JP2003135974A - 光触媒体およびそれを用いてなる光触媒体コーティング剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 持続的に高い触媒活性を示す光触媒体および
それを用いてなる光触媒体コーティング剤を提供する。 【解決手段】 酸化チタンを主成分とし、その表面の一
部に酸化チタン以外の金属化合物（例えば、ジルコニウ
ム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、モリ
ブデン、タングステン、マンガン、鉄、コバルト、ニッ
ケル、銅、アルミニウム、ガリウム、インジウム、スズ
のような金属の１元系酸化物、または酸化ナトリウム、
酸化カリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸
化バリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化亜鉛、
炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム、炭
酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸ランタン、炭酸セリ
ウムもしくは炭酸亜鉛など）が存在することを特徴とす
る光触媒体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光触媒体およびそれ
を用いてなる光触媒体コーティング剤に関するものであ
る。詳細には、可視光線の照射によって持続的に高い活
性を示す光触媒体および建材などに光触媒機能を付与す
るときに使用する光触媒体コーティング剤に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】半導体に紫外線を照射すると強い還元作
用を持つ電子と強い酸化作用を持つ正孔が生成し、半導
体に接触した分子種を酸化還元作用により分解する。こ
のような作用を光触媒作用と呼び、この光触媒作用を利
用することによって、大気中の有機溶剤などを分解除去
することができる。光触媒作用を示す物質として酸化チ
タンが注目され、酸化チタンからなる光触媒体が市販さ
れている。しかし、現在市販されている光触媒体は、可
視光線を照射する場合には十分な活性を示すものではな
かった。

【０００３】そこで本発明者らは光触媒の活性向上につ
いて検討して、先に、表面にタングステン酸化物を有
し、かつ高い比表面積をもつ特定の酸化チタンが、可視
光線の照射に対して高い光触媒活性を示すことを見出し
ている（特願２０００−３２１０２６）。この酸化チタ
ンは、高い活性を示すものであるが、酢酸などの有機物
の分解に適用したときには経時的に活性が低下すること
がわかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決して、持続的に高い活性を示す光触媒体およびそ
れを用いてなる光触媒体コーティング剤を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、酸化チタ
ンの光触媒活性の更なる向上について検討を行った結
果、酸化チタン表面の金属化合物の分布状態が触媒寿命
に影響することを見出して、本発明を完成するに至っ
た。

【０００６】すなわち本発明は、酸化チタンを主成分と
し、その表面の一部に酸化チタン以外の金属化合物が存
在することを特徴とする光触媒体を提供するものであ
る。

【０００７】また本発明は、前記の光触媒体と溶液を含
む光触媒体コーティング剤を提供するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の光触媒体は、酸化チタンを主成分とするもので
ある。主成分である酸化チタンは、通常、ＴｉＯ₂なる
組成式で表され、主結晶相がアナターゼである。またこ
の光触媒体は、その表面の一部に酸化チタン以外の金属
化合物が存在するものである。このような要件を満たす
ことにより、本発明の光触媒体は持続的に高い活性を示
すものとなる。

【０００９】本発明の光触媒体は、主成分が酸化チタン
であり、かつ表面の一部に酸化チタン以外の金属化合物
が存在するものであれば、用途、使用方法に応じて、粉
体、膜のような各種形態をとることができる。以下、形
態別に、図面に基づいて説明する。粉体の光触媒体とし
ては、例えば、図１に示すように、酸化チタン以外の金
属化合物が存在する表面部分１と前記金属化合物が存在
しない表面部分２とをもつ酸化チタン粒子３が集まった
もの、図２に示すように、表面の全部に前記金属化合物
が担持された酸化チタン粒子４と表面にチタン以外の金
属元素をもたない酸化チタン粒子５とを混合したもの、
図３に示すように、表面の一部に前記金属化合物が担持
された酸化チタン粒子６と表面にチタン以外の金属元素
をもたない酸化チタン粒子７を混合したもの、図４に示
すように、表面の全部に前記金属化合物が担持された酸
化チタン粒子９と表面の一部に前記金属化合物が担持さ
れた酸化チタン粒子１０を混合したものなどが挙げられ
る。表面の一部に別の金属化合物が担持された酸化チタ
ン粒子の模式図を図５に、表面全体に別の金属化合物が
担持された酸化チタン粒子の模式図を図６に、表面にチ
タン以外の金属元素をもたない酸化チタン粒子の模式図
を図７に示す。図５に示す酸化チタン粒子１２では、酸
化チタン自身が表面に現れている部分１０と金属化合物
が存在する部分１１がある。図６に示す酸化チタン粒子
１５では、酸化チタン層１３、金属化合物表面層１４が
ある。図７に示す酸化チタン粒子１６では、内部の層と
表面層の実質的な組成の差異はない。ここでは、球状の
ものについて示したが、この粉体を構成する粒子は、棒
状、繊維状、板状など各種の形状をもつことができる。
光触媒体膜としては、例えば、図８に示すように、酸化
チタン以外の金属化合物が存在する格子状部分１７と該
金属化合物が存在しない島状部分１８とからなる表面を
もつもの、図９に示すように、該金属化合物が存在する
島状部分１９と該金属化合物が存在しない格子状部分２
０とからなる表面をもつもの、図１０に示すように、該
金属化合物が存在する部分２１と該金属化合物が存在し
ない部分２２とがモザイク状に配置された表面をもつも
の、図１１に示すように、該金属化合物が存在する部分
２３と該金属化合物が存在しない部分２４とが縞状に配
置された表面をもつもの、または図１２に示すように、
該金属化合物が存在する表面をもつ酸化チタン粒子２５
と表面にチタン以外の金属元素をもたない酸化チタン粒
子２６をランダムに配置したものなどが挙げられる。こ
こで示した酸化チタン以外の金属化合物の存在分布は、
例えば、光触媒体について、透過型電子顕微鏡により粒
子を撮影し、得られる写真の透過率の異なる部分を調べ
る方法、または電子プローブＸ線マイクロアナライザー
のような面分析装置を用いる方法などにより求めること
ができる。

【００１０】酸化チタン表面に存在させられる金属化合
物は、酸性金属化合物または塩基性金属化合物である。
このうち、酸性金属化合物は、ブレンステッド酸点、ル
イス酸点またはそれらの両方を有するものであり、具体
例としては、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、
ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、マンガ
ン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、アルミニウム、ガリ
ウム、インジウム、スズのような金属の１元系酸化物、
珪素−亜鉛、珪素−ジルコニウム、珪素−マグネシウ
ム、珪素−カルシウム、珪素−ガリウム、珪素−アルミ
ニウム、珪素−ランタン、珪素−チタン、チタン−亜
鉛、チタン−銅、チタン−亜鉛、チタン−アルミニウ
ム、チタン−ジルコニウム、チタン−鉛、チタン−ビス
マス、チタン−鉄、亜鉛−マグネシウム、亜鉛−アルミ
ニウム、亜鉛−ジルコニウム、亜鉛−鉛、亜鉛−アンチ
モンのような２種金属の複合酸化物である。酸性金属化
合物は、前記のもののほか、酸点をもつ金属酸化物であ
れば３種以上の金属の複合酸化物も適用できる。光触媒
体の主成分である酸化チタン表面に存在させるものは、
これらの酸性金属化合物の１種であってもよいし、２種
以上組み合わせたものであってもよい。これらの酸性金
属化合物の中でも、特に、ジルコニウム、バナジウム、
ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、マンガ
ン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、アルミニウム、スズ
のような金属の１元系酸化物の適用が推奨される。

【００１１】金属化合物のもう一方の塩基性金属化合物
は、ブレンステッド塩基点、ルイス塩基点またはそれら
の両方を有するものであり、例えば、アルカリ、アルカ
リ土類、希土類、亜鉛のような元素の酸化物、水酸化物
または炭酸塩などであり、具体例としては、酸化ナトリ
ウム、酸化カリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウ
ム、酸化バリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化
亜鉛、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグ
ネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化
ランタン、水酸化セリウム、水酸化亜鉛、炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウ
ム、炭酸バリウム、炭酸ランタン、炭酸セリウム、炭酸
亜鉛である。光触媒体の主成分である酸化チタン表面に
存在させるものは、これらの塩基性金属化合物の１種で
あってもよいし、２種以上組み合わせたものであっても
よい。またこの酸化チタン表面には、塩基性金属化合物
と上で示した酸性金属化合物の両方を存在させてもよ
い。

【００１２】上で示した金属化合物の量は、通常、光触
媒体の主成分である酸化チタン中のチタン量を基準に金
属元素換算で０．０５ｍｏｌ％以上であり、好ましくは
０．１ｍｏｌ％以上、より好ましくは０．５ｍｏｌ％以
上である。この金属化合物の量があまり多くなると、光
触媒体の活性が低下することがあるので、３０ｍｏｌ％
以下、さらには１０ｍｏｌ％以下、とりわけ４ｍｏｌ％
以下であることが好ましい。この金属化合物として、酸
性金属化合物と塩基性金属化合物の両方が用いられる場
合、これらの合計量は、酸化チタン中のチタン量を基準
に金属元素換算で０．０５ｍｏｌ％以上、さらには０．
１ｍｏｌ％以上、とりわけ０．５ｍｏｌ％以上であるこ
とが好ましく、また３０ｍｏｌ％以下、さらには１０ｍ
ｏｌ％以下、とりわけ４ｍｏｌ％以下であることが好ま
しい。このとき、酸性金属化合物と塩基性金属化合物の
量比は、通常、前者が３０〜７０ｍｏｌ％、後者が７０
〜３０ｍｏｌ％である。この金属化合物は、その全てが
酸化チタン表面または表面近傍に存在していることが好
ましいが、酸化チタン表面の一部に存在していれば、す
なわち前記金属化合物が存在しない表面部分があれば、
残りのものは酸化チタンの内部に存在していてもよい。

【００１３】また本発明の光触媒体は、酸化チタン以外
の金属化合物が担持された酸化チタン粒子と、前記金属
化合物が担持されていない酸化チタン粒子とからなるも
のであることが好ましい。金属化合物担持酸化チタン粒
子と担持されていない酸化チタン粒子の量比は、通常、
前者１０〜９０重量％、後者９０〜１０重量％である。
金属化合物担持酸化チタン粒子は、その平均粒子径が、
通常１００μｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下、より
好ましくは５０ｎｍ以下であり、また１ｎｍ以上である
ことが好ましい。他の金属化合物が担持されていない酸
化チタン粒子についても、その平均粒子径が、通常１０
０μｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましく
は５０ｎｍ以下であり、また１ｎｍ以上であることが好
ましい。中でも、酸化チタンと金属化合物被覆酸化チタ
ン粒子は、同程度の平均粒子径をもつことが推奨され
る。これらの粒子径が同程度であると、より高い活性を
示す光触媒体を得ることができる。なお光触媒体の平均
粒子径は、粒度分布測定装置を用いる方法、または透過
型電子顕微鏡により得られた光触媒体粒子写真を画像解
析する方法などにより求めることができる。

【００１４】さらに本発明の光触媒体は、これをＸ線光
電子分光法（以下、ＸＰＳという。）により４回分析
し、チタンの電子状態について、２回目と４回目の分析
のスペクトルを求め、それぞれのスペクトルのうち結合
エネルギー４５８〜４６０ｅＶにあるピークを求め、２
回目の分析のスペクトルにあるピークの半価幅をＡと
し、４回目の分析のスペクトルにあるピークの半価幅を
Ｂとしたとき、下式（I） Ｘ＝（Ａ−Ｂ）／Ａ （I） により算出される指数Ｘが０．０５以上、さらには０．
０８以上であることが好ましい。このような特定の指数
Ｘをも具備する光触媒体は、可視光線の照射に対して優
れた活性を示す。

【００１５】表面の一部に酸化チタン以外の金属化合物
が存在する本発明の光触媒体は、例えば、酸化チタン粒
子と、金属化合物担持酸化チタン粒子を混合する方法で
得ることができる。ここで用いる酸化チタン粒子は、オ
キシ硫酸チタン、硫酸チタン、オキシ塩化チタン、塩化
チタンのようなチタン化合物の水溶液と塩基を反応さ
せ、この生成物を焼成することにより調製することがで
きる。このときに用いる塩基としては、アンモニア、ア
ミンなどが挙げられ、その塩基の使用量は、水溶液中の
チタン化合物を水酸化チタンに変えるのに必要な塩基の
化学量論量に対し、１．２倍以上、さらには２倍以上が
好ましく、また２０倍以下、さらには１０倍以下である
ことが好ましい。反応温度は通常１０℃以上、６０℃以
下であり、また焼成温度は通常３００℃以上、好ましく
は３５０℃以上であり、６００℃以下、さらには５００
℃以下が好ましい。得られる酸化チタン粒子には、必要
に応じて粉砕、分級、篩別、造粒などの粒度調整が施さ
れる。

【００１６】一方、酸化チタン粒子と混合される金属化
合物担持酸化チタン粒子は、例えば、前記の方法で得ら
れる酸化チタン粒子を、上で示した酸性金属化合物また
は塩基性金属化合物からなる金属化合物の溶液もしくは
スラリーに接触させた後、加熱することにより調製する
ことができる。酸化チタン粒子と接触させる金属化合物
には、上で示したものの他、焼成によって前記酸性金属
化合物または前記塩基性金属化合物になるものが挙げら
れ、例えば、金属の硫酸塩、炭酸塩、塩化物、有機酸
塩、水酸化物もしくはアルコキシドまたは金属酸のアン
モニウム塩など、焼成することにより酸性金属化合物を
構成するものがある。加熱は、通常２００℃以上、好ま
しくは２５０℃以上、また６００℃以下、好ましくは５
００℃以下で行われる。金属化合物被覆酸化チタン粒子
にも、必要に応じて粉砕、分級、篩別、造粒などの粒度
調整が施される。

【００１７】また本発明の光触媒体は、ガラス、金属、
セラミックス、樹脂のような基材の表面に、蒸着法、ス
パッタ法、スプレー法、塗布法などによって酸化チタン
膜を形成し、この酸化チタン膜上に上で示した酸性金属
化合物または塩基性金属化合物からなる被膜を部分的に
形成する方法で得ることもできる。酸性金属化合物また
は塩基性金属化合物からなる被膜の形成は、蒸着法、ス
パッタ法、スプレー法、塗布法などにより行うことがで
きる。

【００１８】表面の一部に酸化チタン以外の金属化合物
が存在する本発明の光触媒体の使用例としては、可視光
線を透過するガラス容器内に光触媒体と被処理物を入
れ、光源を用いて光触媒体に波長４３０ｎｍ以上である
可視光線を照射する方法などが挙げられる。照射時間
は、光源の光線強度および被処理物の種類や濃度に応じ
て適宜選択すればよい。用いる光源は、波長が４３０ｎ
ｍ以上である可視光線を照射できるものであれば制限さ
れるものではなく、例えば、太陽光線、蛍光灯、ハロゲ
ンランプ、ブラックライト、キセノンランプ、水銀灯ま
たはナトリウムランプなどが適用できる。

【００１９】本発明の光触媒体コーティング剤は、特定
の前記光触媒体と溶媒を含む。

【００２０】この光触媒体コーティング剤は、建築材
料、自動車材料などに光触媒体を塗布することを容易に
し、かつこれらの材料に高い光触媒活性を付与すること
を可能とする。このコーティング剤を塗布した建築材料
および自動車材料は、大気中のＮＯｘを分解したり、有
臭物質（例えば、硫化水素、イソ酪酸、酢酸）を分解し
たり、水中の有機溶剤、農薬、界面活性剤を分解した
り、または細菌（例えば、放射菌）、藻類、黴類などの
増殖を抑制することに適用できる。光触媒体コーティン
グ剤の調製に用いる溶媒としては、酸化チタン表面に存
在する金属化合物を溶解することがなく、かつ塗布後に
蒸発して光触媒体に残存しないものが好ましく、例え
ば、水、塩酸、硝酸のような酸、エタノール、メタノー
ル、２−プロパノール、ブタノールのようなアルコール
類、アセトン、２−ブタノンのようなケトン類などが挙
げられる。この光触媒体コーティング剤は、例えば、上
で示した光触媒体を水、アルコール類、ケトン類のよう
な溶媒に分散させてスラリー化する方法、または光触媒
体を希塩酸のような酸で解膠させる方法などによって調
製することができる。光触媒体コーティング剤の光触媒
体含有量は、塗布対象である材料の種類、所望とする塗
布膜の厚みなどに応じて適宜選択すればよく、通常０．
１〜３０重量％程度である。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。本実施例では、酢酸に対する光触媒体の光分解
作用について述べるが、本発明は本実施例に限定される
ものではない。なお、光触媒体の物性測定は以下の方法
で行った。 （１）主結晶相：Ｘ線回折装置（商品名“RAD-IIA”、
理学電機製）を用いて、試料のＸ線回折スペクトルを測
定し、このピークデータから相対ピークの最も高いもの
を主結晶相とした。

【００２２】（２）平均粒子径：透過型電子顕微鏡を用
いて、試料の写真を撮影し、この写真にある任意に粒子
１０ヶについて直径を測定し、これらの直径の平均値を
平均粒子径とした。

【００２３】（３）指数Ｘ〔＝（Ａ−Ｂ）／Ａ〕：光電
子分光測定装置（商品名“XPS-7000”、理学電機製）を
用い、Ｘ線源：MgKα 8kV 30mA ナロースキャン、pass E=10e
V、step E=0.04eV、真空度：5×10^-6Pa、温度：室温、T
i2pヒ゜ークの位置：C1s=284.6eVで補正、サンプルの保持：
カーホ゛ンテーフ゜を使用の条件で、チタンの電子状態（Ti2
p_2/3）を１回あたり６０秒で２回分析（１回目、２回
目）、酸素の電子状態（O1s）を１回あたり４７秒で２
回分析、炭素（C1s）の電子状態を１回あたり４７秒で
２回分析、チタンの電子状態（Ti2p_{2 /3}）を１回あたり
６０秒で２回分析（３回目、４回目）、酸素（O1s）の
電子状態を１回あたり４７秒で２回分析、炭素（C1s）
の電子状態を１回あたり４７秒で２回分析、を順に行っ
てＸＰＳスペクトルを測定した。２回目のＸＰＳスペク
トルのピークの中で結合エネルギー４５８〜４６０ｅＶ
にあるピークの半価幅Ａと、４回目のＸＰＳスペクトル
のピークの中で結合エネルギー４５８〜４６０ｅＶにあ
るピークの半価幅Ｂを求め、これらの値をもとに前記式
（Ｉ）により指数Ｘを算出した。前記の一連の分析は、
分析時および分析と分析との間、光触媒体を大気中に暴
露させることなく行った。

【００２４】実施例１ 〔酸化チタン粒子Ａの調製〕オキシ硫酸チタン（添川理
化学製）９０ｇをイオン交換水３６０ｇに溶解させて、
オキシ硫酸チタン水溶液を得た。ステンレス製反応容器
にイオン交換水４００ｇを入れた後、４００ｒｐｍで攪
拌しながら、上で得られたオキシ硫酸チタン水溶液４５
０ｇを５ｍｌ／ｍｉｎ、２５％アンモニア水（試薬特
級、和光純薬工業製）４５０ｇを５ｍｌ／ｍｉｎで添加
し、反応させて、スラリーを得た。容器内の液の温度
は、オキシ硫酸チタン水溶液およびアンモニア水の添加
を開始したときが２５℃、終了したときが５５℃であっ
た。このときに使用したアンモニア水の量は、オキシ硫
酸チタンを水酸化チタンに変えるのに必要な塩基の化学
量論量の２倍であった。上で得られたスラリーを濾過
し、得られた固形物をイオン交換水で洗浄し、乾燥して
粉末を得た。この粉末を４００℃の空気中で３時間焼成
した後、空気中で室温まで徐冷して、酸化チタン粒子Ａ
を得た。この酸化チタン粒子Ａは、含水率が１５重量％
であった。

【００２５】〔酸化チタン粒子Ｂの調製〕オキシ硫酸チ
タン（テイカ製）３３８８ｇを水２２５８重量部に溶解
させて、オキシ硫酸チタン水溶液を得た。ステンレス製
反応容器にイオン交換水４７００ｇを入れた後、１０７
ｒｐｍで攪拌しながら、上で得られたオキシ硫酸チタン
水溶液５６４６ｇを１３ｍｌ／ｍｉｎ、２５％アンモニ
ア水（試薬特級、和光純薬工業製）７３８３ｇを１７ｍ
ｌ／ｍｉｎで添加し、反応させて、スラリーを得た。容
器内の液の温度は、オキシ硫酸チタン水溶液およびアン
モニア水の添加を開始したときが２５℃、終了したとき
が５５℃であった。このときに使用したアンモニア水の
量は、オキシ硫酸チタンを水酸化チタンに変えるのに必
要な塩基の化学量論量の２倍であった。上で得られたス
ラリーを濾過し、得られた固形物をイオン交換水で洗浄
し、乾燥して、粉末を得た。この粉末を４５０℃の空気
中で１時間焼成した後、空気中で室温まで徐冷して、酸
化チタン粒子を得た。この酸化チタン粒子は、含水率が
１５重量％であった。パラタングステン酸アンモニウム
５水和物（(ＮＨ₄)₁₀Ｗ₁₂Ｏ₄₁・５Ｈ₂Ｏ、和光純薬工業
製）３０ｇを水６９０ｇに溶解して、パラタングステン
酸アンモニウム水溶液を得た。この水溶液に、上で得ら
れた酸化チタン粒子１００ｇを添加し、常温常圧下で２
０分間攪拌した。この混合物をさらに攪拌しながら減圧
し、５５℃で水分を蒸発させて乾燥し、３９０℃の空気
中で１時間焼成した後、空気中で室温まで徐冷して、酸
化タングステン担持酸化チタン粒子Ｂを得た。この酸化
チタン粒子Ｂは、含水率が１５重量％であった。

【００２６】〔光触媒体の調製〕上の酸化チタン粒子Ａ
と酸化チタン粒子Ｂを乾燥重量比１：１で混合して、光
触媒体を得た。この光触媒体は、主結晶相がアナターゼ
であり、酸化タングステンの量が、酸化チタン中のチタ
ン量を基準に、タングステン元素換算で４．７ｍｏｌ％
であり、平均粒子径が２０ｎｍであった。またこの光触
媒体は、その半価幅Ａが１．７９ｅＶ、半価幅Ｂが１．
４４ｅＶであり、指数Ｘが０．１９６であった。

【００２７】〔光触媒体の活性評価〕直径８ｃｍ、高さ
１０ｃｍ、容量約０．５リットルの密閉式ガラス製容器
内に、直径５ｃｍのガラス製シャーレを設置し、そのシ
ャーレ上に、上で得られた光触媒体０．３ｇを置いた。
容器内を酸素２０容量％と窒素８０容量％とからなる混
合ガスで満たし、酢酸を４．４６μｍｏｌ封入し、容器
の外から可視光線を照射した。可視光線の照射には、５
００Ｗキセノンランプ（商品名“ランフ゜UXL-500SX”、ウ
シオ電機製）を取り付けた光源装置（商品名“オフ゜ティカルモ
シ゛ュレックスSX-UI500XQ”、ウシオ電機製）に、波長約４３
０ｎｍ以下の紫外線をカットするフィルター（商品名
“Y-45”、旭テクノガラス製）と波長約８３０ｎｍ以上
の赤外線をカットするフィルター（商品名“スーハ゜ーコ゛ールト
゛フィルター”、ウシオ電機製）とを装着したものを光源とし
て用いた。可視光線の照射により酢酸が分解して二酸化
炭素が発生する。容器内の二酸化炭素濃度を光音響マル
チガスモニタ（型番“1312型”、ＩＮＮＯＶＡ製）で測
定して、光触媒体の酢酸に対する光分解作用を評価し
た。光照射を１０時間行った後の容器内の二酸化炭素濃
度は１１３２ｐｐｍであった。

【００２８】実施例２ オキシ硫酸チタン（テイカ製）３３８８ｇを水２２５８
ｇに溶解させた後、３５％過酸化水素水（キシダ製）１
３４０ｇを添加して、オキシ硫酸チタン水溶液を得た。
ステンレス製反応容器にイオン交換水４７００ｇを入れ
た後、１０７ｒｐｍで攪拌しながら、このオキシ硫酸チ
タン水溶液６９８６ｇを１５ｍｌ／ｍｉｎ、２５％アン
モニア水（試薬特級、和光純薬工業製）７３８３ｇを１
８ｍｌ／ｍｉｎで添加し、反応させて、スラリーを得
た。容器内の液の温度は、オキシ硫酸チタン水溶液およ
びアンモニア水の添加を開始したときが２５℃、終了し
たときが５５℃であった。このときに使用したアンモニ
ア水の量は、オキシ硫酸チタンを水酸化チタンに変える
のに必要な塩基の化学量論量の２倍であった。上で得ら
れたスラリーを濾過し、得られた固形物をイオン交換水
で洗浄し、乾燥して、粉末を得た。この粉末を３７０℃
の空気中で１時間焼成した後、空気中で室温まで徐冷し
て、酸化チタン粒子Ｃを得た。この酸化チタン粒子Ｃ
は、含水率が１５重量％であった。

【００２９】パラタングステン酸アンモニウム５水和物
（(ＮＨ₄)₁₀Ｗ₁₂Ｏ₄₁・５Ｈ₂Ｏ、和光純薬工業製）９．
１ｇを水２２４．７ｇに溶解して、パラタングステン酸
アンモニウム水溶液を得た。この水溶液に、上で得られ
た酸化チタン粒子Ｃ ６６ｇを添加し、常温常圧下で２
０分間攪拌した。この混合物をさらに攪拌しながら減圧
し、５５℃で水分を蒸発させて乾燥し、４２５℃の空気
中で１時間焼成した後、空気中で室温まで徐冷して、タ
ングステン担持酸化チタン粒子Ｄを得た。この酸化チタ
ン粒子Ｄは、含水率が１５重量％であった。

【００３０】上の酸化チタン粒子Ｃと酸化チタン粒子Ｄ
を乾燥重量比８：２で混合して得られた光触媒体につい
て、実施例１の〔光触媒体の評価〕と同一条件で、活性
評価を行った。光照射を１０時間行った後の容器内の二
酸化炭素濃度は１２２８ｐｐｍであった。このとき用い
た光触媒体は、主結晶相がアナターゼであり、酸化タン
グステンの量が、酸化チタン中のチタン量を基準に、タ
ングステン元素換算で０．９ｍｏｌ％であり、平均粒子
径が２０ｎｍであった。

【００３１】参考例１ 実施例１の〔酸化チタンＢの調製〕と同じ操作を行って
得られた酸化チタンについて、実施例１の〔光触媒体の
評価〕と同一条件で、活性評価を行った。光照射を１０
時間行った後の容器内の二酸化炭素濃度は５８５ｐｐｍ
であった。このとき用いた光触媒体は、酸化タングステ
ンの量が、酸化チタン中のチタン量を基準に、タングス
テン元素換算で１０．８ｍｏｌ％であり、平均粒子径が
２０ｎｍであった。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、酢酸のようなカルボン
酸などを持続的に分解することができる高活性の光触媒
体が提供される。また本発明によれば、建築材料や自動
車材料などに前記の高活性光触媒体を容易に形成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 金属化合物が存在する表面部分と金属化合物
が存在しない表面部分をもつ本発明の光触媒体粒子を示
す図。

【図２】 表面の全部に金属化合物が担持された酸化チ
タン粒子と酸化チタン粒子との混合物からなる本発明の
光触媒体粒子を示す図。

【図３】 表面の一部に金属化合物が担持された酸化チ
タン粒子と酸化チタン粒子との混合物からなる本発明の
光触媒体粒子を示す図。

【図４】 表面の全部に金属化合物が担持された酸化チ
タン粒子と表面の一部に金属化合物が担持された酸化チ
タン粒子との混合物からなる本発明の光触媒体粒子を示
す図。

【図５】 金属化合物が存在する表面部分と金属化合物
が存在しない表面部分をもつ酸化チタン粒子の模式図。

【図６】 表面の全部に金属化合物が担持された酸化チ
タン粒子の模式図。

【図７】 表面にチタン以外の金属元素をもたない酸化
チタン粒子の模式図。

【図８】 金属化合物が存在する格子状部分をもつ本発
明の光触媒体膜を示す図。

【図９】 金属化合物が存在する島状部分をもつ本発明
の光触媒体膜を示す図。

【図１０】 金属化合物がモザイク状に配置された表面
をもつ本発明の光触媒体膜を示す図。

【図１１】 金属化合物が縞状に配置された表面をもつ
本発明の光触媒体膜を示す図。

【図１２】 金属化合物がランダムに配置された表面を
もつ本発明の光触媒体膜を示す図。

【符号の説明】

１３ 酸化チタン層 １４ 金属化合物表面層

フロントページの続き (72)発明者 安東 博幸 愛媛県新居浜市惣開町５番１号 住友化学 工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4G069 AA03 BA04A BA04B BA42A BA43A BA44A BA47A BA48A BB04A BB04B BB05A BB06A BB16A BC01A BC08A BC15A BC20A BC30A BC34A BC38A BC49A BC53A BC57A BC60A BC60B BC65A CA08 CA17 EB18X EB18Y EC22X EC22Y EC27 FC08 4J038 AA011 HA166 HA216

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化チタンを主成分とし、その表面の一
   部に酸化チタン以外の金属化合物が存在することを特徴
   とする光触媒体。
2. 【請求項２】 酸化チタンは、その主結晶相がアナター
   ゼである請求項１記載の光触媒体。
3. 【請求項３】 金属化合物は、酸性金属化合物または塩
   基性金属化合物である請求項１または２記載の光触媒
   体。
4. 【請求項４】 金属化合物は、その量が酸化チタン中の
   チタン量を基準に金属元素換算で０．０５ｍｏｌ％以上
   である請求項１〜３のいずれか１項に記載の光触媒体。
5. 【請求項５】 酸化チタン以外の金属化合物が担持され
   た酸化チタン粒子と該金属化合物が担持されていない酸
   化チタン粒子とからなる請求項１〜４のいずれか１項に
   記載の光触媒体。
6. 【請求項６】 酸化チタン粒子は、その平均粒子径が１
   ００μｍ以下である請求項５記載の光触媒体。
7. 【請求項７】 Ｘ線光電子分光法により４回分析し、チ
   タンの電子状態について、２回目と４回目の分析のスペ
   クトルを求め、それぞれのスペクトルのうち結合エネル
   ギー４５８〜４６０ｅＶにあるピークを求め、２回目の
   分析のスペクトルにあるピークの半価幅をＡとし、４回
   目の分析のスペクトルにあるピークの半価幅をＢとした
   とき、式（I） Ｘ＝（Ａ−Ｂ）／Ａ （I） により算出される指数Ｘが０．０５以上である請求項１
   〜６のいずれか１項に記載の光触媒体。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の光
   触媒体と溶媒を含む光触媒体コーティング剤。