JP2003320257A - Article for purifying environment and sol-gel production method of the same - Google Patents

Article for purifying environment and sol-gel production method of the same

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JP2003320257A
JP2003320257A JP2002131264A JP2002131264A JP2003320257A JP 2003320257 A JP2003320257 A JP 2003320257A JP 2002131264 A JP2002131264 A JP 2002131264A JP 2002131264 A JP2002131264 A JP 2002131264A JP 2003320257 A JP2003320257 A JP 2003320257A
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晃雄 小松
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誉志巳 森田
Kenji Oshita
健二 大下
Takeshi Nishi
毅 西
Akio Harada
昭雄 原田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To develop a photocatalyst film having a sufficient water-absorption capability as compared with an anatase film and carrying out photolysis in the entire inner and outer region of the film by decreasing the light reflectance and increasing the effective quantity of light. <P>SOLUTION: The article for purifying environments comprises a silica gel film 6 which is formed on the surface of an article 2 to be brought into contact with the environments and which has a large number of fine pores 14 communicating with the environments and a large number of photocatalyst particles 8 which are dispersed and fixed in the surface and the inside of the silica gel film 6 and carry out the photolysis of polluting substances in the environments. The photocatalyst particles 8 exposed to the surface and the fine pores of the silica gel film 5 can highly efficiently decompose polluting substances in the environments. Photocatalyst particles 8 are evenly dispersed in a sol solution, applied to the article 2, and aged at a normal temperature to form a photocatalyst-silica gel film 4. The photocatalyst-silica gel film 4 formed at a normal temperature adsorbs a large quantity of water, has a refractive index approximately the same as that of glass, and is highly light transmissive. Rutile particles 8a bearing ultrafine metal particles 8b may be used for the photocatalyst particles. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光触媒により環境中
の汚染物質を光分解する環境浄化用物品に関し、更に詳
細には、物品の表面に環境に連通する多数の細孔を有し
たシリカゲル膜を常温でゾルゲル形成し、このシリカゲ
ル膜の表面及び内部に金属超微粒子担持光触媒粒子など
の多数の光触媒粒子を均一に分散固定して、シリカゲル
膜の細孔により環境中の汚染物質を吸着し、このシリカ
ゲル膜の高透光性と高親水性を積極利用して光触媒粒子
により環境中の汚染物質を効率的に分解できる環境浄化
用物品及びそのゾルゲル製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an environmental purification article that photolyzes pollutants in the environment by means of a photocatalyst, and more specifically, a silica gel membrane having a large number of pores communicating with the environment is formed on the surface of the article. A sol-gel is formed at room temperature, and a large number of photocatalyst particles such as ultrafine metal particle-supported photocatalyst particles are uniformly dispersed and fixed on the surface and inside of the silica gel film, and contaminants in the environment are adsorbed by the pores of the silica gel film. The present invention relates to an environment-purifying article that can efficiently decompose pollutants in the environment by photocatalyst particles by positively utilizing the high translucency and high hydrophilicity of a silica gel film, and a method for producing a sol-gel thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、二酸化チタンには、結晶構造の
違いからアナターゼ型とルチル型が存在している。この
内、光触媒として利用できる二酸化チタンはアナターゼ
型(以後、アナターゼと云う)であり、ルチル型(以
後、ルチルと云う)は光触媒効率が極めて低いと考える
のが通常であった。
2. Description of the Related Art Generally, titanium dioxide is classified into anatase type and rutile type due to the difference in crystal structure. Of these, titanium dioxide that can be used as a photocatalyst is anatase type (hereinafter referred to as anatase), and rutile type (hereinafter referred to as rutile) is usually considered to have extremely low photocatalytic efficiency.

【0003】アナターゼの光触媒利用は水を光分解して
水素を生成する技術から始まり、現在では、冷蔵庫や空
気清浄器の中にアナターゼを配置して紫外線照射し、庫
内や室内の悪臭を分解する用途にまで拡大している。ア
ナターゼの固定方法としては、基板にアナターゼを塗着
したり、ハニカム体の細孔の中に塗着する方法が知られ
ている。
The use of anatase as a photocatalyst begins with the technology of photodecomposing water to produce hydrogen. At present, anatase is placed in a refrigerator or an air purifier to irradiate it with ultraviolet rays to decompose a bad odor in the refrigerator or room. It has been expanded to include uses. As a method of fixing anatase, a method of applying anatase to a substrate or applying it into the pores of a honeycomb body is known.

【0004】次に、光触媒分解効率を高めるために受光
面積を大きくする必要があり、透明なアナターゼ膜をガ
ラスやタイルの表面に膜形成するゾルゲル技術が確立さ
れた。即ち、チタンエトキシドから出発してアナターゼ
ゾル膜を形成し、このアナターゼゾル膜を加熱しながら
アナターゼゲル膜にまで成長させ、最後にアナターゼゲ
ル膜を数100℃以上の温度で加熱して均一透明なアナ
ターゼ膜を形成する方法が開発された。
Next, a sol-gel technique for forming a transparent anatase film on the surface of glass or tile has been established because it is necessary to increase the light receiving area in order to increase the efficiency of photocatalytic decomposition. That is, an anatase sol film is formed starting from titanium ethoxide, and this anatase sol film is grown to an anatase gel film while being heated. Finally, the anatase gel film is heated at a temperature of several hundreds of degrees Celsius or more to be uniformly transparent. A method has been developed to form a simple anatase film.

【0005】このアナターゼ膜の形成技術は、最初にト
イレ用床タイルやトイレ用陶器製品に適用され、タイル
や陶器に付着した悪臭有機物を紫外線により光分解する
システムが実用化されている。更には、窓ガラスの表面
にアナターゼ膜を形成して窓ガラスの汚れを防止した
り、またトンネル内の照明用光源の透光ガラスにアナタ
ーゼ膜を膜形成して、透光ガラスを常に清浄に保持する
ことが行なわれている。
This anatase film forming technique was first applied to toilet floor tiles and toilet pottery products, and a system for photodecomposing malodorous organic substances adhering to the tiles and pottery with ultraviolet rays has been put into practical use. Furthermore, an anatase film is formed on the surface of the window glass to prevent the window glass from becoming dirty, and an anatase film is formed on the transparent glass of the light source for illumination in the tunnel to keep the transparent glass clean at all times. It is being held.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のアナタ
ーゼ膜については次に説明するような問題点が指摘され
てきた。図14は従来のアナターゼ膜70の構造図であ
る。アナターゼ膜70をタイル等の基板表面から剥落さ
せないために、アナターゼ膜70を緻密に形成する必要
があり、最終的にはアナターゼ膜を数100℃の温度で
加熱している。勿論、加熱温度の高低に依存するが、ア
ナターゼ膜70の結晶性は高く、この図面ではTiとO
が単結晶膜を形成するように画かれている。
However, the following problems have been pointed out for the above anatase film. FIG. 14 is a structural diagram of a conventional anatase film 70. In order to prevent the anatase film 70 from peeling off from the substrate surface such as tiles, it is necessary to form the anatase film 70 densely, and finally the anatase film is heated at a temperature of several hundreds of degrees Celsius. Of course, depending on the heating temperature, the crystallinity of the anatase film 70 is high.
Are drawn to form a single crystal film.

【0007】図15は従来のアナターゼ膜70における
加熱による脱水の説明図である。Tiの原子価は4価で
あるから、表面のTi原子はダングリングボンド(未結
合の手)を1本持っており、通常このダングリングボン
ドに水の分解物である水酸基が結合している。また、O
には水の分解物である水素原子が1個結合する。この結
合層は水が化学結合した層であるから、化学吸着水層2
2aと呼ばれる。
FIG. 15 is an explanatory view of dehydration by heating in the conventional anatase film 70. Since the valence of Ti is tetravalent, the Ti atom on the surface has one dangling bond (unbonded hand), and a hydroxyl group which is a decomposition product of water is usually bonded to this dangling bond. . Also, O
One hydrogen atom, which is a decomposition product of water, is bound to. Since this bonding layer is a layer in which water is chemically bonded, the chemically adsorbed water layer 2
It is called 2a.

【0008】しかし、従来のアナターゼ膜70は最終的
に数100℃で加熱されているため、化学吸着水層22
aのOHやHが熱によって脱離してしまい、化学吸着水
及び物理吸着水は蒸発して殆んど残留していない。加熱
温度が600℃以上になると、2個のTiのダングリン
グボンドがOと結合し、表面からダングリングボンドが
消失する事態も生じる。このようにダングリングボンド
が消失してしまうと、表面に水分子が近づいてきても、
最早結合することができなくなる。
However, since the conventional anatase film 70 is finally heated at several 100 ° C., the chemically adsorbed water layer 22
OH and H of a are desorbed by heat, and the chemically adsorbed water and the physically adsorbed water are evaporated and hardly remain. If the heating temperature is 600 ° C. or higher, two dangling bonds of Ti bond with O, and the dangling bonds may disappear from the surface. If the dangling bond disappears in this way, even if water molecules approach the surface,
You can no longer combine.

【0009】表面から水分子が消失すると、アナターゼ
の光触媒効率が急速に低下する。その理由は酸化チタン
の光触媒作用の原理から理解できる。アナターゼに紫外
線が当たると電子と正孔が生成され、電子はOをO
へと還元し、正孔はOHをOH・(水酸ラジカル)
へと酸化し、O とOH・がアナターゼ表面を移動し
て有機物を分解することができる。
The disappearance of water molecules from the surface rapidly reduces the photocatalytic efficiency of anatase. The reason can be understood from the principle of photocatalysis of titanium oxide. When ultraviolet rays hit anatase, electrons and holes are generated, and the electrons convert O 2 into O 2
The holes are reduced to and OH becomes OH (hydroxyl radical).
O 2 and OH · can move on the anatase surface to decompose organic substances.

【0010】水酸ラジカルはアナターゼ表面の水分子か
ら供給されるから、アナターゼ表面に吸着水がなくなる
と水酸ラジカルは生成されない。水酸ラジカルが光触媒
効率の半分を支えているから、吸着水の喪失は光触媒効
率を急激に低下させる原因となる。特に、近年の研究で
はOH・の光分解力の方がO よりも強力であると云
われている。
Since the hydroxyl radicals are supplied from the water molecules on the anatase surface, the hydroxyl radicals are not generated when the water adsorbed on the anatase surface disappears. Since hydroxyl radicals support half of the photocatalytic efficiency, the loss of adsorbed water causes the photocatalytic efficiency to drop sharply. In particular, those of the optical resolving power of OH · is O 2 in recent years of research - are said to be more powerful than.

【0011】図16は従来の板状物品30のアナターゼ
膜70における光透過率の低下の説明図である。板状物
品30の表面にはアナターゼ膜70が形成されている。
今、光Lがアナターゼ膜70に入射すると、アナターゼ
膜表面70aにおいて反射率Rで一部の光が反射し、残
余の光がアナターゼ膜70を透過して光分解作用を奏す
る。板状物品表面30aで反射した光は再びアナターゼ
膜表面70aにおいて前記と同じ反射率Rで反射する。
FIG. 16 is an explanatory diagram of a decrease in light transmittance in the anatase film 70 of the conventional plate-shaped article 30. An anatase film 70 is formed on the surface of the plate-shaped article 30.
Now, when the light L enters the anatase film 70, a part of the light is reflected by the anatase film surface 70a with the reflectance R, and the remaining light is transmitted through the anatase film 70 to perform a photolytic action. The light reflected by the surface 30a of the plate-like article is again reflected by the surface 70a of the anatase film with the same reflectance R as described above.

【0012】反射率Rが大きくなると、アナターゼ膜7
0への透過光強度は低下するから、アナターゼ膜70の
中における光分解効率はその分当然低下することが予想
される。この反射率Rはフレネルの反射公式R={(n
−n)/(n+n)}で計算できる。nは大気の
絶対屈折率で、nはアナターゼ膜70の絶対屈折率で
ある。
As the reflectance R increases, the anatase film 7
Since the transmitted light intensity to 0 decreases, it is expected that the photolysis efficiency in the anatase film 70 will naturally decrease accordingly. This reflectance R is Fresnel's reflection formula R = {(n 1
It can be calculated by −n 2 ) / (n 1 + n 2 )} 2 . n 1 is the absolute refractive index of the atmosphere, and n 2 is the absolute refractive index of the anatase film 70.

【0013】n=1、n=2.52を代入すると、
R=0.19となり、アナターゼを光触媒として使用す
ると、光Lの19%が反射により廃棄され光分解に貢献
しないことが分る。従って、光触媒としてアナターゼ膜
を使用する限り、19%の光は原理的に光分解に寄与し
ないという欠点を有する。
Substituting n 1 = 1 and n 2 = 2.52,
Since R = 0.19, it can be seen that when anatase is used as a photocatalyst, 19% of the light L is discarded by reflection and does not contribute to photolysis. Therefore, as long as an anatase film is used as a photocatalyst, 19% of light has a drawback that it does not contribute to photodecomposition in principle.

【0014】図17は従来の光源物品40のアナターゼ
膜70における光透過率の低下の説明図である。この光
源物品40は蛍光灯を示し、ガラス管42の内面側に蛍
光体層44を備え、外面側にアナターゼ膜70が形成さ
れている。
FIG. 17 is an explanatory view of a decrease in light transmittance in the anatase film 70 of the conventional light source article 40. The light source article 40 represents a fluorescent lamp, and includes a phosphor layer 44 on the inner surface side of a glass tube 42 and an anatase film 70 on the outer surface side.

【0015】中空部46の放電により発生した紫外線は
蛍光体層44を励起して蛍光を発生する。蛍光体層44
で発光した光Lはガラス管42及びアナターゼ膜70を
透過して大気中に放射される。
The ultraviolet rays generated by the discharge of the hollow portion 46 excite the phosphor layer 44 to generate fluorescence. Phosphor layer 44
The light L emitted in (1) passes through the glass tube 42 and the anatase film 70 and is emitted into the atmosphere.

【0016】光Lはガラス管表面42aとアナターゼ膜
表面70aで反射されるが、光分解はアナターゼ膜70
で行なわれるから、ガラス管表面42aにおける反射が
大きいと、光分解効率を低下させる原因となる。
The light L is reflected by the surface 42a of the glass tube and the surface 70a of the anatase film, but photolysis is performed by the anatase film 70.
Therefore, if the reflection on the surface 42a of the glass tube is large, the efficiency of photolysis is reduced.

【0017】ガラス管表面42aの反射率Rは、ガラス
管42の屈折率nとアナターゼ膜70の屈折率n
用いてフレネルの反射公式で計算できる。n=1.5
とn =2.52を用いると、R=0.064が得られ
る。従って、蛍光の約6%が光分解に寄与しないことが
分る。
The reflectance R of the glass tube surface 42a is
Refractive index n of tube 421And the refractive index n of the anatase film 70TwoTo
It can be calculated using the Fresnel reflection formula. n1= 1.5
And n Two= 2.52 gives R = 0.064.
It Therefore, about 6% of the fluorescence does not contribute to photolysis.
I understand.

【0018】このように、光触媒としてアナターゼ膜7
0を使用すると、ゾルゲル膜の最終加熱により吸着水が
消失し、更に高温加熱になるとダングリングボンドの消
失により水分吸着が不能化するという重大な欠点があ
る。また、アナターゼの屈折率が大きいために光反射率
Rが大きくなり、有効光量の減少により光分解効率が低
下するというアナターゼ特有の欠点があることが分っ
た。
Thus, the anatase film 7 is used as a photocatalyst.
When 0 is used, there is a serious drawback that the adsorbed water disappears by the final heating of the sol-gel film, and the dangling bond disappears by the further heating at a high temperature so that the water adsorption becomes impossible. Further, it has been found that there is a defect peculiar to anatase that the light reflectance R increases due to the large refractive index of anatase, and the photolysis efficiency decreases due to a decrease in the effective light amount.

【0019】従って、本発明の目的は、物品の表面に形
成する光触媒膜としてアナターゼ膜を使用することを止
め、このアナターゼ膜に替えて、十分な吸着水を保有す
ると同時に、光反射率を低下させて有効光量を増加さ
せ、膜の表面及び内部の全域で光分解が可能な光触媒膜
を形成することにより、環境浄化機能を格段に向上させ
た環境浄化用物品及びその製造方法を提供することであ
る。
Therefore, it is an object of the present invention to stop using an anatase film as a photocatalytic film formed on the surface of an article, and replace the anatase film with sufficient adsorbed water and at the same time reduce the light reflectance. By providing a photocatalyst film capable of photodecomposing on the entire surface and inside of the film by increasing the effective light amount by providing a product for environmental purification having a markedly improved environmental purification function and a manufacturing method thereof. Is.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたもので、その第1の発明は、環境と
接触する物品の表面にシリカゲル膜を形成し、このシリ
カゲル膜は環境と連通する多数の細孔を内部に有してお
り、このシリカゲル膜の表面及び内部に光触媒粒子を均
一に分散固定することにより環境浄化用物品を構成する
ものである。シリカゲル膜は極めて高い親水性の表面を
有しているから、常に表面に存在する吸着水により水酸
イオンを供給でき、水酸ラジカルの生成により高効率に
汚染物質を分解できる。また、シリカゲル膜の屈折率は
ガラスとほぼ同様であり、シリカゲル膜表面における反
射率はアナターゼより格段に低く、殆んどの光を光触媒
分解に利用できる。更に、光触媒粒子をシリカゲル膜の
表面及び内部に均一に分散しているから、シリカゲル膜
の表面及び細孔に光触媒粒子が露出し、細孔内部に吸着
された汚染物質を近傍の光触媒粒子により効果的に分解
できる。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the first invention thereof is to form a silica gel film on the surface of an article which comes into contact with the environment. It has a large number of pores communicating with the inside thereof, and the photocatalyst particles are uniformly dispersed and fixed on the surface and inside of this silica gel membrane to constitute an environmental purification article. Since the silica gel film has an extremely highly hydrophilic surface, it is possible to supply hydroxyl ions by the adsorbed water that is always present on the surface, and it is possible to decompose pollutants with high efficiency by generating hydroxyl radicals. Further, the refractive index of the silica gel film is almost the same as that of glass, and the reflectance on the surface of the silica gel film is significantly lower than that of anatase, and almost all light can be used for photocatalytic decomposition. Furthermore, since the photocatalyst particles are uniformly dispersed on the surface and inside of the silica gel film, the photocatalyst particles are exposed on the surface and the pores of the silica gel film, and the contaminants adsorbed inside the pores are more effective by the neighboring photocatalyst particles. Can be decomposed.

【0021】第2の発明は、光触媒粒子としてルチル型
二酸化チタン粒子の表面に少なくとも金属超微粒子を担
持させた金属超微粒子担持光触媒を用いるから、ルチル
のギャップエネルギー特性により紫外線だけでなく青色
可視光も光分解に利用でき、紫外線灯と同様に太陽光に
よる光分解も可能になる。また金属超微粒子を担持する
ことによりルチル中に生じた電子を量子効果により金属
超微粒子表面に効率的に移送でき、汚染物質の高効率分
解が可能になる。
The second invention uses a metal ultrafine particle-supporting photocatalyst in which at least metal ultrafine particles are supported on the surface of rutile-type titanium dioxide particles as the photocatalyst particles. Therefore, not only ultraviolet rays but also blue visible light is caused by the gap energy characteristic of rutile. Can also be used for photolysis, and can be photolyzed by sunlight as well as UV lamps. Further, by supporting the ultrafine metal particles, the electrons generated in rutile can be efficiently transferred to the surface of the ultrafine metal particles by the quantum effect, and the pollutants can be decomposed with high efficiency.

【0022】第3の発明は、シリコンアルコキシドと水
をアルコールに加えてシラノ−ル溶液を調製し、このシ
ラノ−ル溶液を常温に保持して加水分解と縮重合反応に
より無数のシリカゾル粒子を成長させてシリカゾル液を
形成し、このシリカゾル液と光触媒粉末を適当な溶媒に
添加して常温で混合熟成させて光触媒シリカゾル液を形
成するから、シリカゾル液の中に光触媒粒子を均一に分
散させることができる。この光触媒シリカゾル液を物品
の表面に塗布して光触媒シリカゾル膜を形成すると、光
触媒シリカゾル膜の表面及び内部に光触媒粒子を均一に
分散した状態を形成できる。更に、この物品を常温に保
持して光触媒シリカゾル膜を光触媒シリカゲル膜にまで
熟成させるから、全工程の常温操作によりシリカゲル膜
の表面には化学吸着水と物理吸着水が大量に存在し、水
酸ラジカルの形成によるシリカゲル膜の光触媒分解力を
確実に確保できる環境浄化用物品が提供される。
A third invention is to prepare a silanol solution by adding silicon alkoxide and water to alcohol, and to hold this silanol solution at room temperature to grow innumerable silica sol particles by hydrolysis and polycondensation reaction. To form a silica sol liquid, and the silica sol liquid and photocatalyst powder are added to a suitable solvent and mixed and aged at room temperature to form a photocatalytic silica sol liquid, so that the photocatalyst particles can be uniformly dispersed in the silica sol liquid. it can. When this photocatalyst silica sol liquid is applied to the surface of an article to form a photocatalyst silica sol film, photocatalyst particles can be uniformly dispersed on the surface and inside of the photocatalyst silica sol film. Further, since the photocatalytic silica sol film is aged to the photocatalytic silica gel film while keeping this article at room temperature, a large amount of chemically adsorbed water and physically adsorbed water are present on the surface of the silica gel film due to the operation at room temperature in all steps. Provided is an article for environmental purification, which can surely secure the photocatalytic decomposition power of a silica gel film due to the formation of radicals.

【0023】第4の発明は、ルチル型二酸化チタン粒子
の表面に少なくとも金属超微粒子を担持させた金属超微
粒子担持光触媒を光触媒粒子として用いるから、環境浄
化用物品の表面に金属超微粒子担持光触媒粒子を均一に
分散固定したシリカゲル膜を形成でき、ルチルにより紫
外線だけでなく青色可視光も光分解に利用でき、紫外線
灯のみならず太陽光も光源とする光分解が可能になる。
また金属超微粒子を担持するからその量子効果により、
汚染物質の高速分解が可能な環境浄化用物品のゾルゲル
製造方法が提供される。
In the fourth aspect of the present invention, since the photocatalysts carrying metal ultrafine particles in which at least metal ultrafine particles are carried on the surfaces of rutile type titanium dioxide particles are used as photocatalyst particles, the photocatalyst particles carrying ultrafine metal particles are provided on the surface of the article for environmental purification. It is possible to form a silica gel film in which is uniformly dispersed and fixed, and by rutile, not only ultraviolet rays but also blue visible light can be used for photolysis, and not only ultraviolet rays but also sunlight can be photolyzed.
Also, because it carries ultrafine metal particles, its quantum effect
Provided is a method for producing a sol-gel for an environmental purification article that is capable of rapidly decomposing pollutants.

【0024】第5の発明は、物品として、光源、光源の
笠、建物、構造物、無機繊維、又は無機繊維製品が利用
でき、これらの物品の表面に光触媒シリカゲル膜を形成
することによって、各種物品の通常価値に光分解力の高
付加価値を加えることができる。
In the fifth invention, a light source, a shade of a light source, a building, a structure, an inorganic fiber, or an inorganic fiber product can be used as an article, and various kinds can be obtained by forming a photocatalytic silica gel film on the surface of these articles. A high added value of photolytic power can be added to the ordinary value of an article.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】本発明者らは、金属超微粒子担持
光触媒粒子を吸着材の表面に担持させれば、吸着材が環
境中の汚染物質粒子を表面に吸着し、この汚染物質粒子
を金属超微粒子担持光触媒により強力に光触媒分解でき
るであろうとの着想を得た。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors have found that when the photocatalyst particles carrying ultrafine metal particles are supported on the surface of the adsorbent, the adsorbent adsorbs pollutant particles in the environment on the surface, The idea was that the photocatalyst supporting ultrafine metal particles could be strongly decomposed by photocatalyst.

【0026】最初に、吸着材として活性炭素繊維を使用
する発明をなし、特開昭11−47611号としてこれ
を公開した。しかし、活性炭素繊維から布帛を形成し、
この布帛を物品に収納したり、表面に貼着する技術が必
要となり、しかも活性炭素繊維は黒色であるから光を透
過しないという問題があった。
First, an invention using activated carbon fiber as an adsorbent was made, and this was disclosed as Japanese Patent Laid-Open No. 11-47611. However, forming a fabric from activated carbon fiber,
There has been a problem that a technique for housing this cloth in an article or attaching it to the surface is required, and the activated carbon fiber is black and does not transmit light.

【0027】次に、吸着材に透明性を確保するために鋭
意検討し、透明吸着材として高機能性ポーラスガラスを
導入する発明をなし、これを特開昭11−262672
号として公開した。このポーラスガラスは高ケイ酸ガラ
スの中間体として形成されるもので、SiOに少量の
やAlやNaOを添加してホウケイ酸
ガラスとし、これを熱処理してSiOからなる不溶相
とBやAl やNaOからなる可溶相に分
相させる。酸処理により可溶相を溶出させると、可溶相
空間を連続細孔とするポーラスガラスが完成される。
Next, the adsorbent is sharpened to ensure transparency.
We carefully examined high-performance porous glass as a transparent adsorbent.
The invention to be introduced has been made, and is disclosed in JP-A-11-262672.
Published as an issue. This porous glass is made of high-silicate glass
It is formed as an intermediate product ofTwoA small amount of
BTwoOThreeAnd AlTwoOThreeAnd NaTwoBorosilicate by adding O
Glass, heat-treated to make SiOTwoInsoluble phase consisting of
And BTwoOThreeAnd AlTwoO ThreeAnd NaTwoDivided into soluble phase consisting of O
Make them share. When the soluble phase is eluted by acid treatment, the soluble phase
Porous glass having spaces as continuous pores is completed.

【0028】ポーラスガラスは細孔を有する透明吸着材
として良好であるが、溶融処理をするために表面吸着水
が全て蒸発してしまい、表面や細孔中で水酸ラジカルを
生成することが難しくなる。しかも、溶融処理による光
触媒の変質を防止するためには、金属超微粒子担持光触
媒粒子をポーラスガラスの表面に後処理で付着させる方
法しか存在しない。従って、金属超微粒子担持光触媒粒
子をポーラスガラス膜の表面に付着させることはできる
が、細孔の内部に均一に分散させることは不可能であ
る。つまり、金属超微粒子担持光触媒粒子がポーラスガ
ラス膜の内部に存在しないために、細孔中に吸着された
汚染物質は分解され難く、光触媒力がそれだけ低下する
ことになる。
Porous glass is good as a transparent adsorbent having pores, but since the surface-adsorbed water is completely evaporated due to the melting treatment, it is difficult to generate hydroxyl radicals on the surface and pores. Become. Moreover, in order to prevent alteration of the photocatalyst due to the melting treatment, there is only a method of attaching the ultrafine metal particle-supported photocatalyst particles to the surface of the porous glass by post-treatment. Therefore, although the photocatalyst particles supporting ultrafine metal particles can be attached to the surface of the porous glass film, they cannot be uniformly dispersed inside the pores. That is, since the ultrafine metal particle-supported photocatalyst particles do not exist inside the porous glass film, the contaminants adsorbed in the pores are hard to be decomposed, and the photocatalytic force is reduced accordingly.

【0029】本発明では、ポーラスガラス膜に替えてシ
リカゲル膜を用いることにより、上記の全ての欠点を克
服することに成功したものである。シリカゾルゲル法は
公知の方法であるが、本発明は従来のシリカゾルゲル法
と以下の点で大きく異なっている。
The present invention succeeds in overcoming all of the above-mentioned drawbacks by using a silica gel film instead of the porous glass film. The silica sol-gel method is a known method, but the present invention is greatly different from the conventional silica sol-gel method in the following points.

【0030】第1に、本発明では、シリカゾル液の段階
で光触媒粒子を混合分散して物品表面に膜形成するか
ら、シリカゲル膜の内部及び表面に均一に光触媒粒子を
分散させることができる。従って、シリカゲル膜の表面
にも内部の細孔にも光触媒粒子が均一に分散状に露出し
ている。
First, in the present invention, since the photocatalyst particles are mixed and dispersed at the stage of the silica sol liquid to form a film on the surface of the article, the photocatalyst particles can be uniformly dispersed inside and on the surface of the silica gel film. Therefore, the photocatalyst particles are uniformly dispersed and exposed on both the surface of the silica gel film and the pores inside.

【0031】汚染物質は表面から吸着されるが、表面に
付着するだけでなく、内部の無数の細孔中に吸着されて
ゆく。細孔に吸着された汚染物質に対しては内部に分散
された光触媒粒子が光分解作用を発揮し、表面に吸着さ
れた汚染物質に対しては表面の光触媒粒子が光分解作用
を発揮して、総合的に効率的な光分解が実現できる。
Contaminants are adsorbed from the surface, but not only adhere to the surface but are adsorbed in the numerous pores inside. For the pollutants adsorbed in the pores, the photocatalyst particles dispersed inside exert the photolytic action, and for the contaminants adsorbed on the surface, the photocatalyst particles on the surface exert the photolytic action. , Comprehensively efficient photolysis can be realized.

【0032】第2に、公知のシリカゾルゲル法では、乾
燥シリカゲル膜を最終的に数100℃で加熱することに
よってガラス膜化処理を行なっている。本発明ではゾル
ゲル工程を全て常温雰囲気の中で行ない、加熱処理を一
切行なわないから、シリカゲル膜の表面及び細孔中に吸
着水が大量に残留する。この吸着水の存在により水酸ラ
ジカルが有効に生成され、光分解過程が効率的に進行す
る。
Secondly, in the known silica sol-gel method, the dried silica gel film is finally heated at several 100 ° C. to perform the vitrification treatment. In the present invention, since the sol-gel process is all performed in a normal temperature atmosphere and no heat treatment is performed, a large amount of adsorbed water remains on the surface and pores of the silica gel membrane. Due to the presence of this adsorbed water, hydroxyl radicals are effectively generated, and the photolysis process proceeds efficiently.

【0033】本発明におけるシリカゲル膜は、常温、即
ち室温で表面及び内部の硬化乾燥が行なわれるが、得ら
れるシリカゲル膜は6Hの鉛筆の芯で引っ掻いても剥が
れない程度の硬度を有する。この程度の硬度を有すれ
ば、実用上全く支障が無く、環境浄化用物品として通常
程度の使用に耐えることができる。
The silica gel film of the present invention is hardened and dried at room temperature, that is, at room temperature. The silica gel film obtained has a hardness such that it cannot be peeled off even when scratched with a pencil lead of 6H. With a hardness of this level, there is no problem in practical use, and it can withstand normal use as an environmental purification article.

【0034】以下に、本発明に係る環境浄化用物品及び
そのゾルゲル製造方法の実施形態を添付する図面に従っ
て詳細に説明する。
Embodiments of the environmental purification article and the sol-gel manufacturing method thereof according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0035】図1は本発明に係る環境浄化用物品の概略
説明用の断面図である。物品2は光触媒シリカゲル膜4
が形成される全ての物品を代表し、動産・不動産を問わ
ない。例えば、光源のガラス管、光源の笠、建物の外壁
面や屋上、タイルや陶磁器、各種商品の外側表面や内側
表面、橋や高速道路の橋脚や外壁、無機繊維、又は無機
繊維製品、その他光触媒で表面が分解されない全ての物
品が本発明の物品に包含される。一般に、プラスチック
スのような有機物質から形成される物品は長時間を要し
て光分解されるが、短時間であれば光分解の影響が無い
ので、このような場合には有機物品も本発明の物品に包
含される。
FIG. 1 is a sectional view for schematically explaining the environmental purification article according to the present invention. Article 2 is photocatalytic silica gel film 4
Represents all the goods that are formed, regardless of real estate or real estate. For example, glass tubes of light sources, shades of light sources, outer wall surfaces and roofs of buildings, tiles and ceramics, outer and inner surfaces of various products, piers and outer walls of bridges and highways, inorganic fibers, or inorganic fiber products, and other photocatalysts. All articles whose surface is not decomposed by are included in the article of the present invention. In general, articles made of organic materials such as plastics are photolyzed over a long period of time, but since there is no effect of photolysis for a short period of time, in such a case, the organic articles are also used. Included in the inventive article.

【0036】物品表面2aには光触媒シリカゲル膜4が
膜形成されており、この光触媒シリカゲル膜4はシリカ
ゲル膜6の表面及び内部に多数の光触媒粒子8が均一に
分散固定されている。
A photocatalyst silica gel film 4 is formed on the article surface 2a, and a large number of photocatalyst particles 8 are uniformly dispersed and fixed on the surface and inside of the silica gel film 6.

【0037】後述するシラノ−ル溶液は加水分解を受け
るとSi(OH)が形成され、更に縮重合を介してSi
の形成とSiOの相互結合によりシリカゾル1次
粒子10が形成される。このシリカゾル1次粒子10は
時間経過と共に相互に結合して点線で囲われたシリカゾ
ル2次粒子12が形成される。
When the silanol solution to be described later is hydrolyzed, Si (OH) 4 is formed, and Si (OH) 4 is further formed through polycondensation.
The silica sol primary particles 10 are formed by the formation of O 2 and the mutual coupling of SiO 2 . The silica sol primary particles 10 are bonded to each other over time to form silica sol secondary particles 12 surrounded by a dotted line.

【0038】シリカゾル1次粒子10の中には図示しな
い小さな1次粒子細孔が存在するが、シリカゾル2次粒
子12の中にも2次粒子細孔12aが形成されている。
シリカゾル2次粒子12が相互に結合してネットワーク
を形成すると、無数の細孔14が形成され、この細孔1
4は複雑に入り組みながら環境(例えば、大気や液体)
と連通している。この細孔14と光触媒シリカゲル膜表
面に環境中の汚染物質や有害物質が吸着される。
Although the silica sol primary particles 10 have small primary particle pores (not shown), the silica sol secondary particles 12 also have secondary particle pores 12a.
When the silica sol secondary particles 12 are bonded to each other to form a network, innumerable pores 14 are formed.
4 is a complicated and complicated environment (for example, air or liquid)
Is in communication with. Environmental contaminants and harmful substances are adsorbed on the pores 14 and the surface of the photocatalyst silica gel film.

【0039】本発明で用いられるシリカゾルゲル法で
は、加熱処理は行なわれず、常温(室温)で熟成される
から、2次粒子細孔12aや細孔14は比較的大きく形
成される。従って、これらの2次粒子細孔12aや細孔
14の中には大量の汚染物質や有害物質を吸着できる。
また、加熱処理を行なわないので、光触媒分解に必要な
水分が膜表面18や細孔14の表面に大量に吸着されて
おり、この水分子の分解により形成される水酸ラジカル
により効率的な光触媒分解を行うことができる。
In the silica sol-gel method used in the present invention, the heat treatment is not performed and the aging is performed at room temperature (room temperature), so that the secondary particle pores 12a and the pores 14 are formed relatively large. Therefore, a large amount of contaminants and harmful substances can be adsorbed in the secondary particle pores 12a and pores 14.
Further, since no heat treatment is carried out, a large amount of water necessary for the photocatalytic decomposition is adsorbed on the membrane surface 18 and the surfaces of the pores 14, and the hydroxyl radical formed by the decomposition of this water molecule makes the photocatalyst more efficient. Decomposition can be done.

【0040】光触媒シリカゲル膜4の表面18は多数の
膜表面凹部16を有し、前記細孔14や膜表面凹部16
その他の微細空間には無数の光触媒粒子8が分散固定さ
れている。光触媒粒子8はシリカゾル液に投入されて均
一に混合されるから、シリカゲル膜6の中に光触媒粒子
8は均一に分散されることになる。この均一分散によ
り、光触媒粒子8はシリカゲル膜表面18よりもシリカ
ゲル膜6の中に圧倒的に多く存在することが分かる。従
って、本発明ではシリカゲル膜6の内部における光触媒
分解が重要な作用を行なう。
The surface 18 of the photocatalytic silica gel film 4 has a large number of film surface recesses 16, and the pores 14 and the film surface recesses 16 are formed.
Innumerable photocatalyst particles 8 are dispersed and fixed in other fine spaces. Since the photocatalyst particles 8 are put into the silica sol liquid and uniformly mixed, the photocatalyst particles 8 are uniformly dispersed in the silica gel film 6. Due to this uniform dispersion, it can be seen that the photocatalyst particles 8 are predominantly present in the silica gel film 6 more than in the silica gel film surface 18. Therefore, in the present invention, the photocatalytic decomposition inside the silica gel film 6 plays an important role.

【0041】環境中の汚染物質粒子が細孔14や表面1
8に吸着される。また光触媒シリカゲル膜4に環境や物
品2を介して光照射が行なわれると、光触媒粒子により
やOH・が形成され、これらのO やOH・が
細孔14や膜表面18を移動し、吸着された汚染物質粒
子を分解処理してゆく。
The pollutant particles in the environment are the pores 14 and the surface 1.
Adsorbed on 8. In addition, the photocatalyst silica gel film 4 is
When light is irradiated through the product 2, the photocatalyst particles cause
OTwo And OH. Are formed and these OTwo Or OH
Adsorbed contaminant particles that have moved through the pores 14 and the membrane surface 18
Decompose the child.

【0042】光触媒粒子8としては、本発明者等が特開
平10−146531号において既に公開している金属
超微粒子担持光触媒粒子が好適である。図1には、この
金属超微粒子担持光触媒粒子が光触媒粒子8として示さ
れており、ルチル粒子8aに1個以上の金属超微粒子8
bが担持されている状態が示されている。
As the photocatalyst particles 8, ultrafine metal particle-supported photocatalyst particles which the present inventors have already disclosed in JP-A-10-146531 are suitable. In FIG. 1, the photocatalyst particles carrying the ultrafine metal particles are shown as photocatalyst particles 8. One or more ultrafine metal particles 8 are added to the rutile particles 8a.
The state in which b is carried is shown.

【0043】金属超微粒子8bは粒径が約1〜5nmの
大きさの金属粒子で、ルチル粒子8aと強固に結合して
構成されている。ルチル粒子8aはギャップエネルギー
が3.05eVの金属酸化物半導体で、紫外線は勿論、
青色可視光によっても励起される特徴がある。
The ultrafine metal particles 8b are metal particles having a particle size of about 1 to 5 nm, and are firmly bonded to the rutile particles 8a. The rutile particles 8a are metal oxide semiconductors having a gap energy of 3.05 eV, and of course ultraviolet rays,
It is also characterized by being excited by blue visible light.

【0044】金属超微粒子8bの粒径が1〜5nmと超
微小であるため、ルチル粒子8aと金属超微粒子8bの
波動関数は量子的に共鳴トンネリング状態にあると考え
られる。このルチル粒子が光照射を受けると、光励起に
より電子と正孔が生成され、電子はこの共鳴トンネリン
グによって直ちに金属超微粒子8bへと移送され、O
をO へと還元する。同時に、正孔はルチル粒子8a
の表面でOHを酸化してOH・を生成する。このよう
にして、光照射により効率的に光分解に有効なO
OH・が生成されることができる。
The ultrafine metal particles 8b have a particle size of 1 to 5 nm
Since it is minute, the rutile particles 8a and the ultrafine metal particles 8b are
The wave function is considered to be in a quantum resonant tunneling state
To be When these rutile particles are exposed to light, they are excited by light.
Electrons and holes are generated by the
Immediately transferred to the ultrafine metal particles 8b by Two
OTwo Reduce to. At the same time, holes are rutile particles 8a.
On the surface ofIs oxidized to produce OH. like this
And the effective O for effective photolysisTwo When
OH. Can be generated.

【0045】この光触媒粒子8が細孔14の中に分散し
ておれば、生成されたO とOH・が細孔14を移動
し、細孔14の中に吸着された汚染有機物質を次々と分
解してゆく。従って、本発明では光触媒粒子8をシリカ
ゾルゲル法と組み合わせることで、光触媒粒子8をシリ
カゲル膜6の中に均一に分散することに成功したもので
ある。
If the photocatalyst particles 8 are dispersed in the pores 14, the produced O 2 and OH · move through the pores 14 and the polluted organic substances adsorbed in the pores 14 are removed. It decomposes one after another. Therefore, in the present invention, by combining the photocatalyst particles 8 with the silica sol-gel method, the photocatalyst particles 8 have been successfully dispersed in the silica gel film 6.

【0046】図2は本発明に係る環境浄化用物品のゾル
ゲル製造方法を示す工程図である。ステップm1ではシ
ラノ−ル溶液の調整が行なわれる。シラノ−ル溶液はシ
リコンアルコキシドと、加水分解用の水と、均質溶液調
製用のアルコールと、反応触媒用の酸を混合して調製さ
れる。
FIG. 2 is a process chart showing a method for producing a sol-gel for an environmental purification article according to the present invention. In step m1, the silanol solution is adjusted. The silanol solution is prepared by mixing silicon alkoxide, water for hydrolysis, alcohol for preparing a homogeneous solution, and acid for reaction catalyst.

【0047】シリコンアルコキシドはSi(OR)の一
般式で表され、Rはアルキル基であえる。例えば、Si
(OC):テトラエトキシシラン(エチルシリケ
ート)やSi(OCH):テトラメトキシシラン(メ
チルシリケート)等が利用できる。また、溶媒であるア
ルコールには、例えばメタノールやエタノールがあり、
触媒用の酸には塩酸、硝酸、硫酸、酢酸、フッ酸などが
利用できる。
The silicon alkoxide is represented by the general formula of Si (OR) n , and R may be an alkyl group. For example, Si
(OC 2 H 5) 4: tetraethoxysilane (ethyl silicate) and Si (OCH 3) 4: tetramethoxysilane (methyl silicate) and the like can be used. Further, alcohol as a solvent includes, for example, methanol and ethanol,
As the acid for the catalyst, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, acetic acid, hydrofluoric acid, etc. can be used.

【0048】ステップm2では、このシラノ−ル溶液を
24時間だけ常温で放置熟成する。この結果、m3でシ
リカゾル液が形成される。この反応過程は2段階反応
で、第1段反応は下式の加水分解である。 nSi(OC)+4nHO→nSi(OH)
4nCOH
In step m2, the silanol solution is left to age at room temperature for 24 hours. As a result, a silica sol liquid is formed at m3. This reaction process is a two-step reaction, and the first-step reaction is the following hydrolysis. nSi (OC 2 H 5 ) 4 +4 nH 2 O → nSi (OH) 4 +
4nC 2 H 5 OH

【0049】第2段反応は、下式のSi(OH)の縮重
合反応である。 nSi(OH)→nSiO+2nHO SiO分子が相互に結合してシリカゾル粒子が形成さ
れる。このシリカゾル粒子はシリカゾル1次粒子10と
考えられる。
The second stage reaction is a polycondensation reaction of Si (OH) 4 represented by the following formula. The nSi (OH) 4 → nSiO 2 + 2nH 2 O SiO 2 molecules are bonded to each other to form silica sol particles. The silica sol particles are considered to be silica sol primary particles 10.

【0050】m4で、シリカゾル液に光触媒粉末を添加
して、m5にて12時間以上ボールミルで混合攪拌す
る。ボールミルにかけることにより均一な粒径のシリカ
ゾル粒子が形成でき、光触媒シリカゾル液を形成(m
6)することができる。この段階のシリカゾル粒子はシ
リカゾル2次粒子12と考えられる。
At m4, the photocatalyst powder is added to the silica sol liquid, and the mixture is stirred at m5 for 12 hours or more with a ball mill. By applying a ball mill, silica sol particles with a uniform particle size can be formed, and a photocatalytic silica sol liquid is formed (m
6) Can be done. The silica sol particles at this stage are considered to be silica sol secondary particles 12.

【0051】m7にて光触媒シリカゾル液を物品の表面
に膜形成する。膜形成方法には、ディッピング法、スピ
ンコート法、刷毛法、印刷法など種々の方法が採用でき
る。蛍光灯などの光源ではディッピング法が効率的であ
り、引き上げた後、5分間ほど回転乾燥(m8)して余
分なシリカゾル液を除去する。その結果、物品の表面に
光触媒シリカゾル膜を形成(m9)することができる。
At m7, the photocatalytic silica sol liquid is formed into a film on the surface of the article. Various methods such as a dipping method, a spin coating method, a brush method, and a printing method can be adopted as the film forming method. The dipping method is efficient with a light source such as a fluorescent lamp, and after pulling up, spin drying (m8) for about 5 minutes to remove excess silica sol liquid. As a result, a photocatalytic silica sol film can be formed (m9) on the surface of the article.

【0052】光触媒シリカゾル膜を形成した物品を12
時間だけ常温で放置して光触媒シリカゾル膜を熟成(m
10)すると、シリカゾル粒子が相互にネットワークを
形成しながら膜構造が形成され、次第に乾燥しながら硬
度を増して光触媒シリカゲル膜(m11)が形成され
る。
The photocatalytic silica sol film-formed article 12
Aging the photocatalytic silica sol film by leaving it at room temperature for a period of time (m
10) Then, a film structure is formed while silica sol particles form a network with each other, and the hardness is increased while being gradually dried to form a photocatalytic silica gel film (m11).

【0053】最後に、触媒として使用した残留塩酸を水
洗(m12)して除去し、光触媒シリカゲル膜が完成
(m13)される。この段階のシリカゲル膜は図1に示
される光触媒シリカゲル膜4である。この光触媒シリカ
ゲル膜4はシリカゲル膜6の中に光触媒粒子8が均一に
分散固定されて形成される。シラノール溶液に触媒とし
て酸を使用しない場合には、m12の水洗工程は不要で
ある。
Finally, the residual hydrochloric acid used as a catalyst is washed with water (m12) and removed to complete a photocatalytic silica gel membrane (m13). The silica gel film at this stage is the photocatalytic silica gel film 4 shown in FIG. The photocatalyst silica gel film 4 is formed by uniformly dispersing and fixing photocatalyst particles 8 in a silica gel film 6. If an acid is not used as a catalyst in the silanol solution, the m12 washing step is unnecessary.

【0054】図3は本発明に係るシリカゾルゲル工程に
おける粒子の成長状態図である。シリカゾルゲル法はシ
ラノ−ル溶液20から出発し、シリカゾル1次粒子10
が形成された段階で光触媒粒子8を投入する。
FIG. 3 is a particle growth state diagram in the silica sol-gel process according to the present invention. The silica sol-gel method starts with a silanol solution 20 and uses silica sol primary particles 10
The photocatalyst particles 8 are introduced at the stage where the particles are formed.

【0055】この光触媒を混入したシリカゾル液を混合
攪拌しながら熟成すると、シリカゾル2次粒子12が形
成され、その間に光触媒粒子8が分散状に組み込まれて
ゆく。更にネットワークを形成しながら、シリカゲル膜
6の中に光触媒粒子8が均一に分散された光触媒シリカ
ゲル膜4が完成される。
When the silica sol liquid containing the photocatalyst is mixed and aged while being agitated, the secondary particles of the silica sol 12 are formed, and the photocatalyst particles 8 are dispersed in the meantime. Further, while forming a network, the photocatalyst silica gel film 4 in which the photocatalyst particles 8 are uniformly dispersed in the silica gel film 6 is completed.

【0056】図4は光触媒シリカゲル膜4の概略平面図
である。光触媒シリカゲル膜4には多数の膜表面凹部1
6が散在し、これらの膜表面凹部16の中に光触媒粒子
8が均一に分散されている。光触媒粒子8としてルチル
粒子8aに金属超微粒子8bが担持された金属超微粒子
担持光触媒粒子が使用されている。
FIG. 4 is a schematic plan view of the photocatalytic silica gel film 4. The photocatalyst silica gel film 4 has a large number of film surface recesses 1
6 are scattered, and photocatalyst particles 8 are uniformly dispersed in these film surface concave portions 16. As the photocatalyst particles 8, ultrafine metal particles-supported photocatalyst particles in which ultrafine metal particles 8b are supported on rutile particles 8a are used.

【0057】図5は本発明に係る光触媒シリカゲル膜表
面の吸着水の説明図である。本発明のシリカゾルゲル法
は、全ての工程が常温下で処理される点に特徴を有する
から、光触媒シリカゲル膜4の表面には大量の吸着水が
存在している。
FIG. 5 is an explanatory view of adsorbed water on the surface of the photocatalytic silica gel film according to the present invention. Since the silica sol-gel method of the present invention is characterized in that all steps are processed at room temperature, a large amount of adsorbed water is present on the surface of the photocatalytic silica gel film 4.

【0058】水分子はHとOHに解離し、OH
Siに結合し、HはOに結合し、この化学結合層が化
学吸着水層22aを形成する。次に、このOHやH
にH Oが水素結合により次々と結合して物理吸着水層
22bを形成する。従って、本発明の光触媒シリカゲル
膜4には大量の水分子が存在するから、光触媒に必要な
水酸ラジカルが豊富に形成される。
Water molecule is H+And OHDissociates into OHIs
Bonded to Si, H+Binds to O, and this chemical bond layer becomes
The adsorbed water layer 22a is formed. Next, this OHAnd H+
To H TwoPhysically adsorbed water layer where O is bonded one after another by hydrogen bond
22b is formed. Therefore, the photocatalytic silica gel of the present invention
Since a large amount of water molecules exist in the membrane 4, it is necessary for the photocatalyst.
Hydroxyl radicals are abundantly formed.

【0059】図6は本発明に係る板状物品における光透
過を説明する断面図である。物品2は光触媒用に用いら
れる全ての物品を包含し、その中でも板状をなす物品を
板状物品30と呼ぶ。この板状物品30の表面に光触媒
シリカゲル膜4が形成されている。この光触媒シリカゲ
ル膜4はシリカゲル膜6の中に光触媒粒子8を分散して
構成されている。この板状物品30は光透過性がないか
ら、光触媒シリカゲル膜4の表面から光照射を受ける。
FIG. 6 is a sectional view for explaining light transmission in the plate-like article according to the present invention. The article 2 includes all articles used for photocatalyst, and the article having a plate shape among them is referred to as a plate article 30. The photocatalytic silica gel film 4 is formed on the surface of the plate-shaped article 30. The photocatalyst silica gel film 4 is formed by dispersing photocatalyst particles 8 in a silica gel film 6. Since the plate-like article 30 has no light transmitting property, it is irradiated with light from the surface of the photocatalytic silica gel film 4.

【0060】シリカゲル膜6の中には無数の細孔14が
形成されており、この細孔14の中に露出するように光
触媒粒子8が分布している。光Lが照射されると、光触
媒シリカゲル膜表面18で一部の光が反射され、残余の
光が光触媒シリカゲル膜4の中を透過し、細孔14に吸
着された汚染有機物質を分解する。表面に達した光は光
触媒シリカゲル膜4で再び一部反射されて環境中に透過
して行く。
Innumerable pores 14 are formed in the silica gel film 6, and the photocatalyst particles 8 are distributed so as to be exposed in the pores 14. When the light L is irradiated, a part of the light is reflected by the surface 18 of the photocatalyst silica gel film, and the remaining light is transmitted through the photocatalyst silica gel film 4 to decompose the polluted organic substance adsorbed in the pores 14. The light that reaches the surface is partially reflected again by the photocatalytic silica gel film 4 and passes through the environment.

【0061】光Lの反射率Rはフレネルの反射公式R=
{(n−n)/(n+n)}で計算される。大気の
屈折率n=1、光触媒シリカゲル膜の屈折率n
1.5(ガラスと略同じ)を用いると、R=0.04と
なる。つまり、光Lの96%が光触媒シリカゲル膜4の
中に透過して光分解を行うことができ、アナターゼ膜の
81%と比較すれば遥かに改善されていることが理解で
きる。この理由は、シリカゲル膜がガラスとほぼ同じ小
さな屈折率しか持たないことである。
The reflectance R of the light L is the Fresnel reflection formula R =
It is calculated by {(n 1 −n 2 ) / (n 1 + n 2 )} 2 . Atmospheric refractive index n 1 = 1 and photocatalytic silica gel film refractive index n 2 =
Using 1.5 (substantially the same as glass), R = 0.04. In other words, it can be understood that 96% of the light L can be transmitted through the photocatalytic silica gel film 4 and photodecomposed, which is far better than 81% of the anatase film. The reason for this is that silica gel films have a small index of refraction that is about the same as glass.

【0062】図7は本発明に係る光源物品における光透
過を説明する断面図である。この実施形態では、物品2
として蛍光灯・ランプその他の光源が用いられ、光源の
光照射用ガラス管の表面に光触媒シリカゲル膜4を形成
している。
FIG. 7 is a sectional view for explaining light transmission in the light source article according to the present invention. In this embodiment, the article 2
A light source such as a fluorescent lamp or a lamp is used as the light source, and the photocatalytic silica gel film 4 is formed on the surface of the glass tube for light irradiation of the light source.

【0063】光源物品40では、中空部46を有したガ
ラス管42の内面に蛍光膜44が形成され、ガラス管4
2の外面に光触媒シリカゲル膜4が膜形成されている。
図示しない電極に電圧を印加すると、中空部46の放電
で発生した紫外線により蛍光膜44から蛍光が放射され
る。
In the light source article 40, the fluorescent film 44 is formed on the inner surface of the glass tube 42 having the hollow portion 46.
A photocatalytic silica gel film 4 is formed on the outer surface of 2.
When a voltage is applied to an electrode (not shown), fluorescence is emitted from the fluorescent film 44 by the ultraviolet rays generated by the discharge of the hollow portion 46.

【0064】蛍光膜44から放射された光Lはガラス管
42と光触媒シリカゲル膜4を介して環境に放射されて
行く。光Lはガラス管表面42aで一部反射して、残余
の光が光触媒シリカゲル膜4の中を透過し、光触媒反応
を行う。
The light L emitted from the fluorescent film 44 is emitted to the environment via the glass tube 42 and the photocatalytic silica gel film 4. The light L is partly reflected by the glass tube surface 42a, and the remaining light is transmitted through the photocatalytic silica gel film 4 to perform a photocatalytic reaction.

【0065】ガラス管表面42aによる光反射率Rはや
はりフレネルの反射公式で計算される。ガラス管42の
屈折率nは約1.5、光触媒シリカゲル膜4の屈折率
も約1.5であるから、n−n=0より反射率
R=0となる。つまり、光Lの100%が光触媒シリカ
ゲル膜4の内部に透過することが分かる。
The light reflectance R by the glass tube surface 42a is also calculated by the Fresnel reflection formula. Since the refractive index n 1 of the glass tube 42 is about 1.5 and the refractive index n 2 of the photocatalytic silica gel film 4 is also about 1.5, the reflectance R = 0 from n 1 −n 2 = 0. That is, it can be seen that 100% of the light L is transmitted inside the photocatalytic silica gel film 4.

【0066】光触媒シリカゲル膜4の内部及び表面で、
細孔14に吸着された汚染有機物質が光触媒分解され、
その後光触媒シリカゲル膜表面18から光は環境に放射
される。光触媒シリカゲル膜表面18による反射率R
は、シリカゲル膜の屈折率n=1.5と大気の屈折率
=1から、R=0.04となるが、この4%の反射
光は再び光触媒シリカゲル膜4の中に戻って光分解作用
を行うから、損失とはならない。
Inside and on the surface of the photocatalytic silica gel film 4,
The organic contaminants adsorbed in the pores 14 are photocatalytically decomposed,
Then, the light is emitted from the photocatalytic silica gel film surface 18 to the environment. Reflectance R by photocatalytic silica gel film surface 18
Is R = 0.04 from the refractive index n 1 = 1.5 of the silica gel film and the refractive index n 2 = 1 of the atmosphere, but this 4% of the reflected light returns to the photocatalytic silica gel film 4 again. There is no loss due to photolysis.

【0067】[0067]

【実施例】[実施例1:光触媒シリカゲル膜を形成した
板状物品の光触媒効果]図8は本発明に係る板状物品3
0の光触媒効果を確認する試験装置図である。密閉容器
50は容積が17.5リットルのアクリル製デシケータ
で、この密閉容器50の中に150mm×100mmの
試料が水平に置かれている。この試料は、板状物品30
の表面に光触媒シリカゲル膜4を形成したものである。
光触媒粒子は平均粒径20nmのルチル粒子に5重量%
のPtを担持させて形成されている。
EXAMPLES [Example 1: Photocatalytic effect of plate-like article having photocatalyst silica gel film formed thereon] FIG. 8 shows a plate-like article 3 according to the present invention.
It is a test device figure which confirms the photocatalytic effect of 0. The closed container 50 is an acrylic desiccator having a volume of 17.5 liters, and a sample of 150 mm × 100 mm is horizontally placed in the closed container 50. This sample is a plate-shaped article 30.
The photocatalytic silica gel film 4 is formed on the surface of the.
5% by weight of photocatalyst particles in rutile particles with an average particle size of 20 nm
Of Pt is carried.

【0068】板状物品30として、セラミック処理した
アルミ板、白色カラー鋼板、NaOHで表面処理したア
ルミ板の3種類が選ばれた。試料の直上3cm離間して
6Wのランプ54が2本配置された。このランプ54は
東芝製の型式FL6BLの紫外線ランプであり、その紫
外線強度は波長365nmで1.26mW/cmであ
る。
As the plate-like article 30, three types were selected: a ceramic-treated aluminum plate, a white color steel plate, and a surface-treated aluminum plate with NaOH. Two 6 W lamps 54 were placed 3 cm apart directly above the sample. This lamp 54 is a type FL6BL ultraviolet lamp manufactured by Toshiba, and its ultraviolet intensity is 1.26 mW / cm 2 at a wavelength of 365 nm.

【0069】密閉容器50の中にアセトアルデヒドを1
00ppmの濃度で注入し、循環用ファン52で循環さ
せながら、経時的に容器内のガスを採取してガスクロマ
トグラフで濃度測定を行った。
Add 1 part of acetaldehyde into the closed container 50.
Gas was injected into the container at a concentration of 00 ppm and circulated by the circulation fan 52, the gas in the container was sampled with time, and the concentration was measured by a gas chromatograph.

【0070】図9は板状物品を用いた場合のアセトアル
デヒド濃度の時間経過図である。3種類の板状物品の全
ては初期濃度100ppm(t=0)であったが、時間
経過に従って、セラミックコーティング板が最も高速に
分解され、第2が白色カラー鋼板、第3がNaOH処理
アルミ板となった。
FIG. 9 is a time course diagram of acetaldehyde concentration when a plate-like article is used. All of the three types of plate-shaped articles had an initial concentration of 100 ppm (t = 0), but with the passage of time, the ceramic coating plate decomposed at the highest speed, the second was a white color steel plate, and the third was a NaOH-treated aluminum plate. Became.

【0071】分解速度定数kは、セラミックコーティン
グで2.94(1/h)、白色カラー鋼板で2.13、
NaOH処理アルミ板で1.46となった。従って、材
料特性としてはセラミックコーティング板が最も好適で
あると考えられる。
The decomposition rate constant k is 2.94 (1 / h) for the ceramic coating and 2.13 for the white color steel plate,
It became 1.46 for the aluminum plate treated with NaOH. Therefore, the ceramic coated plate is considered to be the most suitable as the material property.

【0072】[実施例2:光触媒シリカゲル膜を形成し
た光源ランプの光触媒効果]図10は本発明に係る光源
物品40の光触媒効果を確認する試験装置図である。密
封容器50の中には光触媒シリカゲル膜4をガラス管4
2の外側表面に膜形成した光源物品40が2本配置され
ている。
Example 2 Photocatalytic Effect of Light Source Lamp Formed with Photocatalytic Silica Gel Film FIG. 10 is a test apparatus diagram for confirming the photocatalytic effect of the light source article 40 according to the present invention. In the sealed container 50, the photocatalytic silica gel film 4 is placed in the glass tube 4.
Two light source articles 40 each having a film formed on its outer surface are arranged.

【0073】光源物品40は冷陰極管で、この表面にデ
ィッピング法で光触媒シリカゲル膜4をゾルゲル形成し
た。この光源物品40は冷陰極管で、3種類の冷陰極管
を用意した。第1は光触媒シリカゲル膜を1層形成した
もの、第2は光触媒シリカゲル膜を2層形成したもの、
及び第3は光触媒シリカゲル膜を3層形成したものであ
る。
The light source article 40 was a cold cathode tube, and the photocatalyst silica gel film 4 was sol-gel formed on this surface by a dipping method. The light source article 40 was a cold cathode tube, and three types of cold cathode tubes were prepared. The first is a photocatalyst silica gel film formed in one layer, the second is a photocatalyst silica gel film formed in two layers,
The third and third are three layers of photocatalytic silica gel film.

【0074】図11は光源物品40を用いた場合のアセ
トアルデヒド濃度と炭酸ガス濃度の時間経過図である。
温度は20℃、相対湿度は60%に調節され、初期濃度
は40ppm(t=0)に調整された。■以外は、t=
0で40ppmより小さくなっているが、光触媒シリカ
ゲル膜にアセトアルデヒドが吸着されるため、空間濃度
が低下したことを示している。
FIG. 11 is a time chart of acetaldehyde concentration and carbon dioxide concentration when the light source article 40 is used.
The temperature was adjusted to 20 ° C., the relative humidity was adjusted to 60%, and the initial concentration was adjusted to 40 ppm (t = 0). Other than (1), t =
Although it is less than 40 ppm at 0, it indicates that the space concentration is lowered because acetaldehyde is adsorbed on the photocatalytic silica gel film.

【0075】アセトアルデヒドの分解に関しては、3回
塗りが最も分解速度が速く、続いて2回塗り、1回塗り
の順番になった。分解速度定数は3回塗りが5.12
(1/h)、2回塗りが3.21(1/h)、1回塗り
が1.97(1/h)となった。アセトアルデヒド濃度
の減衰と逆に、炭酸ガス濃度は次第に増加する。しか
し、炭酸ガス濃度では2回塗りが最も高く、1回塗りと
3回塗りでは必ずしも順序が明瞭ではない。これは炭酸
ガス濃度の測定法に問題があると思われる。
With respect to the decomposition of acetaldehyde, the third coating had the highest decomposition rate, followed by the second coating and the first coating. Decomposition rate constant is 5.12.
(1 / h), the second coating was 3.21 (1 / h), and the first coating was 1.97 (1 / h). Contrary to the decrease in acetaldehyde concentration, the carbon dioxide concentration gradually increases. However, with respect to the carbon dioxide concentration, the second coating is the highest, and the sequence is not always clear between the first coating and the third coating. This seems to be a problem in the method of measuring carbon dioxide concentration.

【0076】[実施例3:光触媒シリカゲル膜を形成し
たガラス繊維製品の光触媒効果]図12は本発明に係る
ガラス繊維製品物品60の光触媒効果を確認する試験装
置図である。試験条件は実施例1とほぼ同様であり、異
なる点を説明する。ランプ55は白色蛍光灯(東芝製、
型式FL6N)で、光量は波長365nmで0.02m
W/cm、波長405nmで1.2mW/cmであ
る。
[Example 3: Photocatalytic effect of glass fiber product formed with photocatalytic silica gel film] FIG. 12 is a test apparatus diagram for confirming the photocatalytic effect of the glass fiber product article 60 according to the present invention. The test conditions are almost the same as in Example 1, and the different points will be described. The lamp 55 is a white fluorescent lamp (made by Toshiba,
Type FL6N), the amount of light is 0.02m at a wavelength of 365nm
W / cm 2 and 1.2 mW / cm 2 at a wavelength of 405 nm.

【0077】ガラス繊維製品物品60はガラス繊維で作
った織物であり、型式H201−C2150は550℃
で40分だけ焼成して表面の不純物を除去したロールブ
ラインド用製品であることを意味している。このガラス
繊維製品物品60にディッピング法で光触媒シリカゲル
膜4を膜形成した。ガラス繊維製品物品60に対する光
触媒シリカゲル膜4の重量比は、1.4%、6.0%及
び11.2%の3種類が用意された。
The glass fiber product article 60 is a woven fabric made of glass fiber, model H201-C2150 is 550 ° C.
It means that it is a product for roll blinds that has been baked for 40 minutes to remove surface impurities. The photocatalyst silica gel film 4 was formed on the glass fiber product article 60 by the dipping method. Three types of weight ratios of the photocatalytic silica gel film 4 to the glass fiber product article 60 were prepared: 1.4%, 6.0%, and 11.2%.

【0078】図13はガラス繊維製品物品60を用いた
場合のアセトアルデヒド濃度の時間経過図である。アセ
トアルデヒド濃度は30分毎にガスクロマトグラフィで
測定され、180分間測定が続けられた。光触媒重量が
大きいほど分解速度が速く、分解速度定数は11.2%
で0.89(1/h)、6.0%で0.53(1/
h)、1.4%で0.13(1/h)であることが分っ
た。
FIG. 13 is a time course diagram of the acetaldehyde concentration when the glass fiber product article 60 is used. The acetaldehyde concentration was measured by gas chromatography every 30 minutes, and the measurement was continued for 180 minutes. The larger the weight of the photocatalyst, the faster the decomposition rate, and the decomposition rate constant is 11.2%.
At 0.89 (1 / h) and 6.0% at 0.53 (1 /
h), 1.4% was found to be 0.13 (1 / h).

【0079】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種
々の変形例・設計変更等をその技術的範囲内に包含する
ものであることは言うまでもない。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications, design changes, etc. within the technical scope of the present invention are included in the technical scope thereof. Needless to say.

【0080】[0080]

【発明の効果】第1の発明によれば、環境と連通する多
数の細孔を内部に有するシリカゲル膜を物品の表面に形
成し、このシリカゲル膜の表面及び内部に光触媒粒子を
均一に分散固定しているから、シリカゲル膜の極めて高
い親水性表面により光分解に必要な水分が十分に供給さ
れ、大量に生成される水酸ラジカルの高酸化力により高
効率に汚染物質を分解することができる。また、シリカ
ゲル膜の屈折率はガラスとほぼ同様で、空気や水及び有
機溶媒とも屈折率が近似しており、空気や液体などの環
境と接するシリカゲル膜表面における光反射率は極めて
小さく、入射光のほぼ全量を光分解に利用できる特徴を
有する。更に、光触媒粒子をシリカゲル膜の表面及び内
部に均一に分散しているから、シリカゲル膜の表面及び
無数の細孔に光触媒粒子が露出し、細孔内部に吸着され
た汚染物質を近傍の光触媒粒子により効果的に分解でき
る。
According to the first invention, a silica gel film having a large number of pores communicating with the environment inside is formed on the surface of an article, and photocatalyst particles are uniformly dispersed and fixed on the surface and inside of the silica gel film. Therefore, the extremely hydrophilic surface of the silica gel film supplies sufficient water for photodecomposition, and the pollutants can be decomposed with high efficiency due to the high oxidizing power of the hydroxyl radicals produced in large quantities. . Moreover, the refractive index of the silica gel film is almost the same as that of glass, and the refractive index is similar to that of air, water, and organic solvents, and the light reflectance on the surface of the silica gel film in contact with the environment such as air and liquid is extremely small. Has the characteristic that almost all of the above can be utilized for photolysis. Furthermore, since the photocatalyst particles are uniformly dispersed on the surface and inside of the silica gel film, the photocatalyst particles are exposed on the surface of the silica gel film and innumerable pores, and the contaminants adsorbed inside the pores are separated from the photocatalyst particles in the vicinity. Can be effectively decomposed.

【0081】第2の発明によれば、光触媒粒子としてル
チル型二酸化チタン粒子の表面に少なくとも金属超微粒
子を担持させた金属超微粒子担持光触媒を用いるから、
ルチルのギャップエネルギー特性により紫外線だけでな
く青色可視光も光分解に利用でき、紫外線灯と同様に白
色蛍光灯や太陽光による光分解も可能で、市販される多
種類の光源を利用できる。また、金属超微粒子をルチル
粒子に強固に担持させているから、光励起によりルチル
中に生じた電子を直ちに量子共鳴トンネリング効果によ
り金属超微粒子表面に移送でき、O の大量生成によ
り汚染物質の高効率分解が実現できる。
According to the second invention, the photocatalyst carrying ultrafine metal particles in which at least ultrafine metal particles are carried on the surface of rutile type titanium dioxide particles is used as the photocatalyst particles.
Due to the gap energy characteristic of rutile, not only ultraviolet rays but also blue visible light can be used for photolysis. Similar to ultraviolet lamps, white fluorescent lamps and sunlight can also be used for photolysis, and various commercially available light sources can be used. Further, since the ultrafine metal particles are firmly supported on the rutile particles, the electrons generated in the rutile by photoexcitation can be immediately transferred to the surface of the ultrafine metal particles by the quantum resonance tunneling effect, and a large amount of O 2 can generate pollutants. Highly efficient decomposition can be realized.

【0082】第3の発明によれば、シリカゾル液と光触
媒粉末を適当な溶媒に添加して常温で混合熟成させて光
触媒シリカゾル液を形成するから、シリカゾル液の中に
光触媒粒子が均一に分散される。この光触媒シリカゾル
液を物品の表面に塗着して光触媒シリカゾル膜を形成す
ると、光触媒シリカゾル膜の表面及び内部に光触媒粒子
を均一に分散した状態を形成できる。更に、この物品を
常温に保持して光触媒シリカゾル膜を光触媒シリカゲル
膜にまで熟成させるから、全工程の常温操作によりシリ
カゲル膜の表面及び細孔内には化学吸着水や物理吸着水
が大量に存在する。しかも、シリカゲル膜の表面及び細
孔内には無数の光触媒粉末が均一に分散状に露出してい
るから、光触媒粉末と水分が相互に近傍に共存し、シリ
カゲル膜の高透光性により水酸ラジカルが大量に生成さ
れ、高光分解力を保持した環境浄化用物品を製造するこ
とができる。
According to the third invention, since the silica sol liquid and the photocatalyst powder are added to an appropriate solvent and mixed and aged at room temperature to form a photocatalytic silica sol liquid, the photocatalyst particles are uniformly dispersed in the silica sol liquid. It When this photocatalytic silica sol liquid is applied to the surface of an article to form a photocatalytic silica sol film, photocatalyst particles can be uniformly dispersed on the surface and inside of the photocatalytic silica sol film. Furthermore, since the photocatalytic silica sol film is aged to the photocatalytic silica gel film by keeping this article at room temperature, a large amount of chemically adsorbed water or physically adsorbed water exists on the surface and pores of the silica gel film due to the room temperature operation of all steps. To do. Moreover, since numerous photocatalyst powders are uniformly dispersed and exposed on the surface and pores of the silica gel film, the photocatalyst powder and water coexist in the vicinity of each other, and due to the high translucency of the silica gel film, the hydroxide A large amount of radicals are generated, and it is possible to manufacture an environmental purification article that retains a high photolytic power.

【0083】第4の発明によれば、ルチル型二酸化チタ
ン粒子の表面に少なくとも金属超微粒子を担持させた金
属超微粒子担持光触媒を光触媒粒子として用いるから、
ルチルのギャップエネルギー特性により紫外線と青色可
視光を分解光として活用でき、紫外線灯・白色蛍光灯・
太陽光・その他市販される多種類の光源を利用できる。
また、金属超微粒子をルチル粒子に強固に担持する複合
光触媒粒子であるから、ルチル中に生じた生成された電
子を直ちに量子共鳴トンネリング効果により金属超微粒
子表面に移送できるから、O の大量生成により汚染
物質の高効率分解が実現できる。
According to the fourth aspect of the present invention, since the photocatalysts carrying ultrafine metal particles in which at least ultrafine metal particles are carried on the surface of rutile type titanium dioxide particles are used as photocatalyst particles,
Due to the gap energy characteristics of rutile, it is possible to utilize ultraviolet light and blue visible light as decomposed light.
You can use sunlight and many other types of light sources on the market.
Further, since the ultrafine metal particles is a composite photocatalyst particles firmly supported on rutile particles, since electrons generated resulting in rutile can be immediately transferred to the metal ultrafine particles surface by the quantum resonant tunneling effect, O 2 - large amounts of High efficiency decomposition of pollutants can be realized by the generation.

【0084】第5の発明によれば、物品として、光源、
光源の笠、建物、構造物、無機繊維、又は無機繊維製品
が利用でき、これらの物品の表面に光触媒シリカゲル膜
を形成するだけで、各種物品の通常の使用価値に光分解
力という高付加価値を加えることができ、新規産業の創
生に寄与することができる。
According to the fifth invention, the article is a light source,
Light shades, buildings, structures, inorganic fibers, or inorganic fiber products can be used, and by simply forming a photocatalytic silica gel film on the surface of these products, a high added value of photolytic power can be added to the ordinary use value of various products. Can be added to contribute to the creation of new industries.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る環境浄化用物品の概略説明用の断
面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an environmental purification article according to the present invention.

【図2】本発明に係る環境浄化用物品の製造方法を示す
工程図である。
FIG. 2 is a process drawing showing a method for manufacturing an environmental purification article according to the present invention.

【図3】本発明に係るシリカゾルゲル工程における粒子
の成長状態図である。
FIG. 3 is a particle growth state diagram in the silica sol-gel process according to the present invention.

【図4】光触媒シリカゲル膜4の概略平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view of a photocatalytic silica gel film 4.

【図5】本発明に係る光触媒シリカゲル膜表面の吸着水
の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view of adsorbed water on the surface of the photocatalytic silica gel film according to the present invention.

【図6】本発明に係る板状物品における光透過を説明す
る断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating light transmission in the plate-like article according to the present invention.

【図7】本発明に係る光源物品における光透過を説明す
る断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating light transmission in a light source article according to the present invention.

【図8】本発明に係る板状物品30の光触媒効果を確認
する試験装置図である。
FIG. 8 is a test device diagram for confirming the photocatalytic effect of the plate-shaped article 30 according to the present invention.

【図9】本発明に係る板状物品30を用いた場合のアセ
トアルデヒド濃度の時間経過図である。
FIG. 9 is a time course diagram of acetaldehyde concentration when the plate-shaped article 30 according to the present invention is used.

【図10】本発明に係る光源物品40の光触媒効果を確
認する試験装置図である。
FIG. 10 is a diagram of a test apparatus for confirming the photocatalytic effect of the light source article 40 according to the present invention.

【図11】本発明に係る光源物品40を用いた場合のア
セトアルデヒド濃度と炭酸ガス濃度の時間経過図であ
る。
FIG. 11 is a time course diagram of acetaldehyde concentration and carbon dioxide concentration when the light source article 40 according to the present invention is used.

【図12】本発明に係るガラス繊維製品物品60の光触
媒効果を確認する試験装置図である。
FIG. 12 is a test device diagram for confirming the photocatalytic effect of the glass fiber product article 60 according to the present invention.

【図13】本発明に係るガラス繊維製品物品60を用い
た場合のアセトアルデヒド濃度の時間経過図である。
FIG. 13 is a time course diagram of acetaldehyde concentration when the glass fiber product article 60 according to the present invention is used.

【図14】従来のアナターゼ膜70の構造図である。FIG. 14 is a structural diagram of a conventional anatase film 70.

【図15】従来のアナターゼ膜70における加熱による
脱水の説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram of dehydration by heating in the conventional anatase film 70.

【図16】従来の板状物品30のアナターゼ膜70にお
ける光透過率の低下の説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram of a decrease in light transmittance in the anatase film 70 of the conventional plate-shaped article 30.

【図17】従来の光源物品40のアナターゼ膜70にお
ける光透過率の低下の説明図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram of a decrease in light transmittance in the anatase film 70 of the conventional light source article 40.

【符号の説明】 2は物品、2aは物品表面、4は光触媒シリカゲル膜、
6はシリカゲル膜、8は光触媒粒子、8aはルチル粒
子、8bは金属超微粒子、10はシリカゾル1次粒子、
12はシリカゾル2次粒子、12aは2次粒子細孔、1
4は細孔、16は膜表面凹部、18は光触媒シリカゲル
膜表面(シリカゲル膜表面)、20はシラノール溶液、
22aは化学吸着水層、22bは物理吸着水層、30は
板状物品、30aは板状物品表面、40は光源物品、4
2はガラス管、42aはガラス管表面、44は蛍光膜、
46は中空部、50は密封容器、52は循環用ファン、
54・55はランプ、70はアナターゼ膜、70aはア
ナターゼ膜表面。
[Explanation of reference numerals] 2 is an article, 2a is an article surface, 4 is a photocatalytic silica gel film,
6 is a silica gel film, 8 is photocatalyst particles, 8a is rutile particles, 8b is ultrafine metal particles, 10 is silica sol primary particles,
12 is silica sol secondary particles, 12a is secondary particle pores, 1
4 is a pore, 16 is a recess on the membrane surface, 18 is a photocatalyst silica gel membrane surface (silica gel membrane surface), 20 is a silanol solution,
22a is a chemically adsorbed water layer, 22b is a physically adsorbed water layer, 30 is a plate-like article, 30a is a plate-like article surface, 40 is a light source article, 4
2 is a glass tube, 42a is a glass tube surface, 44 is a fluorescent film,
46 is a hollow part, 50 is a sealed container, 52 is a circulation fan,
54 and 55 are lamps, 70 is an anatase film, and 70a is an anatase film surface.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大下 健二 大阪府大阪市城東区放出西2丁目7番19号 大研化学工業株式会社内 (72)発明者 西 毅 大阪府大阪市城東区放出西2丁目7番19号 大研化学工業株式会社内 (72)発明者 原田 昭雄 大阪府大阪市城東区放出西2丁目7番19号 大研化学工業株式会社内 Fターム(参考) 4G069 AA02 AA03 AA08 BA02A BA02B BA04A BA04B BA13A BA13B BA14A BA14B BA17 BA38 BA48A BB02A BB02B BC75A BC75B CA17 EA09 EA11 FA03 FA04 FA06 FB08 FB15    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Kenji Oshita             2-7-19 Nishi, Saito-ku, Osaka-shi, Osaka               Within Daiken Chemical Industry Co., Ltd. (72) Inventor Takeshi Nishi             2-7-19 Nishi, Saito-ku, Osaka-shi, Osaka               Within Daiken Chemical Industry Co., Ltd. (72) Inventor Akio Harada             2-7-19 Nishi, Saito-ku, Osaka-shi, Osaka               Within Daiken Chemical Industry Co., Ltd. F-term (reference) 4G069 AA02 AA03 AA08 BA02A                       BA02B BA04A BA04B BA13A                       BA13B BA14A BA14B BA17                       BA38 BA48A BB02A BB02B                       BC75A BC75B CA17 EA09                       EA11 FA03 FA04 FA06 FB08                       FB15

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 環境中の汚染物質を光分解するために用
意される物品と、この物品の環境と接触する表面に膜形
成されたシリカゲル膜と、このシリカゲル膜は環境と連
通する多数の細孔を内部に有し、このシリカゲル膜の表
面及び内部に多数分散固定されて環境中の汚染物質を分
解する光触媒粒子から構成され、シリカゲル膜の表面及
び細孔に露出した光触媒により環境中の汚染物質を分解
することを特徴とする環境浄化用物品。
1. An article prepared for photodegrading pollutants in the environment, a silica gel film formed on the surface of the article in contact with the environment, and the silica gel film is provided with a large number of fine particles that communicate with the environment. It is composed of photocatalyst particles that have pores inside and are dispersed and fixed on the surface and inside of this silica gel membrane to decompose pollutants in the environment. Contamination in the environment is caused by the photocatalyst exposed on the surface and pores of the silica gel membrane. An environmental purification article characterized by decomposing substances.
【請求項2】 前記光触媒粒子はルチル型二酸化チタン
粒子の表面に少なくとも金属超微粒子を担持させた金属
超微粒子担持光触媒である請求項1に記載の環境浄化用
物品。
2. The environmental purification article according to claim 1, wherein the photocatalyst particles are ultrafine metal particle-supported photocatalysts in which at least ultrafine metal particles are supported on the surfaces of rutile-type titanium dioxide particles.
【請求項3】 シリコンアルコキシドと水をアルコール
に加えてシラノ−ル溶液を調製し、このシラノ−ル溶液
を常温に保持して加水分解と縮重合反応により無数のシ
リカゾル粒子を成長させてシリカゾル液を形成し、この
シリカゾル液と光触媒粉末を適当な溶媒に添加して常温
で混合熟成させて光触媒シリカゾル液を形成し、この光
触媒シリカゾル液を物品の表面に塗着して光触媒シリカ
ゾル膜を形成し、この物品を常温に保持して光触媒シリ
カゾル膜を光触媒シリカゲル膜にまで熟成乾燥させるこ
とを特徴とする環境浄化用物品のゾルゲル製造方法。
3. A silica sol liquid is prepared by adding silicon alkoxide and water to alcohol to prepare a silanol solution, and maintaining this silanol solution at room temperature to grow innumerable silica sol particles by hydrolysis and polycondensation reaction. The silica sol liquid and the photocatalyst powder are added to a suitable solvent and mixed and aged at room temperature to form a photocatalytic silica sol liquid, and the photocatalytic silica sol liquid is applied to the surface of an article to form a photocatalytic silica sol film. A method for producing a sol-gel for an environmental purification article, characterized in that the article is kept at room temperature and the photocatalytic silica sol film is aged and dried to a photocatalytic silica gel film.
【請求項4】 前記光触媒粉末はルチル型二酸化チタン
粒子の表面に少なくとも金属超微粒子を担持させた金属
超微粒子担持光触媒である請求項3に記載の環境浄化用
物品のゾルゲル製造方法。
4. The method for producing a sol-gel for an environmental purification article according to claim 3, wherein the photocatalyst powder is a photocatalyst carrying ultrafine metal particles having at least ultrafine metal particles supported on the surface of rutile-type titanium dioxide particles.
【請求項5】 前記物品は、光源、光源の笠、建物、構
造物、無機繊維、又は無機繊維製品である請求項3に記
載の環境浄化用物品のゾルゲル製造方法。
5. The method for producing a sol-gel for an environmental purification article according to claim 3, wherein the article is a light source, a shade of a light source, a building, a structure, an inorganic fiber, or an inorganic fiber product.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005193118A (en) * 2004-01-06 2005-07-21 Daiken Kagaku Kogyo Kk Photocatalytic particle, photocatalytic solution, atomizer, air cleaner and photocatalytic base material
JP2007068752A (en) * 2005-09-07 2007-03-22 Saga Prefecture Fluid purifying apparatus
JP2012187520A (en) * 2011-03-10 2012-10-04 Mitsubishi Chemical Holdings Corp Photocatalyst immobilized material for water decomposition and method of producing hydrogen and/or oxygen
KR101467836B1 (en) * 2012-08-28 2014-12-02 (주) 빛과환경 Paint composition containing porous composite compound
JP2015093224A (en) * 2013-11-11 2015-05-18 群馬県 Active metal catalyst supported on fiber sheet substrate, and manufacturing method thereof
JP2015522406A (en) * 2012-05-25 2015-08-06 エルジー・ハウシス・リミテッドLg Hausys,Ltd. Photocatalyst material, method for producing the same, and photocatalyst apparatus

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005193118A (en) * 2004-01-06 2005-07-21 Daiken Kagaku Kogyo Kk Photocatalytic particle, photocatalytic solution, atomizer, air cleaner and photocatalytic base material
JP2007068752A (en) * 2005-09-07 2007-03-22 Saga Prefecture Fluid purifying apparatus
JP2012187520A (en) * 2011-03-10 2012-10-04 Mitsubishi Chemical Holdings Corp Photocatalyst immobilized material for water decomposition and method of producing hydrogen and/or oxygen
JP2015522406A (en) * 2012-05-25 2015-08-06 エルジー・ハウシス・リミテッドLg Hausys,Ltd. Photocatalyst material, method for producing the same, and photocatalyst apparatus
US9636660B2 (en) 2012-05-25 2017-05-02 Lg Hausys, Ltd. Photocatalyst, manufacturing method therefor, and photocatalyst apparatus
KR101467836B1 (en) * 2012-08-28 2014-12-02 (주) 빛과환경 Paint composition containing porous composite compound
JP2015093224A (en) * 2013-11-11 2015-05-18 群馬県 Active metal catalyst supported on fiber sheet substrate, and manufacturing method thereof

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