JP2003232786A - 光触媒活性評価方法 - Google Patents
光触媒活性評価方法Info
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光触媒活性を簡易に評価する方法を提供す
る。 【解決手段】 表面に光触媒層を有する材料に、異なる
濃度の有機色素溶解液を塗布し、該塗布部に紫外線含有
光を照射して、有機色素の分解による色の消失から、活
性度を目視判定する。有機色素溶解液の溶媒がアルコー
ルであり、有機色素の濃度が0.001〜1.0質量%
にした。
る。 【解決手段】 表面に光触媒層を有する材料に、異なる
濃度の有機色素溶解液を塗布し、該塗布部に紫外線含有
光を照射して、有機色素の分解による色の消失から、活
性度を目視判定する。有機色素溶解液の溶媒がアルコー
ルであり、有機色素の濃度が0.001〜1.0質量%
にした。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒材料につい
て、特別な測定装置を用いずに視覚で活性化度を評価す
ることができる簡易で実用的な光触媒活性評価方法に関
する。
て、特別な測定装置を用いずに視覚で活性化度を評価す
ることができる簡易で実用的な光触媒活性評価方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】TiO2を代表とする光触媒では、バン
ドギャップ以上のエネルギーを有する波長の光を照射す
ると、光励起により伝導帯及び価電子帯に、それぞれ、
電子及び正孔が発生する。生成した正孔は、強い酸化力
を呈し、汚れ分解、脱臭、抗菌、NOx、SOx等の分
解に利用されている。この種の光触媒物質としては、T
iO2、ZnO、ZrO2、WO3、Fe2O3、FeTi
O3、SrTiO3等が知られている。
ドギャップ以上のエネルギーを有する波長の光を照射す
ると、光励起により伝導帯及び価電子帯に、それぞれ、
電子及び正孔が発生する。生成した正孔は、強い酸化力
を呈し、汚れ分解、脱臭、抗菌、NOx、SOx等の分
解に利用されている。この種の光触媒物質としては、T
iO2、ZnO、ZrO2、WO3、Fe2O3、FeTi
O3、SrTiO3等が知られている。
【0003】粉末状の光触媒は、そのままでも使用可能
であるが、流出したり飛散により損失し易く、取扱い及
び回収が困難であることから、通常、基材に坦持させて
使用する。このような光触媒材料における光触媒活性の
評価方法は、屋外に曝して汚れの度合いを経時的に目視
観察したり、食用油を塗布し光照射による重量変化から
分解率(能力)を求めることが試みられてきた。しかし
ながら、屋外に曝す観察では、定量的な評価が難しく時
間も要するものであった。また、食用油塗布法では、精
度も悪く再現性に問題があった。一方、特開平11−8
3833号公報には、有機色素を付着又は吸着させた
後、光照射により有機色素の分解速度を分光光学的手法
で測定する方法が提案されている。
であるが、流出したり飛散により損失し易く、取扱い及
び回収が困難であることから、通常、基材に坦持させて
使用する。このような光触媒材料における光触媒活性の
評価方法は、屋外に曝して汚れの度合いを経時的に目視
観察したり、食用油を塗布し光照射による重量変化から
分解率(能力)を求めることが試みられてきた。しかし
ながら、屋外に曝す観察では、定量的な評価が難しく時
間も要するものであった。また、食用油塗布法では、精
度も悪く再現性に問題があった。一方、特開平11−8
3833号公報には、有機色素を付着又は吸着させた
後、光照射により有機色素の分解速度を分光光学的手法
で測定する方法が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】有機色素の分解速度を
分光光学的手法で測定する方法は、短時間測定が可能で
あるが、高価な測定装置を必要とし容易に測定すること
はできない。また、色素を付着させるには、有機色素水
溶液に光触媒材料を浸漬させて表面に吸着する方法が用
いられてきたが、材料によって吸着できなかったり、着
色するまでに時間を要する等の問題があった。本発明
は、このような問題を解消すべく案出されたものであ
り、濃度の異なる色素溶液を光触媒材料に滴下し、所定
時間の光照射後、目視により色の消失を観察するだけで
光触媒の活性度を評価できる簡易評価法を提供すること
を目的とする。
分光光学的手法で測定する方法は、短時間測定が可能で
あるが、高価な測定装置を必要とし容易に測定すること
はできない。また、色素を付着させるには、有機色素水
溶液に光触媒材料を浸漬させて表面に吸着する方法が用
いられてきたが、材料によって吸着できなかったり、着
色するまでに時間を要する等の問題があった。本発明
は、このような問題を解消すべく案出されたものであ
り、濃度の異なる色素溶液を光触媒材料に滴下し、所定
時間の光照射後、目視により色の消失を観察するだけで
光触媒の活性度を評価できる簡易評価法を提供すること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の光触媒活性評価
方法は、その目的を達成するため、表面に光触媒層を有
する材料に、異なる濃度の有機色素溶解液を塗布し、該
塗布部に紫外線含有光を照射して、有機色素の分解によ
る色の消失から、活性度を目視判定するようにした。有
機色素溶解液の溶媒はアルコールであり、有機色素の濃
度を0.001〜1.0質量%にした。
方法は、その目的を達成するため、表面に光触媒層を有
する材料に、異なる濃度の有機色素溶解液を塗布し、該
塗布部に紫外線含有光を照射して、有機色素の分解によ
る色の消失から、活性度を目視判定するようにした。有
機色素溶解液の溶媒はアルコールであり、有機色素の濃
度を0.001〜1.0質量%にした。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明が適用される光触媒材料と
しては、表面に光触媒層を有するものであればよく、例
えば、金属材料、ガラス、タイル、コンクリート等の基
材上に光触媒を含む層を有するものが挙げられる。光触
媒としては、TiO2、ZnO、ZrO2、WO3、Fe2
O3、FeTiO3、SrTiO3等の金属酸化物、これ
らに白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム等の白金
族金属やNiOx、RuOx、RhOx等を坦持させた
ものが挙げられる。
しては、表面に光触媒層を有するものであればよく、例
えば、金属材料、ガラス、タイル、コンクリート等の基
材上に光触媒を含む層を有するものが挙げられる。光触
媒としては、TiO2、ZnO、ZrO2、WO3、Fe2
O3、FeTiO3、SrTiO3等の金属酸化物、これ
らに白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム等の白金
族金属やNiOx、RuOx、RhOx等を坦持させた
ものが挙げられる。
【0007】前記光触媒層の表面に有機色素溶解液を塗
布するが、有機色素としては、メロシアニン,フタロシ
アニン等のシアニン系、キナクリドンバイオレット等の
アクリジン系、プロフラビン、バットオレンジ等のキノ
ン系、エオシン−Y,フロキシンB,エリトロシン,ロ
ーズベンガル,ジクロロフルオロセイン等のキサンテン
系、ぺリノンオレンジ等のぺリノン系、メチルインジ
ゴ,ジクロロインジゴ等のインジゴ系、アゾベンゼン,
フェニルナフトール等のアゾ系、チオニン,メチレンブ
ルー等のフェノチアジン系、トルサフラニン等のフェナ
ジン系、ローダミンB,クリスタルバイオレット等のジ
フェニル・トリフェニルメタン系等が挙げられる。
布するが、有機色素としては、メロシアニン,フタロシ
アニン等のシアニン系、キナクリドンバイオレット等の
アクリジン系、プロフラビン、バットオレンジ等のキノ
ン系、エオシン−Y,フロキシンB,エリトロシン,ロ
ーズベンガル,ジクロロフルオロセイン等のキサンテン
系、ぺリノンオレンジ等のぺリノン系、メチルインジ
ゴ,ジクロロインジゴ等のインジゴ系、アゾベンゼン,
フェニルナフトール等のアゾ系、チオニン,メチレンブ
ルー等のフェノチアジン系、トルサフラニン等のフェナ
ジン系、ローダミンB,クリスタルバイオレット等のジ
フェニル・トリフェニルメタン系等が挙げられる。
【0008】これらの有機色素を溶解する溶媒としてア
ルコールを用いる。アルコールに溶解した有機色素をス
ポイトにより、光触媒層表面に滴下すると一定面積に広
がり均一に塗布することができる。有機色素を水で溶解
した場合、光触媒層表面が親水性であれば広がるが、疎
水性であると弾いてしまう。そこで、疎水性表面でも均
一に有機色素を付着させる溶媒を検討したところ、アル
コールが基材への影響もなく、表面エネルギーが小さい
ため広がり性に優れることを見出した。アルコールは、
メタノール,エタノール,イソプロパノール等、有機色
素を溶解できれば何れでもよいが、容易に揮発し、安全
であるエタノールを用いることが好ましい。
ルコールを用いる。アルコールに溶解した有機色素をス
ポイトにより、光触媒層表面に滴下すると一定面積に広
がり均一に塗布することができる。有機色素を水で溶解
した場合、光触媒層表面が親水性であれば広がるが、疎
水性であると弾いてしまう。そこで、疎水性表面でも均
一に有機色素を付着させる溶媒を検討したところ、アル
コールが基材への影響もなく、表面エネルギーが小さい
ため広がり性に優れることを見出した。アルコールは、
メタノール,エタノール,イソプロパノール等、有機色
素を溶解できれば何れでもよいが、容易に揮発し、安全
であるエタノールを用いることが好ましい。
【0009】有機色素は2種類準備する。例えば、青と
赤で、0.001〜1.0質量%の間で段階的に濃度の
異なる溶液を用いる。それぞれの溶液を光触媒材料表面
に塗布(滴下)し、乾燥させた後に光を照射し所定時間
経過後に色の消失した個数を調べる。有機色素の濃度
は、0.001〜1.0質量%とする。0.001質量
%未満では、光触媒層に塗布したとき、色彩として目視
確認できない。逆に1.0質量%を越えると、塗布した
色素の光触媒分解能を越えて確認できなくなる。色素を
2種類とすることで、各種色彩を有する光触媒材料にも
適用できる。
赤で、0.001〜1.0質量%の間で段階的に濃度の
異なる溶液を用いる。それぞれの溶液を光触媒材料表面
に塗布(滴下)し、乾燥させた後に光を照射し所定時間
経過後に色の消失した個数を調べる。有機色素の濃度
は、0.001〜1.0質量%とする。0.001質量
%未満では、光触媒層に塗布したとき、色彩として目視
確認できない。逆に1.0質量%を越えると、塗布した
色素の光触媒分解能を越えて確認できなくなる。色素を
2種類とすることで、各種色彩を有する光触媒材料にも
適用できる。
【0010】照射する光は、紫外線を含む光源であれ
ば、蛍光灯、太陽光、ブラックライト等の何れでもよ
く、同一条件でしかも短時間で評価するには、ブラック
ライトを用いることが好ましい。
ば、蛍光灯、太陽光、ブラックライト等の何れでもよ
く、同一条件でしかも短時間で評価するには、ブラック
ライトを用いることが好ましい。
【0011】評価結果の妥当性を確認するため、光触媒
材料標準板と比較板を準備しておくことが望ましい。光
触媒材料標準板としては、例えば、ステンレス鋼板に白
色無機顔料を含むシリカバインダー等からなるプライマ
ー層を形成した後、アナターゼ型のTiO2粉末をシリ
カバインダーと共に塗布し、焼付けたものを用いる。比
較板としては、光触媒層を形成しないプライマー層のみ
のものを用いる。これらは、無機系であり、長期間使用
しても劣化しない。また、白色であれば目視判定が容易
である。
材料標準板と比較板を準備しておくことが望ましい。光
触媒材料標準板としては、例えば、ステンレス鋼板に白
色無機顔料を含むシリカバインダー等からなるプライマ
ー層を形成した後、アナターゼ型のTiO2粉末をシリ
カバインダーと共に塗布し、焼付けたものを用いる。比
較板としては、光触媒層を形成しないプライマー層のみ
のものを用いる。これらは、無機系であり、長期間使用
しても劣化しない。また、白色であれば目視判定が容易
である。
【0012】
【実施例】まず、光触媒層を形成させるための塗料を調
製した。 プライマー塗料;メチルトリメトキシシリケートをブチ
ルセロソルブ−イソプロパノール混合溶媒に溶解し、水
を加えて加水分解させたオルガノシリカゾルに白色顔料
であるAl2O3処理TiO2粉末を分散させたもの。 トップ塗料;メチルトリメトキシシリケートをブチルセ
ロソルブ−イソプロパノール混合溶媒に溶解し、水を加
えて加水分解させたオルガノシリカゾルに粒径20nm
のアナターゼ型TiO2粉末を20質量%,30質量
%,40質量%の各含有量となるように配合量を変えて
分散させたもの。
製した。 プライマー塗料;メチルトリメトキシシリケートをブチ
ルセロソルブ−イソプロパノール混合溶媒に溶解し、水
を加えて加水分解させたオルガノシリカゾルに白色顔料
であるAl2O3処理TiO2粉末を分散させたもの。 トップ塗料;メチルトリメトキシシリケートをブチルセ
ロソルブ−イソプロパノール混合溶媒に溶解し、水を加
えて加水分解させたオルガノシリカゾルに粒径20nm
のアナターゼ型TiO2粉末を20質量%,30質量
%,40質量%の各含有量となるように配合量を変えて
分散させたもの。
【0013】前処理したSUS304ステンレス鋼板
(板厚:0.5mm)に前記プライマー塗料を静電吹付
け法で塗布し、140℃×20分間焼付け、膜厚20μ
mのプライマー層を形成した。次いで、プライマー層の
上に前記トップ塗料を静電吹付け法で塗布し、200℃
×20分間焼付け、膜厚10μmのトップ塗膜層を形成
し、光触媒材料とした。トップ塗膜中のTiO2粉末の
含有量は、調製どおり20質量%、30質量%、40質
量%のものが得られた。なお、比較として光触媒層を形
成せず、プライマー層のみのものを用意したが、焼付け
条件はトップ層形成時と同様にした。
(板厚:0.5mm)に前記プライマー塗料を静電吹付
け法で塗布し、140℃×20分間焼付け、膜厚20μ
mのプライマー層を形成した。次いで、プライマー層の
上に前記トップ塗料を静電吹付け法で塗布し、200℃
×20分間焼付け、膜厚10μmのトップ塗膜層を形成
し、光触媒材料とした。トップ塗膜中のTiO2粉末の
含有量は、調製どおり20質量%、30質量%、40質
量%のものが得られた。なお、比較として光触媒層を形
成せず、プライマー層のみのものを用意したが、焼付け
条件はトップ層形成時と同様にした。
【0014】評価用の有機色素は、メチレンブルー
(青)とフロキシンB(赤)の2種類で、エタノールを
溶媒として、濃度は0.001,0.0025,0.0
05,0.01,0.025,0.05,0.1,0.
25,0.5,1.0質量%の10段階とした。これら
の有機色素溶液を作製した光触媒材料の試験片表面に、
スポイトを用いて1滴づつ塗布(滴下)し、室温で5分
間放置することにより、有機色素を付着させた。
(青)とフロキシンB(赤)の2種類で、エタノールを
溶媒として、濃度は0.001,0.0025,0.0
05,0.01,0.025,0.05,0.1,0.
25,0.5,1.0質量%の10段階とした。これら
の有機色素溶液を作製した光触媒材料の試験片表面に、
スポイトを用いて1滴づつ塗布(滴下)し、室温で5分
間放置することにより、有機色素を付着させた。
【0015】有機色素を付着させた試験片にブラックラ
イト(UV強度:3.0mW/cm 2)で5時間及び2
4時間照射し、色の消失した個数及び濃度から光触媒活
性を調査した。評価は、有機色素濃度の最も低いもので
色の消失したものを1点、濃度の最も高いもので消失が
認められたものを10点とし10段階で行った。また、
評価の妥当性をみるため、0.2mg/cm2のサラダ
油を付着後、ブラックライト(UV強度:3.0mW/
cm2)で48時間照射し、試験前後の塗油量を測定す
ることにより、油分解率を調べた。結果をまとめて表1
に示す。
イト(UV強度:3.0mW/cm 2)で5時間及び2
4時間照射し、色の消失した個数及び濃度から光触媒活
性を調査した。評価は、有機色素濃度の最も低いもので
色の消失したものを1点、濃度の最も高いもので消失が
認められたものを10点とし10段階で行った。また、
評価の妥当性をみるため、0.2mg/cm2のサラダ
油を付着後、ブラックライト(UV強度:3.0mW/
cm2)で48時間照射し、試験前後の塗油量を測定す
ることにより、油分解率を調べた。結果をまとめて表1
に示す。
【0016】
【表1】
【0017】表1から判るように、光触媒層のTiO2
含有量が多い程、評価点が高く、サラダ油の分解特性も
優れることから相関があり、整合性のあることが明らか
となった。なお、赤の色素を用いると、より短時間で光
触媒活性の評価が可能である。
含有量が多い程、評価点が高く、サラダ油の分解特性も
優れることから相関があり、整合性のあることが明らか
となった。なお、赤の色素を用いると、より短時間で光
触媒活性の評価が可能である。
【0018】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明に従った
光触媒活性評価法は、高価な測定装置を必要とせず、目
視判定で簡単にできる。有機色素の付着もアルコールを
溶媒にすることで、表面エネルギーに関係なくどのよう
な材質でも均一に付着させることができる。
光触媒活性評価法は、高価な測定装置を必要とせず、目
視判定で簡単にできる。有機色素の付着もアルコールを
溶媒にすることで、表面エネルギーに関係なくどのよう
な材質でも均一に付着させることができる。
フロントページの続き
Fターム(参考) 2G042 AA05 CA10 CB06 DA07 DA08
FA11 FB02
2G054 AA10 BB06 CE01 EA10 GA02
GA10 GB04
4G069 AA03 AA20 BA01B BA04A
BA04B BA05A BA13A BA14A
BA18 BA48A BB02A BB04A
BB06A BC12A BC35A BC50A
BC60A BC66A BC68A BC70A
BC71A BC72A BC75A CA10
CA11
Claims (2)
- 【請求項1】 表面に光触媒層を有する材料に、異なる
濃度の有機色素溶解液を塗布し、該塗布部に紫外線含有
光を照射して、有機色素の分解による色の消失から、活
性度を目視判定する光触媒活性評価方法。 - 【請求項2】 有機色素溶解液の溶媒がアルコールであ
り、有機色素の濃度が0.001〜1.0質量%である
請求項1記載の光触媒活性評価方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002033303A JP2003232786A (ja) | 2002-02-12 | 2002-02-12 | 光触媒活性評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002033303A JP2003232786A (ja) | 2002-02-12 | 2002-02-12 | 光触媒活性評価方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003232786A true JP2003232786A (ja) | 2003-08-22 |
Family
ID=27776136
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002033303A Withdrawn JP2003232786A (ja) | 2002-02-12 | 2002-02-12 | 光触媒活性評価方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003232786A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005119220A1 (de) * | 2004-06-03 | 2005-12-15 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum nachweis des photokatalytischen abbaus organischer farbstoffe mittels fluoreszenzanalyse |
JP2006329889A (ja) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Taiyo Kogyo Corp | 光触媒の分解活性の評価方法、及びそれに用いる試料 |
CN1313820C (zh) * | 2004-09-28 | 2007-05-02 | 张金龙 | 光触媒材料光催化活性测定方法 |
DE102009043378A1 (de) * | 2009-08-13 | 2011-03-03 | Technische Universität Braunschweig | Verfahren und Verwendung lumineszenter Verbindungen zur Messung einer photokatalytischen Oberflächenaktivität |
-
2002
- 2002-02-12 JP JP2002033303A patent/JP2003232786A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005119220A1 (de) * | 2004-06-03 | 2005-12-15 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum nachweis des photokatalytischen abbaus organischer farbstoffe mittels fluoreszenzanalyse |
CN1313820C (zh) * | 2004-09-28 | 2007-05-02 | 张金龙 | 光触媒材料光催化活性测定方法 |
JP2006329889A (ja) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Taiyo Kogyo Corp | 光触媒の分解活性の評価方法、及びそれに用いる試料 |
JP4646701B2 (ja) * | 2005-05-27 | 2011-03-09 | 太陽工業株式会社 | 光触媒の分解活性の評価方法、及びそれに用いる試料 |
DE102009043378A1 (de) * | 2009-08-13 | 2011-03-03 | Technische Universität Braunschweig | Verfahren und Verwendung lumineszenter Verbindungen zur Messung einer photokatalytischen Oberflächenaktivität |
DE102009043378B4 (de) * | 2009-08-13 | 2011-04-07 | Technische Universität Braunschweig | Verfahren und Verwendung lumineszenter Verbindungen zur Messung einer photokatalytischen Oberflächenaktivität |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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