JP2003093891A

JP2003093891A - 光触媒モジュールおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2003093891A
Application number: JP2001291545A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Asayama; 雅弘浅山; Takahiko Shindou; 尊彦新藤; Tsuneji Kameda; 常治亀田; Yutaka Ishiwatari; 裕石渡; Yoshiyasu Ito; 義康伊藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2003-04-02

Abstract

(57)【要約】【課題】光触媒の反応効率向上を図った光触媒モジュー
ルおよびその製造方法を提供する。【解決手段】基材上にＴｉＯ_２を主成分とした光触媒膜
を形成して構成された光触媒モジュールにおいて、基材
は、光透過性の複数個のガラス体が熱融着により接合形
成されており、ガラス体は内部に空洞部を有するととも
に、空洞部からガラス体の表面に連通する貫通孔を有す
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高い光触媒性能を
有する光触媒膜を備えた光触媒モジュールおよびその製
造方法に関するものであり、特に、空気浄化、水浄化な
どの環境浄化型装置に適用可能なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車の排気ガスや生活排水およ
び産業排水などの影響により、空気中や水中に含まれる
有害物質が増加する傾向にある。空気中および水中の有
機物質を除去するために、酸やアルカリなどの吸収液を
用いる方法などがあるが、環境に優しいという点から光
触媒が注目されている。

【０００３】光触媒は、太陽光や蛍光灯などの光エネル
ギをエネルギ源としており、光エネルギを化学エネルギ
に直接変換して、酸化還元作用により有害物質を分解す
ることができる。

【０００４】通常、光触媒として、光半導体であるＴｉ
Ｏ_２やＳｒＴｉＯ_３などの酸化チタンが使用されてい
る。ＴｉＯ_２の作用は、以下に示すとおりである。

【０００５】ＴｉＯ_２に、ＴｉＯ_２のバンドギャップ以
上のエネルギを持つ波長の光を照射すると、価電子帯に
存在している電子が光励起され伝導帯に移動し、一方、
価電子帯には正孔（ホール）が生成される。ここで生成
した電子（ｅ⁻）は、酸素（Ｏ_２）と反応してスーパー
オキサイドアニオン（・Ｏ_２ ⁻）を生成し、また、正孔
（ｈ^＋）は水と反応してヒドロキシラジカル（・ＯＨ）
を生成する。スーパーオキサイドアニオン（・Ｏ_２ ⁻）
は強い還元力を示し、また、ヒドロキシラジカル（・Ｏ
Ｈ）は強い酸化力を示す。このため、スーパーオキサイ
ドアニオン（・Ｏ_２ ⁻）およびヒドロキシラジカル（・
ＯＨ）の酸化還元作用により、ＴｉＯ_２に接触した分子
種、例えば、有害物質などを分解することができる。

【０００６】このような光触媒の酸化還元作用を利用し
て、空気浄化・脱臭、水浄化・排水処理、防汚、抗菌・
殺菌、防曇などの環境浄化を行う試みがなされている。

【０００７】環境浄化型装置に光触媒を適用する場合に
は、通常、光触媒である酸化チタン（ＴｉＯ_２）を主成
分とする光触媒膜と、この光触媒膜を担持する基材とか
らなる光触媒モジュールを形成する。

【０００８】しかしながら、基材上に光触媒を含有する
光触媒膜を形成した構造とした場合には、基材上に形成
される光触媒膜の面積は基材表面積に限定されることか
ら、光触媒モジュールに担持される光触媒量が少なくな
り、また、光エネルギを受光できる面積が限られてい
た。このため、光触媒の処理効率は強力で迅速なもので
はなかった。従って、光触媒の触媒反応の性能を向上さ
せて光触媒モジュールの処理効率を向上させることが重
要な課題となっている。

【０００９】光触媒モジュールの処理効率を向上させる
ことを目的とし、以下に示すような改良が種々なされて
いる。

【００１０】例えば、特開平９−２６２４８２号公報に
は、酸化チタンの表面から内部に、Ｃｒ，Ｖ，Ｃｕ，Ｆ
ｅ，Ｍｇ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｎｉ，ＭｎおよびＰｔから成る
群から選択される１種以上の金属イオンを１×１０^１５
イオン／ｇ−ＴｉＯ_２以上の割合で含有させた光触媒が
記載されている。具体的には、金属イオンを３０ｋｅＶ
以上の高エネルギに加速して、これを酸化チタンに照射
することにより、金属イオンを酸化チタンにドーピング
して光触媒を製造している。このように金属イオンを酸
化チタンに含有させることにより、紫外光領域だけでな
く可視光領域の光をも吸収することができ、光触媒モジ
ュールの処理効率向上を図ることができる。

【００１１】また、特開平２−１０７３３９号公報に
は、反応ガスおよび光が流通可能な３次元構造を有する
基材上に、光触媒活性成分を担持させて触媒構造体を形
成する方法が記載されている。これにより、空気中に含
まれる悪臭成分を効率よく除去するための改良案が開示
されている。

【００１２】さらに、特開平８−１０３６３１号公報に
は、球状の耐熱ガラスを融着して作ったガラスフィルタ
に、チタンのアルコキシドとアルコールアミン類などか
ら調整されたチタニアゾル、あるいは、チタニアゾルに
ポリエチレングリコールまたはポリエチレンオキサイド
を添加したものをコーティングした後、室温から徐々に
６００℃から７００℃の最終温度にまで加熱昇温して製
造する方法が記載されている。これにより汚染物質を吸
着・分解除去するための改良案が開示されている。

【００１３】また、ガラスビーズ等に酸化チタンを担持
して、見かけの比表面積を向上させて光触媒モジュール
の処理効率を改善する試みもなされている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光触媒
の反応効率向上を図るために、上述のような様々な検討
がなされているが、いずれの場合も未だ反応効率が十分
とは言い難く、光触媒モジュールの反応効率を向上させ
るために種々の施策が求められていた。

【００１５】本発明は、上述した要求を解決するために
なされたものであり、光触媒の反応効率向上を図った光
触媒モジュールおよびその製造方法を提供することを目
的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、基材上にＴｉ
Ｏ_２を主成分とした光触媒膜を形成して構成された光触
媒モジュールにおいて、前記基材は、光透過性の複数個
のガラス体が熱融着により接合形成されており、前記ガ
ラス体は内部に空洞部を有するとともに、前記空洞部か
らガラス体の表面に連通する貫通孔を有することを特徴
とする。

【００１７】本発明において、基材を光透過性のガラス
体から構成したため、光触媒反応に必要な光が光触媒モ
ジュール内部まで透過可能となり、その結果、光触媒の
反応効率が向上する。また、ガラス体から基材を構成し
たため、基材の形状を自在とし、光照射方向やガス流路
に合わせた最適な部品構造にすることにより光触媒モジ
ュールの反応効率向上を図ることができる。また、ガラ
ス体は内部に空洞部を有し、空洞部からガラス体の表面
に連通する貫通孔を有するため、中実体に比べ比表面積
が大きいガラス体上にＴｉＯ_２膜を形成でき、ＴｉＯ_２
膜の比表面積が増大し、その結果、反応面積の増大によ
り分解吸着サイトの増加により光触媒モジュールの反応
効率が増加する。これらの相乗効果により光触媒モジュ
ールの大幅な反応効率向上を図ることができる。

【００１８】また、基材を構成するガラス体は円筒形状
とすることが望ましく、このような円筒形状とすること
により、ガラス体同士の通過する気体や液体の流れが乱
れ、被分解物質とＴｉＯ_２との接触機会が増える。ま
た、ガラス体を円筒形状とし、ガラス体の内表面にもＴ
ｉＯ_２を担持させることが可能となり、比表面積が増大
する。これらの効果により結果的に分解効率が向上す
る。なお、円筒形状のガラス体は、ガラスパイプを切断
することにより容易に製造可能であり、低コスト化を図
ることができる。

【００１９】また、円筒形状としたガラス体の端部の一
方をふさいだ構造とすることが望ましい。このような形
状とすることにより、被分解物質を円筒内部に比較的長
くガラス体の内部に滞留させることが可能となり、分解
する機会が増え、その結果、見かけの分解効率が向上す
る。

【００２０】さらに、基材を構成するガラス体の形状を
円筒形状とし、円筒の端部の一方または両方に蓋を形成
し、ガラス体に内外を連通する貫通孔を形成した形状と
しても良い。このような形状とすることにより、内部に
侵入した被分解物質はガラス体の内部に比較的長時間滞
留させることが可能となり、難分解性物質であっても分
解可能となる。

【００２１】また、基材を構成するガラス体の形状を円
筒形状とし、円筒の端部の両方に蓋を形成し、円筒の側
面や端部に内外を連結する貫通孔を形成した形状とする
こともできる。このような形状とすることにより、ガラ
ス体内の気体や液体の透過性を変えることができ、例え
ば、端部より流入して側面から流出させる構造をとるこ
とが可能となり、より分解反応が生じる機会が増え、分
解効率の向上を図ることができる。

【００２２】一方、ガラス体の形状を球形状としても良
い。このような形状とすることにより、ガラス体を高密
度に充填することが可能となり、ガラス体の体積分率を
高め、ＴｉＯ_２付着可能面積の増大を図ることができ
る。その結果、光触媒モジュールの分解効率向上を図る
ことが可能となる。

【００２３】また、上記態様の光触媒モジュールにおい
て、波長３００ｎｍから４５０ｎｍまでの光に対する前
記ガラス体の透過率を３０％以上とすることが望まし
い。このように基材の光の透過率を３０％以上に限定し
たのは、３０％よりも低いと十分な光強度を得られず、
光触媒モジュールの反応効率が低下するためである。

【００２４】さらに、上記態様の光触媒モジュールにお
いて、前記光触媒膜の膜厚は、０．１μｍ以上１０μｍ
以下とすることが望ましい。このようにＴｉＯ_２膜の膜
厚を限定したのは、膜厚が５μｍを超えて厚くなると、
光が膜内部までの透過が困難となり、光触媒性能が低下
するためである。

【００２５】また、上記態様の光触媒モジュールにおい
て、ＴｉＯ_２の一次粒子の平均粒径は、１００ｎｍ以下
であることが望ましい。また、ＴｉＯ_２の一次粒子が凝
集して凝集体を形成しており、この凝集体の平均粒径は
０．２μｍ以下であることが望ましい。

【００２６】このようにＴｉＯ_２の一次粒子の平均粒径
を１００ｎｍ以下に限定したのは、平均粒子径が１００
ｎｍより大きくなると粒子の比表面積が減少し、反応サ
イトが低下して光触媒モジュールの反応効率が低下する
ためである。また、ＴｉＯ_２の一次粒子凝集体の平均粒
径を０．２μｍ以下に限定したのは、０．２μｍより大
きいと十分な比表面積が得られず、紫外線照射下での光
触媒性能も十分ではなく、また、０．２μｍより大きい
とＴｉＯ_２をコーティングする際に均質にコーティング
することが困難となるためである。

【００２７】さらに、上記態様の光触媒モジュールにお
いて、前記ガラス体は、ＳｉＯ_２系のガラスから成るこ
とを特徴とする。このように基材を構成するガラス体の
材質をＳｉＯ_２系のガラスに限定したのは、近紫外光の
透過率も良好で、ＴｉＯ_２膜との密着性が良く、かつ、
ＴｉＯ_２により劣化しないため、安定したＴｉＯ_２膜を
形成することが可能だからである。

【００２８】また、上記態様の光触媒モジュールにおい
て、前記ガラス体の気孔率は、７０％以下であることが
望ましい。このようにガラス体の気孔率を７０％以下と
規定したのは、基材の気孔率が高くなると基材の比表面
積が大きくなり、ＴｉＯ_２を付着できる領域が大きくな
るためであり、逆に、気孔率が７０％を超えると、光透
過率が低下し、分解効率が低下すると共に、基材の強度
が低下して光触媒モジュールの信頼性が低下するためで
ある。

【００２９】また、上記光触媒モジュールにおいて、光
触媒膜にゼオライト、活性炭の吸着物質を含有させても
良い。このように光触媒膜中に吸着物質を含有させるこ
とにより、被分解物質を効率良く吸着し、その後光触媒
により分解することにより、初期の見かけの光触媒モジ
ュールの特性を向上させることができる。

【００３０】そして、上記光触媒モジュールにおいて、
光触媒膜中にＡｕ，Ａｇ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉ
ｒ、Ｐｔのいずれか一種またはその組み合わせにより含
有させても良い。このような元素を光触媒膜中に含有さ
せることにより、光により励起されたＴｉＯ_２中の電子
と正孔を効率よく分離することが可能となり、光触媒モ
ジュールの反応効率が向上する。

【００３１】また、上記態様の光触媒モジュールにおい
て、前記ガラス体の体積分率は、１０％以上５０％以下
であることが望ましい。このように光触媒モジュールに
占めるガラス体の体積分率を１０％以上５０％以下に限
定したのは、体積分率が１０％以下では、ＴｉＯ_２が付
着できる面積が少なくなり分解効率が低下するためであ
り、５０％以上になると被分解物質が光触媒モジュール
を通過する時の圧力損失が大きくなり、結果的に光触媒
モジュールの反応効率が低下するためである。

【００３２】さらに、上記態様の光触媒モジュールにお
いて、前記ガラス体に形成された貫通孔の直径は、０．
１ｍｍ以上であることが望ましい。このように基材を構
成するガラス体の内外を連結する貫通孔の直径を０．１
ｍｍ以上に規定したのは、０．１ｍｍ未満である場合に
は、気体や液体の内外の流通が悪くなり、一部の気体や
液体がガラス体内に滞留し、光触媒モジュールの分解効
率が低下するためである。

【００３３】また、光触媒モジュールの製造方法は、耐
熱性の容器内に光透過性のガラス体を複数個を導入し、
熱処理をして各ガラス体同士の接触点を接合して基材と
し、基材上にＴｉＯ_２を主成分とした光触媒膜を形成し
て光触媒モジュールとしたことを特徴とする。

【００３４】本発明によれば、ガラス体同士の接触点を
接合させることにより、基材の機械的強度を向上させる
ことが可能になる。また、ガラス体同士が気体や液体の
流れにより振動して擦れ合うことを抑制できるため、表
面のＴｉＯ_２膜の脱落を防止し、光触媒モジュールの信
頼性を高めることができる。さらに、ガラス体を接合し
て基材とした後に、ＴｉＯ_２ゾルにディップしてＴｉＯ
_２膜を形成することにより接合部がガラス体同士により
付着できるため、基材の接合強度が高くなり、基材の強
度向上を図ることができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、実施例１から実施例１１までを用いて説明する。

【００３６】実施例１（図１）まず、基材の材料として、波長３６０ｎｍの光の透過率
が６０％であり、中空円筒形状のＳｉＯ_２系のガラス体
を複数本準備した。ガラス体のサイズは、外径７ｍｍ，
内径５ｍｍ，長さ１００ｍｍである。

【００３７】次に、平板状のステンレス製の網を丸めて
円筒状に形成し、直径をそれぞれ１５０ｍｍ，４０ｍｍ
とし、長さを１５０ｍｍとした大小の２種類の円筒体を
作製した。作製した大径の円筒体の内側に小径の円筒体
を配置し、外径１５０ｍｍ，内径４０ｍｍ，長さ１５０
ｍｍの中空円筒形体とし、中空の円筒体の一端部をステ
ンレス製の網により蓋をした。さらに、大径の円筒体と
小径の円筒体との間にガラス体を充填し、対向する他端
部も同様にステンレス製の網により蓋をすることによ
り、表面を網により被覆した円筒形状の円筒体を形成し
た。なお、ガラス体の体積分率を３０％とした。

【００３８】その後、形成した円筒体を７５０℃の温度
で３０分間の熱処理を施し、隣接するガラス体同士の接
触点を熱融着により接合した。熱処理後、表面に被覆さ
れたステンレス製の網を取り除き、ガラス体からなる基
材を得た。

【００３９】次に、結晶粒子径が６ｎｍの酸化チタンを
含み、濃度を３０％とした酸化チタンゾルを準備した。
この酸化チタンゾルを基材上にディップコーティング
し、基材表面にＴｉＯ_２膜を形成した。その後、大気
中、５５０℃の温度で１時間焼成し、基材表面にＴｉＯ
_２膜を焼き付けて光触媒モジュールとした。

【００４０】得られた光触媒モジュールの断面を走査型
電子顕微鏡により観察したところ、基材表面にＴｉＯ_２
膜が均質に存在しており、ＴｉＯ_２膜の膜厚は約１μｍ
であることが分った。

【００４１】また、比較例として、中実の円筒形状のガ
ラス体を用いて光触媒モジュールを作製した。なお、こ
の比較例は、ガラス体の形状を変更した他は、上述の製
造方法と同様とした。

【００４２】得られた２種類の光触媒モジュールについ
て、光触媒の反応効率を評価した。評価方法は、以下の
とおりである。まず、光触媒モジュールに、平均波長３
７０ｎｍ、強度３ｍＷ／ｃｍ^２のブラックライトの光を
当て、このブラックライトを当てながら、光触媒モジュ
ールの入口側から流量を１．０ｌ／ｍｉｎと一定として
アンモニアを流入した。なお、アンモニア濃度は、２０
０ｐｐｍと一定とした。そして、光触媒モジュールの出
口側におけるアンモニア濃度を測定し、光触媒モジュー
ルの反応効率を評価した。なお、以下に示す実施例２か
ら実施例１１までにおいても同様の評価方法を用いた。

【００４３】光触媒モジュールの反応効率の評価結果を
図１に示す。なお、横軸は基材を構成するガラス体の形
状を示し、縦軸は出口側のアンモニア濃度（％）を示
す。

【００４４】図１に示すように、中実の円筒形状とした
ガラス体を用いた比較例の光触媒モジュールに比べ、中
空の円筒形状としたガラス体を使用した光触媒モジュー
ルは出口側のアンモニア濃度が低く、光触媒モジュール
の反応効率が高いことが分った。

【００４５】実施例２（図２）本実施例では、実施例１において使用したガラス体の光
の透過率を変えた。具体的には、波長３６０ｎｍの光の
透過率を０％から６０％までに変えたガラス体を用いて
光触媒モジュールを作製した。なお、ガラス体の光透過
性を変えた以外は、実施例１に示した製造方法を用い
た。

【００４６】得られた光触媒モジュールの光触媒の反応
効率を評価した。その結果を図２に示す。なお、横軸は
基材を構成するガラス体の光の透過率を示し、縦軸は出
口側のアンモニア濃度（％）を示す。

【００４７】図２に示すように、波長３６０ｎｍの光の
透過率が２０％であるガラス体を使用した場合には、出
口側のアンモニア濃度が約７０％と高い値であり光触媒
モジュールの反応効率が低下したが、波長３６０ｎｍの
光の透過率が４０％であるガラス体を使用した場合に
は、出口側のアンモニア濃度が約３０％と低い値であり
光触媒モジュールの反応効率が良好であった。

【００４８】実施例３（図３）本実施例では、形状を変えた以下に示す３種類のガラス
体を用いて光触媒モジュールを作製した。

【００４９】円筒状とした円筒体の一端部を封止したガ
ラス体を用いた。また、円筒形状とした円筒体の両端部
に蓋をし、この蓋に内外を連結する貫通孔を形成したガ
ラス体を用いた。さらに、中空の球形状であり、内外を
連結する貫通孔を有するガラス体とした。

【００５０】一方、比較例として、実施例１において用
いた中実の円筒形状のガラス体を適用した光触媒モジュ
ールを用いた。なお、ガラス体の形状を変えた以外は、
実施例１に示した製造方法を用いた。

【００５１】得られた光触媒モジュールの光触媒の反応
効率を評価した。その結果を図３に示す。なお、横軸は
基材を構成するガラス体の形状を示し、縦軸は出口側の
アンモニア濃度（％）を示す。

【００５２】図３に示すように、中実の円筒形状とした
ガラス体を用いた比較例の光触媒モジュールに比べ、種
々形状を変えたガラス体を使用した光触媒モジュール
は、出口側のアンモニア濃度が低く、光触媒モジュール
の反応効率が高いことが判明した。

【００５３】実施例４（図４）本実施例では、ＴｉＯ_２ゾル濃度を変えて、ＴｉＯ_２膜
の膜厚を０．０５から１５μｍまでの範囲で種々変えて
各々光触媒モジュールを作製した。その他は、実施例１
に示した製造方法を用いた。

【００５４】得られた光触媒モジュールについて、光触
媒の反応効率を評価した。その結果を図４に示す。な
お、横軸はＴｉＯ_２膜の膜厚（μｍ）を示し、縦軸は出
口側のアンモニア濃度（％）を示す。

【００５５】図４に示すように、ＴｉＯ_２膜の膜厚を
０．１μｍよりも薄くした場合、あるいは膜厚を１５μ
ｍと厚くした場合には出口側のアンモニア濃度が高かっ
たが、膜厚を０．１μｍから１０μｍの範囲とすること
により、出口側のアンモニア濃度が低く、光触媒モジュ
ールの反応効率が向上した。

【００５６】実施例５（図５）本実施例では、基材にＴｉＯ_２膜を焼き付ける温度を変
えて、ＴｉＯ_２の一次粒径を０．０１〜０．２μｍの範
囲で各々変化させて、光触媒モジュールを作製した。そ
の他は、実施例１に示した製造方法を用いた。

【００５７】得られた光触媒モジュールの光触媒の反応
効率を評価した。その結果を図５に示す。なお、横軸に
ＴｉＯ_２の一次粒径（μｍ）を示し、縦軸に出口側のア
ンモニア濃度（％）を示す。

【００５８】図５に示すように、ＴｉＯ_２の一次粒径を
０．１μｍ以下とした場合には、出口側のアンモニア濃
度が低くなり、光触媒モジュールの反応効率が向上し
た。

【００５９】実施例６（図６）本実施例では、実施例１で使用した酸化チタンゾル中に
塩酸を添加してｐＨを調整し、酸化チタンの２次粒子の
凝集度を調整した。具体的には、酸化チタン凝集体の粒
径を０．１〜０．６μｍの範囲に変化させて、光触媒モ
ジュールを作製した。

【００６０】得られた光触媒モジュールの光触媒の反応
効率を評価した。その結果を図６に示す。なお、横軸に
ＴｉＯ_２凝集体の粒径（μｍ）を示し、縦軸に出口側の
アンモニア濃度（％）を示す。

【００６１】図６に示すように、ＴｉＯ_２凝集体の粒径
を０．２μｍ以下とした場合には出口側のアンモニア濃
度が低く、光触媒モジュールの反応効率が向上した。

【００６２】実施例７（図７）本実施例では、実施例１において用いた円筒状のガラス
体の代わりに、プラスティック製の円筒体を用いて基材
を構成した。基材を構成する材料を変えた他は、実施例
１に示した製造方法を用いて光触媒モジュールを作製し
た。

【００６３】得られた光触媒モジュールの光触媒の反応
効率を評価した。その結果を図７に示す。なお、横軸に
基材の材質を示し、縦軸に出口側のアンモニア濃度
（％）を示す。

【００６４】図７に示すように、基材の材質としてプラ
スチックを適用した場合には、ＳｉＯ_２系のガラスを用
いた場合と比較して、出口側のアンモニア濃度が８０％
を超えた高い値となり、光触媒モジュールの反応効率が
低下した。

【００６５】実施例８（図８）本実施例では、気孔率が異なる各種のガラス体を使用し
た基材を用いて、光触媒モジュールを作製した。なお、
ガラス体の気孔率を変えた他は、実施例１と同様の製造
方法を用いて光触媒モジュールを作製した。

【００６６】得られた光触媒モジュールの光触媒の反応
効率を評価した。その結果を図８に示す。なお、横軸に
ガラス体の気孔率（％）を示し、縦軸に出口側のアンモ
ニア濃度（％）を示す。

【００６７】図８に示すように、基材として、ＳｉＯ_２
系のガラスの気孔率が７０％以下のガラス体である場合
には、出口側のアンモニア濃度が低い値であり、光触媒
モジュールの反応効率が向上した。

【００６８】実施例９（図９）本実施例では、実施例１に示したＴｉＯ_２ゾルに吸着物
質、金属粒子を加えたゾルを使用し、光触媒モジュール
を作製した。その他は、実施例１と同様の方法を用い
た。

【００６９】得られた光触媒モジュールの光触媒の反応
効率を評価した。その結果を図９に示す。なお、横軸に
酸化チタンゾルに添加した材料を示し、縦軸に出口側の
アンモニア濃度（％）を示す。

【００７０】図９に示すように、酸化チタンゾル中に吸
着物質または金属粒子を添加した場合には、何ら添加し
なかった場合と比較して、出口側のアンモニア濃度が低
い値となり、吸着物質や金属粒子を添加することによ
り、光触媒モジュールの反応効率が向上した。

【００７１】実施例１０（図１０）本実施例では、ステンレス製の網からなる容器内にガラ
ス体の充填率を変えて、ガラス体の体積分率を５％から
７０％までに変えた。ガラス体の体積分率を変えた他
は、実施例１と同様の方法を用いて光触媒モジュールを
作製した。

【００７２】得られた光触媒モジュールの光触媒の反応
効率を評価した。その結果を図１０に示す。なお、横軸
にガラス体の体積分率（％）を示し、縦軸に出口側のア
ンモニア濃度（％）を示す。

【００７３】図１０に示すように、ガラス体の体積分率
が１０％より低く、また、ガラス体の体積分立が５０％
を超えると出口側のアンモニア濃度が高かったが、ガラ
ス体の体積分率を１０以上５０％以内の範囲内とした場
合には、出口側のアンモニア濃度が低く光触媒モジュー
ルの反応効率が向上した。

【００７４】実施例１１（図１１）本実施例では、円筒形状とした円筒体の両端部に蓋を
し、この蓋に内外を連結する貫通孔を形成したガラス体
を用いた。そして、ガラス体に形成した貫通孔の径を
０．０５ｍｍから３．０ｍｍの範囲において各種変え
た。貫通孔の径を変えた他は、実施例１と同様の方法を
用いて光触媒モジュールを作製した。

【００７５】得られた光触媒モジュールについて、光触
媒の反応効率を評価した。その結果を図１１に示す。な
お、横軸にガラス体に形成した貫通孔の直径（ｍｍ）を
示し、縦軸に出口側のアンモニア濃度（％）を示す。

【００７６】図１１に示すように、貫通孔の直径が０．
１ｍｍよりも小径である場合には、出口側のアンモニア
濃度が高かったが、貫通孔の直径を０．１ｍｍ以上の大
径とすることにより、出口側のアンモニア濃度が低く、
光触媒モジュールの反応効率が向上した。

【００７７】本実施形態によれば、上述した実施例１か
ら実施例１１までに示したように、基材を構成するガラ
ス体の形状および透過率、または光触媒膜の膜厚等の各
種条件を規定することにより、光触媒モジュールの反応
効率を向上させることができる。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光触媒モ
ジュールによれば、光透過性のガラス体から基材を構成
し、ガラス体の内部に空洞部を形成するとともに、空洞
部からガラス体の表面に連通する貫通孔を形成した構造
とすることにより、効率的な被分解物質の吸着・分解が
可能となり、その結果、光触媒モジュールの反応効率向
上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における実施例１を説明する
図で、ガラス体の形状と光触媒効率との関係を示す図。

【図２】本発明の実施形態における実施例２を説明する
図で、ガラス体の光の透過率と光触媒効率との関係を示
す図。

【図３】本発明の実施形態における実施例３を説明する
図で、ガラス体の形状と光触媒効率との関係を示す図。

【図４】本発明の実施形態における実施例４を説明する
図で、酸化チタン膜の膜厚と光触媒効率との関係を示す
図。

【図５】本発明の実施形態における実施例５を説明する
図で、酸化チタンの一次粒径と光触媒効率との関係を示
す図。

【図６】本発明の実施形態における実施例６を説明する
図で、酸化チタン凝集体の粒径と光触媒効率との関係を
示す図。

【図７】本発明の実施形態における実施例７を説明する
図で、基材を構成する材質と光触媒効率との関係を示す
図。

【図８】本発明の実施形態における実施例８を説明する
図で、ガラス体の気孔率と光触媒効率との関係を示す
図。

【図９】本発明の実施形態における実施例９を説明する
図で、酸化チタン膜に含有させる材料と光触媒効率との
関係を示す図。

【図１０】本発明の実施形態における実施例１０を説明
する図で、ガラス体の体積分率と光触媒効率との関係を
示す図。

【図１１】本発明の実施形態における実施例１１を説明
する図で、ガラス体に形成した貫通孔の直径と光触媒効
率との関係を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０３Ｃ 17/25 Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｅ (72)発明者亀田常治神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者石渡裕神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者伊藤義康神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内Ｆターム(参考） 4C080 AA07 BB02 BB05 BB10 CC01 HH05 JJ03 KK08 LL03 MM02 NN02 4D048 AA08 AB03 BA07X BA41X BB02 BB05 BB09 EA01 4G059 AA20 EA04 EB07 4G069 AA03 AA08 BA04A BA04B BA14A BA14B BA48A CA05 CA17 DA06 EA06 EA08 EB01 FB08 FB15 FB23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材上にＴｉＯ_２を主成分とした光触媒
膜を形成して構成された光触媒モジュールにおいて、前
記基材は、光透過性の複数個のガラス体が熱融着により
接合形成されており、前記ガラス体は内部に空洞部を有
するとともに、前記空洞部からガラス体の表面に連通す
る貫通孔を有することを特徴とする光触媒モジュール。
【請求項２】請求項１記載の光触媒モジュールにおい
て、波長３００ｎｍから４５０ｎｍまでの光に対する前
記ガラス体の透過率は、３０％以上であることを特徴と
する光触媒モジュール。
【請求項３】請求項１記載の光触媒モジュールにおい
て、前記光触媒膜の膜厚は、０．１μｍ以上１０μｍ以
下であることを特徴とする光触媒モジュール。
【請求項４】請求項１または３に記載の光触媒モジュ
ールにおいて、ＴｉＯ_２の一次粒子の平均粒径は、１０
０ｎｍ以下であることを特徴とする光触媒モジュール。
【請求項５】請求項１，３または４のいずれかに記載
の光触媒モジュールにおいて、ＴｉＯ_２の一次粒子が凝
集して凝集体を形成しており、この凝集体の平均粒径
は、０．２μｍ以下であることを特徴とする光触媒モジ
ュール。
【請求項６】請求項１または２記載の光触媒モジュー
ルにおいて、前記ガラス体は、ＳｉＯ_２系のガラスから
成ることを特徴とする光触媒モジュール。
【請求項７】請求項１または２記載の光触媒モジュー
ルにおいて、前記ガラス体の気孔率は、７０％以下であ
ることを特徴とする光触媒モジュール。
【請求項８】請求項１または２記載の光触媒モジュー
ルにおいて、前記ガラス体の体積分率は、１０％以上５
０％以下であることを特徴とする光触媒モジュール。
【請求項９】請求項１または２記載の光触媒モジュー
ルにおいて、前記ガラス体に形成された貫通孔の直径
は、０．１ｍｍ以上であることを特徴とする光触媒モジ
ュール。
【請求項１０】耐熱性の容器内に光透過性のガラス体
を複数個を導入し、熱処理をして各ガラス体同士の接触
点を接合して基材とし、基材上にＴｉＯ_２を主成分とし
た光触媒膜を形成して光触媒モジュールとしたことを特
徴とする光触媒モジュールの製造方法。