocatalytique, article photocatalytique et procede de preparation de ceux-ci |
| JP2002154823A (ja) * | 2000-11-10 | 2002-05-28 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 無機系酸窒化物の製造方法および無機系酸窒化物 |
| JP2003040621A (ja) * | 2001-05-24 | 2003-02-13 | Ulvac Japan Ltd | 可視光応答型酸化チタン及びその作製方法 |
-
2001
- 2001-08-22 JP JP2001251629A patent/JP2003063912A/ja active Pending
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| KR20230050043A (ko) | 2021-10-07 | 2023-04-14 | 한국생산기술연구원 | 가시광 반응 Si-Al 유기 복합 졸-겔 코팅액 및 이의 제조방법 |
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