JP2003321782A - Method of manufacturing composite material having photocatalytic coating film - Google Patents

Method of manufacturing composite material having photocatalytic coating film

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JP2003321782A
JP2003321782A JP2002125242A JP2002125242A JP2003321782A JP 2003321782 A JP2003321782 A JP 2003321782A JP 2002125242 A JP2002125242 A JP 2002125242A JP 2002125242 A JP2002125242 A JP 2002125242A JP 2003321782 A JP2003321782 A JP 2003321782A
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達也 信澤
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村上  裕彦
Chizuru Koakutsu
千鶴 小圷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a composite material having a photocatalytic coating film composed of titanium-containing oxynitride expressing photocatalytic activity and/or hydrophilicity by the irradiation with visible ray. <P>SOLUTION: A coating film containing titanium-containing oxide or the precursor material applied on the surface of a base material is brought into contact with a plasma gas formed by plasma-treating ammonia gas, a gaseous mixture of ammonia with hydrogen, a gaseous mixture of ammonia and hydrogen with nitrogen or a gaseous mixture of hydrogen with nitrogen under an atmospheric pressure to reform the coating film into the photocatalytic coating film composed of titanium-containing oxynitride. <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、可視光照射により
光触媒活性および/または親水性を発現する光触媒被膜
を形成した複合材料の製造方法に関するものであり、か
かる複合材料は、例えば環境浄化または防食機能を要す
る内外装材として使用するのに適する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a composite material having a photocatalytic coating that exhibits photocatalytic activity and / or hydrophilicity upon irradiation with visible light. Suitable for use as an interior / exterior material that requires functions.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、公害対策や、健康、快適、清潔に
対する関心の高まりから、抗菌、消臭、防汚等の機能を
持った環境浄化型製品のニーズがあり、光触媒を利用し
た製品が注目されている。前述の「光触媒」とは、光エ
ネルギーの吸収により、励起電子が酸素を還元して活性
酸素種のスーパーオキサイドアニオン(・O2 -)を生成
するとともに、正孔が水を酸化して活性酸素種の水酸ラ
ジカル(OH・)を生成することにより、光触媒の表面
に接触した有機物などを酸化分解する物質のことであ
る。さらに、光触媒が酸化チタンの場合は、水の接触角
で5°以下の超親水性を発現することができる。
2. Description of the Related Art In recent years, there is a need for environment-purifying products having functions such as antibacterial, deodorant, and antifouling due to the growing interest in pollution control, health, comfort, and cleanliness. Attention has been paid. Above the "photocatalyst" refers to the absorption of light energy, the excited electrons are superoxide anion of reactive oxygen species by reducing oxygen (· O 2 -) to generate a, active oxygen holes oxidize water It is a substance that oxidizes and decomposes organic substances and the like that come into contact with the surface of the photocatalyst by generating seed hydroxyl radicals (OH. Furthermore, when the photocatalyst is titanium oxide, it can exhibit superhydrophilicity of 5 ° or less at a contact angle of water.

【0003】この特性を利用することにより、屋外用途
では、都市型汚染の主成分である油分、無機質塵埃、カ
ーボン等に対する耐汚染処理、視認性を確保するための
防曇処理、屋内用途では、抗菌、消臭等の衛生処理を行
うことができる。
By utilizing this characteristic, for outdoor use, anti-fouling treatment for oil, inorganic dust, carbon, etc. which are the main components of urban pollution, anti-fog treatment for ensuring visibility, and for indoor use, Sanitary treatment such as antibacterial and deodorant can be performed.

【0004】例えば、特許第2756474号公報には、酸化
チタンの光触媒を表面に接合した親水性基材が提案され
ている。さらに、n型半導体の性質を利用することによ
り、金属材を電気防食することもできる。
For example, Japanese Patent No. 2756474 proposes a hydrophilic substrate having a titanium oxide photocatalyst bonded to the surface. Furthermore, by utilizing the property of the n-type semiconductor, the metal material can also be subjected to galvanic protection.

【0005】ここで、活性酸素種の生成反応が起こるの
は、光触媒のバンドギャップエネルギーが活性酸素種の
生成エネルギー{1.36eV(2.18×10-19J)}より大きいだ
けでは不十分であり、その伝導帯の下端と価電子帯の上
端が、活性酸素種を生成するO2/O2 -(−0.13eV(-0.2
1×10-19J))準位とO2/H2O(1.23eV(1.97×10
-19J))準位を挟むような位置になければならない。こ
の酸化還元準位は平衡準位であるため、活性酸素種の生
成反応を起こさせるには、ある程度の過電圧が必要であ
り、伝導帯の下端準位をO2/O2 -準位よりも負側に位
置させ、価電子帯の上端準位をO2/H2O準位よりも正
側に位置させることが望ましい。
Here, it is not enough that the reaction for producing active oxygen species occurs only when the band gap energy of the photocatalyst is larger than the production energy of active oxygen species {1.36 eV (2.18 × 10 -19 J)}. The lower end of the conduction band and the upper end of the valence band are O 2 / O 2 - ( - 0.13eV (-0.2
1 × 10 -19 J)) level and O 2 / H 2 O (1.23 eV (1.97 × 10
-19 J)) Must be positioned so as to sandwich the level. Since this redox level is an equilibrium level, a certain overvoltage is required to cause the reaction of generating active oxygen species, and the lower limit level of the conduction band is lower than the O 2 / O 2 level. It is desirable to locate it on the negative side and to place the upper level of the valence band on the positive side of the O 2 / H 2 O level.

【0006】現在、光触媒物質として実用化されている
アナターゼ型の酸化チタンは、その伝導帯の下端および
価電子帯の上端がO2/O2 -準位とO2/H2O準位とを
挟む位置にあるが、価電子帯の上端準位がO2/H2O準
位よりも十分深い正側に位置するため、バンドギャップ
エネルギーが3.2eV (5.13×10-19J)と大きく、可視光
の照射では光触媒活性と親水性の性質を発現できず、紫
外線の照射でのみ上記性質を発現することができる。
[0006] Currently, the anatase type titanium oxide in practical use as a photocatalyst material, the upper end of the lower end and the valence band of the conduction band O 2 / O 2 - and level and O 2 / H 2 O level However, since the upper level of the valence band is located on the positive side sufficiently deeper than the O 2 / H 2 O level, the band gap energy is as large as 3.2 eV (5.13 × 10 -19 J). However, the photocatalytic activity and the hydrophilic property cannot be exhibited by irradiation with visible light, and the above properties can be exhibited only by irradiation with ultraviolet light.

【0007】例えば、光源として太陽光や蛍光灯を使用
する場合は、紫外線の分光分布スペクトルはせいぜい3
〜4%であり、近紫外線の強度は日中の太陽光で1〜2
mW/cm2、室内の蛍光灯に至っては1μW/cm2程度にすぎ
ない。よって、光エネルギーの有効利用や、蛍光灯環境
下でも十分な機能を発揮させるため、可視光の照射でも
光触媒活性と親水性の性質を発現できる光触媒材料を開
発することが望まれる。
For example, when sunlight or a fluorescent lamp is used as the light source, the spectral distribution spectrum of ultraviolet rays is at most 3
It is ~ 4%, and the intensity of near-ultraviolet light is 1-2 in daylight.
mW / cm 2 is only about 1 μW / cm 2 for indoor fluorescent lamps. Therefore, it is desired to develop a photocatalytic material capable of exhibiting photocatalytic activity and hydrophilic properties even when irradiated with visible light, in order to effectively utilize light energy and to exert a sufficient function even in a fluorescent lamp environment.

【0008】可視光の照射により光触媒機能を発現する
には、光触媒のバンドギャップエネルギーが可視光を吸
収できる約3eV(4.8×10-19J)以下であることが必要条
件となり、様々な方法が提案されている。
In order to exhibit a photocatalytic function by irradiation with visible light, it is a necessary condition that the bandgap energy of the photocatalyst is about 3 eV (4.8 × 10 −19 J) or less capable of absorbing visible light, and various methods are available. Proposed.

【0009】例えば、特開平11−197512号公報には、イ
オン注入装置を用い、アナターゼ型酸化チタンに、バナ
ジウムやクロムなどの遷移金属をイオン注入したあと、
大気中で熱処理することにより、可視光活性が発現する
ことが開示されている。しかしながら、上掲公報記載の
方法、装置が高価であり、さらに大面積に適用するのは
難しい。
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 11-197512, an ion implanter is used to implant anatase-type titanium oxide with a transition metal such as vanadium or chromium.
It is disclosed that visible light activity is exhibited by heat treatment in the atmosphere. However, the method and apparatus described in the above publication are expensive, and it is difficult to apply them to a large area.

【0010】また、三好正大ら、色材、73(12)、580(20
00)には、アナターゼ型酸化チタンに水素プラズマ処理
を施して酸素欠損を形成させ、これによって可視光活性
が発現することが開示されている。しかしながら、酸素
欠損を形成して酸素原子を取り除くと、不安定な結晶構
造となりやすく、光触媒作用を長期間にわたって持続さ
せることは難しい。
Also, Masayoshi Miyoshi et al., Color material, 73 (12), 580 (20
(00) discloses that anatase-type titanium oxide is subjected to hydrogen plasma treatment to form oxygen deficiency, and thereby visible light activity is exhibited. However, if oxygen vacancies are formed and oxygen atoms are removed, an unstable crystal structure is likely to be formed, and it is difficult to maintain the photocatalytic action for a long period of time.

【0011】さらに、R.Asahi et al., Science, 293,2
69(2001)には、アナターゼ型酸化チタンの価電子帯を構
成する酸素2p軌道に窒素2p軌道を混成させることにより
価電子帯の上端を負側にシフトさせた、RFマグネトロン
スパッタ法を用いて作製したチタンオキシナイトライド
(TiO2-xNx)光触媒薄膜が開示されている。上掲文献記
載のTiO2-xNx光触媒薄膜は、可視光の照射で光触媒活性
と親水性の性質を発現できる光触媒材料であるが、この
薄膜は、RFマグネトロンスパッタ法によりTiO2ターゲッ
トをN2+Arガス雰囲気中で堆積させることによって製造
しているため、装置が高価であり、また、薄膜中に含有
させる窒素量の制御が難しく、さらに、多成分元素を任
意の組成に制御することは難しい等の問題があった。
Furthermore, R. Asahi et al., Science, 293,2
69 (2001), using the RF magnetron sputtering method, the upper end of the valence band was shifted to the negative side by mixing the nitrogen 2p orbit with the oxygen 2p orbit that constitutes the valence band of anatase-type titanium oxide. The titanium oxynitride (TiO 2-x N x ) photocatalytic thin film prepared is disclosed. The TiO 2 -x N x photocatalytic thin film described in the above reference is a photocatalytic material that can exhibit photocatalytic activity and hydrophilicity by irradiation with visible light, but this thin film has a TiO 2 target of N by the RF magnetron sputtering method. Since it is manufactured by depositing in a 2 + Ar gas atmosphere, the equipment is expensive, it is difficult to control the amount of nitrogen contained in the thin film, and it is difficult to control the multi-component element to any composition. There were problems such as difficulties.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のような従来技術に鑑みて、可視光照射により光触媒活
性および/または親水性を発現するチタンオキシナイト
ライドからなる光触媒被膜を有利に形成した複合材料の
製造方法を提供することにあり、かかる複合材料は、例
えば環境浄化または防食機能を要する内外装材として使
用するのに適する。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned conventional techniques, an object of the present invention is to provide a photocatalyst film made of titanium oxynitride which exhibits photocatalytic activity and / or hydrophilicity by irradiation with visible light. It is to provide a method for producing a formed composite material, which is suitable for use as an interior / exterior material that requires, for example, environmental purification or anticorrosion functions.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】発明者らは、二酸化チタ
ンまたはチタン複合酸化物を含むチタン含有酸化物の酸
素サイトを窒素元素で置換したチタン含有オキシナイト
ライドが、可視光照射で光触媒活性および/または親水
性を発現し、さらに耐摩耗性、耐食性が向上することに
着目し、チタン含有オキシナイトライドの光触媒薄膜を
有利に製造できる方法を開発するための検討を行ったと
ころ、基材表面に形成する被膜をチタン含有酸化物また
はその前駆体物質とし、この被膜を、大気圧下でプラズ
マ化した窒化処理用ガスと接触させることによって、チ
タン含有オキシナイトライドの光触媒被膜を有する複合
材料を、非加熱かつ短時間に作製できることを見出し、
本発明を完成するに至った。とりわけ、大気圧下での処
理であるため、在来のプラズマによる窒化処理は減圧下
で行わなければならず、バッチ式を余儀なくされていた
のに対し、連続した処理が実現できる点、極めて有意義
であることが判明した。
The inventors of the present invention have found that a titanium-containing oxynitride obtained by substituting an oxygen site of a titanium-containing oxide containing titanium dioxide or a titanium composite oxide with a nitrogen element has a photocatalytic activity under visible light irradiation. In order to develop a method capable of advantageously producing a titanium-containing oxynitride photocatalytic thin film, focusing on the fact that it exhibits hydrophilicity and / or hydrophilicity, and further improves abrasion resistance and corrosion resistance, the surface of the base material was investigated. The titanium-containing oxide or its precursor substance is used as the coating film formed in step (1), and the coating material is brought into contact with a gas for nitriding treatment that is plasmaized under atmospheric pressure to obtain a composite material having a photocatalytic coating film of titanium-containing oxynitride. , Found that it can be produced without heating and in a short time,
The present invention has been completed. In particular, since the treatment is performed under atmospheric pressure, the conventional nitriding treatment with plasma must be performed under reduced pressure, and the batch method was inevitable, but continuous treatment can be realized, which is extremely significant. It turned out to be

【0014】すなわち、本発明の要旨は、以下のとおり
である。 (1)基材表面を、チタン含有酸化物またはその前駆体
物質を含む被膜で被覆した後、アンモニアガス、アンモ
ニアおよび水素の混合ガス、アンモニアと水素および窒
素との混合ガス、または水素および窒素の混合ガスを、
大気圧下にてプラズマ化し、該プラズマ化ガスを上記被
膜に接触させて、上記被膜を、チタン含有オキシナイト
ライドからなる光触媒被膜に改質することを特徴とする
光触媒被膜を有する複合材料の製造方法。
That is, the gist of the present invention is as follows. (1) After coating the surface of the substrate with a film containing a titanium-containing oxide or a precursor substance thereof, ammonia gas, a mixed gas of ammonia and hydrogen, a mixed gas of ammonia and hydrogen and nitrogen, or a mixture of hydrogen and nitrogen Mixed gas,
Production of a composite material having a photocatalyst film, characterized in that the film is converted to plasma under atmospheric pressure, and the plasmaized gas is brought into contact with the film to modify the film into a photocatalyst film made of titanium-containing oxynitride. Method.

【0015】(2)ガスのプラズマ化を、交流電圧の印
加で発生させたグロー放電にて行うことを特徴とする上
記(1)に記載の光触媒被膜を形成した複合材料の製造
方法。
(2) The method for producing a composite material having a photocatalyst coating according to (1) above, wherein the gas is turned into plasma by glow discharge generated by applying an AC voltage.

【0016】(3)交流電圧の周波数が50Hz〜200MHzで
ある上記(1)または(2)に記載の光触媒被膜を有す
る複合材料の製造方法。
(3) A method for producing a composite material having a photocatalytic coating as described in (1) or (2) above, wherein the frequency of the AC voltage is 50 Hz to 200 MHz.

【0017】(4)チタン含有酸化物またはその前駆体
物質を含む被膜の平均膜厚が0.01〜3μmである上記
(1)ないし(3)のいずれかに記載の光触媒被膜を有
する複合材料の製造方法。
(4) Production of a composite material having a photocatalytic coating according to any one of (1) to (3) above, wherein the coating containing a titanium-containing oxide or its precursor substance has an average thickness of 0.01 to 3 μm. Method.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下に、本発明をさらに詳細に説
明する。現在、実用化されている光触媒のアナターゼ型
酸化チタンは、可視光の照射では光触媒活性を発現する
ことができず、紫外線の照射でのみ光触媒活性を発現す
ることができる。これは、酸素の2p軌道で構成される
酸化物の価電子帯の上端準位が、水の酸化準位O2/H2
Oよりもかなり正側の深い位置にあることにより、バン
ドギャップエネルギーが大きくなることが原因である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in more detail below. Currently used photocatalyst anatase type titanium oxide cannot exhibit photocatalytic activity by irradiation with visible light, but can express photocatalytic activity only by irradiation with ultraviolet rays. This is because the upper level of the valence band of the oxide formed by the 2p orbit of oxygen is O 2 / H 2 which is the oxidation level of water.
The reason is that the bandgap energy is increased due to the deeper position on the positive side than O.

【0019】そこで、可視光照射により光触媒活性を発
現させる方法として、酸化物の光触媒に窒素元素をドー
プしたオキシナイトライドが注目されている。酸化物の
酸素サイトに窒素元素をドープすると、酸素のO2pより
もエネルギー準位の高いN2pも価電子帯の構成に利用さ
れるようになり、その結果、価電子帯の上端準位が負側
にシフトしてバンドギャップが挟まる結果、可視光が吸
収できるようになるものと考えられている。
Therefore, as a method of exhibiting a photocatalytic activity by irradiation with visible light, oxynitride obtained by doping an oxide photocatalyst with a nitrogen element is drawing attention. When the oxygen site of the oxide is doped with a nitrogen element, N 2p having a higher energy level than O 2p of oxygen is also used for the configuration of the valence band, and as a result, the upper level of the valence band is increased. It is considered that visible light can be absorbed as a result of shifting to the negative side and narrowing the band gap.

【0020】オキシナイトライドの光触媒は、アナター
ゼ型のTiO2-xNxや、チタン、ニオブ、タンタルのペロブ
スカイトまたは層状ペロブスカイト物質、例えば、LaTa
ON2、CaTaON2、SrTaON2、BaTaON2、LaTiO2N、Ca1-xLaxT
iO3-xNx、CaNbON2、SrNbON2、BaNbON2、LiLaTaNO6など
が知られているが、実用的には、コスト、安全性、安定
性などの点から、光触媒物質はチタンベースのチタン含
有オキシナイトライドであることが好ましい。なお、こ
こでいう「チタンベースのチタン含有オキシナイトライ
ド」とは、伝導帯を形成する遷移金属元素中に占めるチ
タン元素の割合が50atom%以上である化合物のことを指
す。
Oxynitride photocatalysts include anatase-type TiO 2-x N x and titanium, niobium, tantalum perovskite or layered perovskite materials such as LaTa.
ON 2 , CaTaON 2 , SrTaON 2 , BaTaON 2 , LaTiO 2 N, Ca 1-x La x T
iO 3-x N x, CaNbON 2, SrNbON 2, BaNbON 2, although such LiLaTaNO 6 are known, in practice, the cost, safety, in view of stability, the photocatalytic material is titanium-based titanium It is preferably a contained oxynitride. The term “titanium-based titanium-containing oxynitride” used herein refers to a compound in which the proportion of titanium element in the transition metal elements forming the conduction band is 50 atom% or more.

【0021】本発明の方法によって製造した光触媒複合
材料は、チタン含有オキシナイトライドの光触媒を基材
に被覆するため、可視光照射により光触媒活性および/
または親水性を発現し、さらに結晶構造に窒素元素がド
ープされるため、耐摩耗性および耐食性に優れている。
Since the photocatalyst composite material produced by the method of the present invention coats the titanium-containing oxynitride photocatalyst on the substrate, it exhibits photocatalytic activity and / or
Alternatively, since it exhibits hydrophilicity and the crystal structure is doped with a nitrogen element, it is excellent in wear resistance and corrosion resistance.

【0022】また、チタン含有オキシナイトライド光触
媒被膜が超親水性を発現するには、該光触媒被膜中にア
ナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型などの結晶構造
が含まれることが好ましい。ぺロブスカイト型などの複
合酸化物は、メカニズムは不明だが、水に対する接触角
が通常10〜20°程度にしかならない。さらに親水性を長
期間にわたって持続させるには、シリカまたはシリコン
オキシナイトライドを光触媒被膜の固形分に対して10〜
80質量%混合するのが好ましく、より好ましくは20〜50
質量%混合する。
In order for the titanium-containing oxynitride photocatalytic film to exhibit superhydrophilicity, it is preferable that the photocatalytic film contains a crystal structure of anatase type, rutile type, brookite type or the like. The mechanism of complex oxides such as perovskite type is unknown, but the contact angle with water is usually only 10 to 20 °. Furthermore, in order to maintain the hydrophilicity for a long period of time, silica or silicon oxynitride is added to the solid content of the photocatalytic coating at 10 to 10%.
It is preferable to mix 80% by mass, more preferably 20 to 50
Mass% is mixed.

【0023】次に、上記した光触媒被膜を有する複合材
料の製造方法について、詳しく説明する。本発明におい
て複合材料の基材としては、セラミックス、タイル、コ
ンクリート、ガラス、煉瓦などの無機材料、アルミニウ
ム、ステンレス鋼、めっき鋼板、化成処理鋼板、塗装鋼
板などの金属材料、アクリル、ポリカーボネートなどの
樹脂、木材などの有機材料が挙げられるが、これらに特
に限定されない。
Next, the method for producing the composite material having the above-mentioned photocatalytic film will be described in detail. In the present invention, as the base material of the composite material, ceramics, tiles, concrete, glass, inorganic materials such as bricks, aluminum, stainless steel, plated steel sheets, metal sheets such as chemical conversion treated steel sheets, coated steel sheets, resins such as acrylic and polycarbonate , Organic materials such as wood, but are not particularly limited thereto.

【0024】基材の形状としては、例えば、ブロック、
板(シート)、フィルム、構造材等が挙げられるが、こ
れらに特に限定されない。加えて、基材の大きさや厚さ
も特に限定されない。
The shape of the substrate is, for example, a block,
Examples thereof include plates (sheets), films, structural materials, etc., but are not particularly limited thereto. In addition, the size and thickness of the base material are not particularly limited.

【0025】また、チタン含有オキシナイトライド光触
媒被膜の酸化分解作用から基材を保護することが必要な
場合は、これらの間にバリア層を設けることが好まし
い。このバリア層としては、基材の酸化保護の他に、熱
線反射、電波反射、導電性などの機能性を付与すること
もでき、例えば、シリコーン系樹脂、シリカ、アルミ
ナ、ジルコニア、ITO、窒化チタン、炭化珪素などが
挙げられるが、これらに特に限定されない。
When it is necessary to protect the substrate from the oxidative decomposition action of the titanium-containing oxynitride photocatalytic film, it is preferable to provide a barrier layer between them. As the barrier layer, in addition to oxidation protection of the base material, it is possible to impart functionality such as heat ray reflection, radio wave reflection, and conductivity. For example, silicone resin, silica, alumina, zirconia, ITO, titanium nitride. , Silicon carbide and the like, but are not particularly limited thereto.

【0026】本発明では、上記した基材を、チタン含有
酸化物またはその前駆体物質を含む被膜で被覆した後、
アンモニアガス、アンモニアおよび水素の混合ガス、ア
ンモニアと水素および窒素との混合ガス、または水素お
よび窒素の混合ガスを、大気圧下にてプラズマ化し、該
プラズマ化ガスを上記被膜に接触させることを特徴とす
る。
In the present invention, the above-mentioned base material is coated with a film containing a titanium-containing oxide or its precursor substance,
Ammonia gas, a mixed gas of ammonia and hydrogen, a mixed gas of ammonia and hydrogen and nitrogen, or a mixed gas of hydrogen and nitrogen is plasmatized under atmospheric pressure, and the plasmatized gas is brought into contact with the coating film. And

【0027】まず、チタン含有酸化物またはその前駆体
物質を含む被膜の基材への被覆方法としては、化学気相
蒸着法、反応性蒸着法、反応性スパッタ法などの気相法
や、ゾルゲル法などの液相法等が挙げられるが、これら
に特に限定されない。
First, as a method for coating a coating film containing a titanium-containing oxide or its precursor substance on a substrate, a vapor phase method such as a chemical vapor deposition method, a reactive vapor deposition method or a reactive sputtering method, or a sol-gel method. Examples of the liquid phase method include, but are not limited to, liquid phase methods.

【0028】気相法、例えば蒸着法による上記被膜の形
成方法の一例を挙げておくと、基材を設置したチャンバ
ー内を1×10−3Paまで減圧した後、酸素分圧を1〜9
×10 −2Paに調整し、蒸発源のTiOに電子ビームを照射
することにより、100〜400℃に加熱した基材上にアナタ
ーゼ型酸化チタン被膜を形成すればよい。このとき、酸
化が十分でない場合は、さらに大気中で400〜600℃で10
〜60分間の熱処理を施してもよい。
Form of the above-mentioned coating by a vapor phase method, for example, a vapor deposition method.
To give an example of the composition method, a chamber in which a base material is installed
ー 1 × 10−3After depressurizing to Pa, oxygen partial pressure is 1 to 9
× 10 -2Adjust to Pa and irradiate the evaporation source TiO with an electron beam
The substrate on the substrate heated to 100 to 400 ° C.
A case-type titanium oxide film may be formed. At this time, acid
If the temperature is not sufficient, 10-
Heat treatment may be applied for up to 60 minutes.

【0029】液相法、例えばゾルゲル法による上記被膜
の形成方法の一例を挙げる。アルコール溶媒中でチタン
アルコキシド1molに対しアセチルアセトン、ジエチレ
ングリコール、アセト酢酸エチルなどのキレート剤を1
〜2mol混合し、続いて酸触媒として蓚酸、酢酸などの
カルボン酸、硼酸、塩酸、硝酸、硫酸、燐酸などの無機
酸を0.01〜0.1mol添加した後、1〜4molの水を徐々に
添加して得られる部分加水分解溶液をコーティング溶液
としたり、他元素を配合する場合は、該部分加水分解溶
液に他元素のアルコキシドに上記キレート剤を混合した
アルコール溶液、またはオキシ塩化塩、オキシ硝酸塩、
オキシリン酸塩、オキシ酢酸塩、硝酸塩、アンモニウム
塩、塩化物などの無機塩や、酢酸塩、蓚酸塩などの有機
酸塩のアルコール溶液を所定比で混合して調整したコー
ティング溶液を、基材に塗布することにより上記被膜を
形成すればよい。
An example of a method for forming the above-mentioned coating by a liquid phase method, for example, a sol-gel method will be given. Acetylacetone, diethylene glycol, ethyl acetoacetate and other chelating agents are added to 1 mol of titanium alkoxide in an alcohol solvent.
˜2 mol, followed by adding 0.01 to 0.1 mol of carboxylic acid such as oxalic acid and acetic acid, inorganic acid such as boric acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid and phosphoric acid as an acid catalyst, and then gradually adding 1 to 4 mol of water. The resulting partial hydrolysis solution as a coating solution or when blending other elements, an alcohol solution obtained by mixing the above chelating agent with an alkoxide of another element in the partial hydrolysis solution, or oxychloride, oxynitrate,
A coating solution prepared by mixing alcoholic solutions of inorganic salts such as oxyphosphates, oxyacetates, nitrates, ammonium salts and chlorides and organic acid salts such as acetates and oxalates at a predetermined ratio is used as a base material. The coating may be formed by coating.

【0030】他の方法としては、アナターゼやブルッカ
イトなどの水性の結晶性酸化チタンゾル、ペルオキソチ
タン酸やオルソチタン酸などのアモルファス酸化チタン
水溶液、またはこれらの混合水溶液に、上記の無機塩ま
たは有機塩の水溶液を所定比で混合してコーティング溶
液とする。このとき、上記の無機塩または有機塩の水溶
液の添加によりコーティング溶液がゲル化する場合は、
上記酸化チタン水溶液に予め乳酸、リンゴ酸、クエン酸
などのヒドロキシカルボン酸を添加してチタン錯体を形
成させておくと防止することができる。また、上記酸化
チタン水溶液を合成するときに、出発原料の中に予め上
記の無機塩または有機塩を配合してもよい。該コーティ
ング溶液は、同様にして基材に塗布することにより上記
被膜を形成すればよい。基材への被膜の形成方法は、該
ゾル溶液を酸化物換算で固形分が0.1〜10質量%、好ま
しくは0.5〜5質量%に調整し、通常スプレー、ディッ
プ、刷毛などにより基材に塗布して乾燥膜を形成させ
る。
As another method, an aqueous crystalline titanium oxide sol such as anatase or brookite, an amorphous titanium oxide aqueous solution such as peroxotitanic acid or orthotitanic acid, or a mixed solution thereof is added to the above inorganic salt or organic salt. The aqueous solutions are mixed at a predetermined ratio to obtain a coating solution. At this time, when the coating solution gels by the addition of the above-mentioned inorganic salt or organic salt solution,
It can be prevented by previously adding a hydroxycarboxylic acid such as lactic acid, malic acid or citric acid to the titanium oxide aqueous solution to form a titanium complex. In addition, when synthesizing the titanium oxide aqueous solution, the above-mentioned inorganic salt or organic salt may be mixed in advance in the starting material. The coating solution may be applied to a base material in the same manner to form the coating film. The method for forming a coating film on a substrate is to adjust the solid content of the sol solution to 0.1 to 10% by mass, preferably 0.5 to 5% by mass in terms of oxide, and apply to the substrate by spraying, dipping, brushing or the like. To form a dry film.

【0031】なお、上記した被膜の厚みは、特に限定す
る必要はないが、平均膜厚を0.01〜3μmの範囲とする
ことが好ましい。すなわち、被膜の平均膜厚が0.01μm
未満では、均一な被膜を形成し難く、さらに光の吸収効
率が低くなることから、光触媒機能を有効に発現するた
めに0.01μm以上とすることが好ましい。一方、チタン
含有オキシナイトライドに改質されるのは、主に表面か
ら3μm程度までの範囲であるため、被膜の厚みは3μ
mで十分である。
The thickness of the above-mentioned coating is not particularly limited, but the average thickness is preferably in the range of 0.01 to 3 μm. That is, the average film thickness of the coating is 0.01 μm
If it is less than 0.1 μm, it is difficult to form a uniform coating film, and the light absorption efficiency is lowered. On the other hand, since the titanium-containing oxynitride is mainly modified to a range of about 3 μm from the surface, the thickness of the coating is 3 μm.
m is sufficient.

【0032】次いで、チタン含有酸化物またはその前駆
体物質を含む被膜に窒化処理を施す。この窒化処理は、
アンモニアガス、アンモニアおよび水素の混合ガス、ア
ンモニアと水素および窒素との混合ガス、または水素お
よび窒素の混合ガス(以下、窒化処理ガスという)を、
特に減圧することのない大気圧下において、例えばグロ
ー放電またはコロナ放電によりプラズマ化し、該プラズ
マ化した混合ガスを被膜に接触させて行う。
Next, the coating containing the titanium-containing oxide or its precursor substance is subjected to a nitriding treatment. This nitriding process is
Ammonia gas, a mixed gas of ammonia and hydrogen, a mixed gas of ammonia and hydrogen and nitrogen, or a mixed gas of hydrogen and nitrogen (hereinafter referred to as nitriding gas),
Under atmospheric pressure without any particular pressure reduction, plasma is formed by, for example, glow discharge or corona discharge, and the mixed gas that has been turned into plasma is brought into contact with the coating film.

【0033】ここで、窒化処理ガスのプラズマ化は、低
い交流電圧の印加で発生させたグロー放電によって行う
ことが好ましい。すなわち、大気圧下において、低電圧
で安定したプラズマを発生させるには、例えば一対の電
極の少なくとも一方の電極表面に誘電体層を設け、この
電極間に窒化処理ガスを供給しながら、交流電圧を印加
して電極間にパルス電界を形成する、手法が有利であ
る。
Here, the plasma of the nitriding treatment gas is preferably performed by glow discharge generated by applying a low AC voltage. That is, in order to generate a stable plasma at a low voltage under atmospheric pressure, for example, a dielectric layer is provided on the surface of at least one of a pair of electrodes, and a nitriding gas is supplied between the electrodes, and an alternating voltage is applied. The technique of applying a pulse to form a pulsed electric field between the electrodes is advantageous.

【0034】グロー放電に印加する交流電圧は、電圧:
1kV〜50kVおよび周波数:50Hz〜200MHzとすることが好
ましい。なぜなら、電圧が1kV未満では、グロー放電を
安定して発生させることが難しく、一方50kVをこえる
と、プラズマ速度が上昇して電極温度が上昇し、グロー
放電が不安定になる、おそれがある。また、周波数が50
Hz未満ではプラズマ密度が低く不安定な状態になり、一
方200MHzをこえると、プラズマ温度が上昇して電極温度
が上昇し、グロー放電が不安定になる、おそれがある。
より好ましくは、電圧:5kV〜20 kVおよび周波数:1
kHz〜100MHzとするとよい。
The alternating voltage applied to the glow discharge is the voltage:
1 kV to 50 kV and frequency: 50 Hz to 200 MHz are preferable. This is because, if the voltage is less than 1 kV, it is difficult to stably generate the glow discharge. On the other hand, if the voltage exceeds 50 kV, the plasma velocity increases, the electrode temperature rises, and the glow discharge may become unstable. Also, the frequency is 50
If it is less than Hz, the plasma density is low and the state becomes unstable. On the other hand, if it exceeds 200 MHz, the plasma temperature rises, the electrode temperature rises, and the glow discharge may become unstable.
More preferably, voltage: 5 kV-20 kV and frequency: 1
It is recommended to set it to kHz to 100MHz.

【0035】さらに、グロー放電を発生させるに当り、
一対の電極の少なくとも一方の電極の表面に設ける誘電
体層について、その誘電率を2〜2000の範囲とすること
が好ましい。すなわち、誘電率が2未満または2000をこ
えると、プラズマ温度が上昇して電極温度が上昇し、グ
ロー放電が不安定になる、おそれがある。より好ましく
は、誘電率を5〜1000とする。
Further, in generating glow discharge,
The dielectric constant of the dielectric layer provided on the surface of at least one of the pair of electrodes is preferably in the range of 2 to 2000. That is, if the dielectric constant is less than 2 or exceeds 2000, the plasma temperature rises, the electrode temperature rises, and the glow discharge may become unstable. More preferably, the dielectric constant is 5 to 1000.

【0036】また、誘電体層の膜厚は、0.1〜3mmとす
ることが好ましい。すなわち、誘電体層の膜厚が0.1mm
未満では、耐電圧が低下して絶縁破壊が発生しやすくな
り、一方3mmをこえると、印加電圧が過大になりプラズ
マ温度が上昇して電極温度が上昇し、グロー放電が不安
定になる、おそれがある。より好ましくは、0.2〜2mm
とする。
The thickness of the dielectric layer is preferably 0.1-3 mm. That is, the thickness of the dielectric layer is 0.1 mm
If it is less than 3, the withstand voltage is lowered and dielectric breakdown is likely to occur. On the other hand, if it exceeds 3 mm, the applied voltage becomes excessive, the plasma temperature rises, the electrode temperature rises, and the glow discharge may become unstable. There is. More preferably 0.2-2 mm
And

【0037】なお、誘電体層の材質は特に限定されない
が、例えばマグネシア、チタニア、アルミナ、ジルコニ
ア、およびこれらの2種以上の混合物のいずれかを適用
することができる。さらに、電極の形状もグロー放電の
安定化に影響するため、電極間の側の表面を曲面とする
ことが有利であり、その曲率半径を0.5〜30mm、より好
ましくは1〜20mmとするとよい。
The material of the dielectric layer is not particularly limited, but for example, any one of magnesia, titania, alumina, zirconia, and a mixture of two or more thereof can be applied. Further, since the shape of the electrodes also affects the stabilization of glow discharge, it is advantageous to make the surface between the electrodes curved, and the radius of curvature thereof is preferably 0.5 to 30 mm, more preferably 1 to 20 mm.

【0038】一方、窒化処理ガスとしては、アンモニア
ガス、アンモニアおよび水素の混合ガス、アンモニアと
水素および窒素との混合ガス、または水素および窒素の
混合ガスを用い、その混合比は任意でよい。また、希釈
が必要なときは、ヘリウム、ネオンおよびアルゴンなど
の不活性ガスを適宜に混合してもよい。
On the other hand, as the nitriding gas, ammonia gas, a mixed gas of ammonia and hydrogen, a mixed gas of ammonia and hydrogen and nitrogen, or a mixed gas of hydrogen and nitrogen is used, and the mixing ratio thereof may be arbitrary. Further, when dilution is necessary, an inert gas such as helium, neon and argon may be appropriately mixed.

【0039】また、チタン含有酸化物またはその前駆体
物質を含む被膜に、プラズマ化した窒化処理ガスを接触
させるには、このプラズマ化した窒化処理ガスを被膜に
向けて噴射したり、グロー放電を発生させている電極間
に被膜付き基材を通過させることにより達成できるが、
特にこれらの手法に限定されない。
In order to bring the plasma-processed nitriding gas into contact with the film containing the titanium-containing oxide or its precursor substance, the plasma-processed nitriding gas is jetted toward the film or glow discharge is applied. It can be achieved by passing the coated substrate between the electrodes that are being generated,
The method is not particularly limited to these.

【0040】[0040]

【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。 (実施例1)アナターゼ型酸化チタンゾルとぺルオキソ
チタン酸を質量比で7:3に混合したコーティング溶液
(1.7質量%)を、チタン釉が被覆された白色ホーロー
材(基材)にスプレー塗布し、乾燥後500℃で10分間仮
焼成し、平均膜厚0.2μmの被膜を形成した複合材料を
作製した。次いで、該被膜を形成した複合材料に、窒化
処理ガスとしてアンモニアとアルゴンとの混合ガス(体
積比NH3:Ar=1:1)を大気圧下でプラズマ化したガ
スを、30秒間噴射することによって、上記被膜をチタン
オキシナイトライドからなる光触媒被膜に改質した。こ
のとき、光触媒被膜はアナターゼ型であり、その平均膜
厚は0.2μmであった。光触媒被膜の特性を下記する方
法で測定し、評価した。それらの評価結果を表1に示
す。
EXAMPLES Next, the present invention will be specifically described by way of examples, but the present invention is not limited to these examples. (Example 1) A coating solution (1.7% by mass) in which anatase type titanium oxide sol and peroxotitanic acid were mixed at a mass ratio of 7: 3 was spray-coated on a white enamel material (base material) coated with titanium glaze, After drying, it was calcined at 500 ° C. for 10 minutes to prepare a composite material having a coating film with an average film thickness of 0.2 μm. Then, a mixed gas of ammonia and argon (volume ratio NH 3 : Ar = 1: 1) is plasmatized at atmospheric pressure as a nitriding gas into the composite material having the coating film, and the gas is injected for 30 seconds. The above coating was modified to a photocatalytic coating made of titanium oxynitride. At this time, the photocatalytic coating was of anatase type, and its average film thickness was 0.2 μm. The characteristics of the photocatalytic coating were measured and evaluated by the methods described below. The evaluation results are shown in Table 1.

【0041】なお、窒化処理ガスのプラズマ化は、プラ
ズマ発生装置として、誘電体のアルミナを300μmで被
覆した、曲率半径が10mmのステンレス鋼電極の対を1mm
離して配置し、印加電圧:10kVおよび周波数:50MHzの
条件でグロー放電を発生させ、その電極間に窒化処理ガ
スを導くことによって行った。
The plasma treatment of the nitriding gas was carried out by using a plasma generator as a pair of stainless steel electrodes each having a radius of curvature of 10 mm and having a dielectric alumina coating of 300 μm.
Glow discharges were generated under the conditions of an applied voltage of 10 kV and a frequency of 50 MHz, and the nitriding gas was introduced between the electrodes.

【0042】(実施例2)窒化処理ガスとして、アンモ
ニアガスを用いた以外は、実施例1と同じ方法にて、平
均膜厚0.2μmの被膜をチタンオキシナイトライドから
なる光触媒皮膜に改質した。光触媒被膜の特性の評価結
果を表1に示す。
Example 2 A film having an average film thickness of 0.2 μm was modified into a photocatalyst film made of titanium oxynitride by the same method as in Example 1 except that ammonia gas was used as the nitriding gas. . Table 1 shows the evaluation results of the characteristics of the photocatalytic coating.

【0043】(実施例3)窒化処理する雰囲気ガスとし
て、窒素と水素の混合ガス(体積比N2:H2=5:1)
を用いたこと以外は、実施例1と同じ方法にて、平均膜
厚0.2μmの被膜をチタンオキシナイトライドからなる
光触媒被膜に改質した。光触媒被膜の特性の評価結果を
表1に示す。
Example 3 A mixed gas of nitrogen and hydrogen (volume ratio N 2 : H 2 = 5: 1) was used as an atmosphere gas for nitriding.
In the same manner as in Example 1 except that was used, a film having an average film thickness of 0.2 μm was modified into a photocatalytic film made of titanium oxynitride. Table 1 shows the evaluation results of the characteristics of the photocatalytic coating.

【0044】(実施例4)窒化処理する雰囲気ガスとし
て、アンモニアと水素の混合ガス(体積比NH3:H2
5:1)を用いたこと以外は、実施例1と同じ方法にて、
平均膜厚0.2μmの被膜をチタンオキシナイトライドか
らなる光触媒被膜に改質した。光触媒被膜の特性の評価
結果を表1に示す。
Example 4 As an atmosphere gas for nitriding, a mixed gas of ammonia and hydrogen (volume ratio NH 3 : H 2 =
5: 1) except that the same method as in Example 1 was used.
A film having an average film thickness of 0.2 μm was modified into a photocatalytic film made of titanium oxynitride. Table 1 shows the evaluation results of the characteristics of the photocatalytic coating.

【0045】(実施例5)窒化処理する雰囲気ガスとし
て、アンモニアと窒素と水素の混合ガス(体積比NH3
2:H2=5:5:1)を用いたこと以外は、実施例1と
同じ方法にて、平均膜厚0.2μmの被膜をチタンオキシ
ナイトライドからなる光触媒被膜に改質した。光触媒被
膜の特性の評価結果を表1に示す。
(Embodiment 5) As an atmosphere gas for nitriding, a mixed gas of ammonia, nitrogen and hydrogen (volume ratio NH 3 :
A film having an average film thickness of 0.2 μm was modified into a photocatalyst film made of titanium oxynitride by the same method as in Example 1 except that N 2 : H 2 = 5: 5: 1) was used. Table 1 shows the evaluation results of the characteristics of the photocatalytic coating.

【0046】(比較例1)窒化処理する雰囲気ガスとし
て、窒素ガス単独としたこと以外は、実施例1と同じ方
法にて、平均膜厚0.2μmの被膜をチタンオキシナイト
ライドからなる光触媒被膜に改質した。光触媒被膜の特
性の評価結果を表1に示す。
Comparative Example 1 A film having an average film thickness of 0.2 μm was formed into a photocatalyst film made of titanium oxynitride by the same method as in Example 1 except that nitrogen gas alone was used as the atmosphere gas for nitriding. Modified. Table 1 shows the evaluation results of the characteristics of the photocatalytic coating.

【0047】(比較例2)窒化処理する雰囲気ガスとし
て、水素とアルゴンとの混合ガス(Ar:Hとしたこと
以外は、実施例1と同じ方法にて、平均膜厚0.2μmの被
膜をチタンオキシナイトライドからなる光触媒被膜に改
質した。光触媒被膜の特性の評価結果を表1に示す。
[0047] (Comparative Example 2) atmospheric gas nitriding treatment, a mixed gas of hydrogen and argon (Ar: except that the H 2, in the same manner as in Example 1, the average film thickness 0.2μm of film The photocatalyst film was modified to titanium oxynitride, and the evaluation results of the properties of the photocatalyst film are shown in Table 1.

【0048】(試験方法) [抗菌試験]抗菌製品技術協議会の抗菌製品の抗菌力評
価試験法に記載された光照射フィルム密着法に準じて抗
菌力を評価した。5cm×5cmサイズの供試材上に、菌濃
度1.5×106個/mlの菌液を0.1ml接種したあと、ポリエ
チレンフィルムを被せて密着させ、これを透明シャーレ
内にセットして、温度25℃、相対湿度90%以上の条件下
で蓋をし、白色蛍光灯で1000ルクスの可視光を4時間ま
たは8時間照射し、あるいは、暗所にて4時間または8時
間放置した。その後、生理食塩水で供試材から生残菌を
洗い出し、NA培地にて35℃、24時間培養し、生菌数を測
定した。抗菌力は生菌数が供試材1枚当たリ10個未満を
合格とした。菌は黄色葡萄球菌IF0 12732を使用し、白
色蛍光灯は、紫外線カットフィルム((株)キング製作
所社製で商品名「ObicC」)を装着して紫外線強度を0.
1μW/cm2以下(紫外線強度は365nm紫外線センサーで測
定)とした。
(Test Method) [Antibacterial Test] The antibacterial activity was evaluated according to the light irradiation film adhesion method described in the antibacterial activity evaluation test method for antibacterial products of the Antibacterial Product Technology Council. After inoculating 0.1 ml of a bacterial solution with a bacterial concentration of 1.5 × 10 6 cells / ml onto a 5 cm × 5 cm size test material, cover it with a polyethylene film to bring it into close contact, set it in a transparent petri dish, and set the temperature to 25 The lid was covered under the condition of ℃ and relative humidity of 90% or more, and 1000 lux of visible light was irradiated with a white fluorescent lamp for 4 hours or 8 hours, or left in the dark for 4 hours or 8 hours. After that, surviving bacteria were washed out from the test material with physiological saline and cultured in NA medium at 35 ° C. for 24 hours, and the viable cell count was measured. For the antibacterial activity, the number of viable bacteria was less than 10 when the number of viable bacteria was 1 per test material. Staphylococcus aureus IF0 12732 is used as the bacterium, and the white fluorescent lamp is equipped with an ultraviolet cut film (trade name “ObicC” manufactured by King Seisakusho Co., Ltd.) to set the ultraviolet intensity to 0.
It was set to 1 μW / cm 2 or less (ultraviolet intensity was measured by a 365 nm ultraviolet sensor).

【0049】[接触角]供試材に、マイクロシリンジを
使用してイオン交換水を20μリットル滴下し、供試材上
の水滴を画像処理式接触角計(協和界面科学(株)製、
CA−X)を用いて、水の接触角を3点法にて測定した。
なお、接触角の測定は、可視光照射前の初期状態、上記
白色蛍光灯を用いて1000ルクスの可視光を8時間照射し
た後の状態、および暗所にて24時間放置した後の状態で
同様に行った。
[Contact Angle] 20 μL of ion-exchanged water was dropped on the test material using a microsyringe, and the water droplets on the test material were measured by an image processing contact angle meter (Kyowa Interface Science Co., Ltd.,
CA-X) was used to measure the contact angle of water by the three-point method.
The contact angle is measured in the initial state before irradiation with visible light, after being irradiated with visible light of 1000 lux for 8 hours using the white fluorescent lamp, and after being left for 24 hours in a dark place. I went the same way.

【0050】また、供試材表面について、X線光電子分
光分析を行った。すなわち、供試材表面に特性X線を照
射し、放出された光電子の運動エネルギーから結合エネ
ルギーを算出したところ、本発明による供試材は、いず
れも図1に示すように、TiN結合(結合エネルギー≒396e
V)の存在が確認された。
X-ray photoelectron spectroscopy analysis was performed on the surface of the test material. That is, when the surface of the test material was irradiated with characteristic X-rays and the binding energy was calculated from the kinetic energy of the emitted photoelectrons, all the test materials of the present invention showed TiN bond (bonding) as shown in FIG. Energy ≈ 396e
The existence of V) was confirmed.

【0051】[0051]

【表1】 [Table 1]

【0052】表1に示す結果から、実施例はいずれも、
8時間の可視光の照射によって、優れた抗菌力および親
水性が得られることがわかる。一方、比較例1では、被
膜の窒化が成されず、可視光を照射しても抗菌力および
親水性が発現しない。比較例2では、水素プラズマによ
り換言されるため、若干の可視光応答が見られる。
From the results shown in Table 1, all the Examples
It can be seen that excellent antibacterial activity and hydrophilicity can be obtained by irradiation with visible light for 8 hours. On the other hand, in Comparative Example 1, the film is not nitrided, and the antibacterial activity and hydrophilicity are not exhibited even when visible light is irradiated. In Comparative Example 2, a slight visible light response is observed because the hydrogen plasma is used in other words.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明によれば、紫外線照射では勿論の
こと、可視光照射によっても、光触媒活性および/また
は親水性を発現するチタン含有オキシナイトライドから
なる光触媒被膜を有する複合材料の製造方法の提供が可
能になった。この製造方法を用いれば、光触媒被膜を、
基材を加熱することなしに連続処理によって形成するこ
とができる。さらに、本発明の製造方法によって得られ
た複合部材は、例えば環境浄化または防食機能を要する
内装材、側壁材などの景覿材、外壁材などに使用するこ
とができる。
According to the present invention, a method for producing a composite material having a photocatalyst coating made of titanium-containing oxynitride which exhibits photocatalytic activity and / or hydrophilicity not only by ultraviolet irradiation but also by visible light irradiation. Is now available. By using this manufacturing method,
It can be formed by continuous processing without heating the substrate. Furthermore, the composite member obtained by the manufacturing method of the present invention can be used as, for example, an interior material that requires an environmental purification or anticorrosion function, a scenic material such as a sidewall material, an outer wall material, and the like.

【0054】尚、上記複合材料を構成するチタン含有オ
キシナイトライドからなる光触媒被膜は、酸化チタン等
の単独酸化物からなる光触媒被膜に比べて、耐摩耗性お
よび耐食性についても優れており、被膜密着性も良好で
ある。
The photocatalytic coating made of titanium-containing oxynitride constituting the above composite material is superior in wear resistance and corrosion resistance as compared with the photocatalytic coating made of a single oxide such as titanium oxide, so that the adhesion of the coating is improved. The property is also good.

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

【図1】 X線光電子分光分析の結果を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a result of X-ray photoelectron spectroscopy analysis.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C01G 23/00 C01G 23/00 Z 4K044 G03F 7/004 521 G03F 7/004 521 // C23C 8/36 C23C 8/36 (72)発明者 信澤 達也 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 村上 裕彦 茨城県つくば市東光台5−9−7 株式会 社アルバック筑波超材料研究所内 (72)発明者 小圷 千鶴 茨城県つくば市東光台5−9−7 株式会 社アルバック筑波超材料研究所内 Fターム(参考) 2H025 AB03 BH03 4G047 CA01 CB04 CC03 CD02 4G069 AA03 AA08 BA48A BB04A BB04B BB11A BB11B BC50A BC50B DA06 EA08 ED02 FB24 4G075 AA24 BA05 BC01 BD14 BD26 CA16 CA25 CA47 CA62 DA18 EB33 EC21 EE01 EE12 FB02 FB04 FB05 FB06 FB11 FB12 FC09 FC11 FC15 4K028 BA02 BA11 BA22 4K044 AA01 AA13 BA12 BA18 BB01 BC02 CA13 CA41 CA53 CA62Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C01G 23/00 C01G 23/00 Z 4K044 G03F 7/004 521 G03F 7/004 521 // C23C 8/36 C23C 8/36 (72) Inventor Tatsuya Nozawa, 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba, Chiba Prefecture, Research Institute of Kawasaki Steel Co., Ltd. (72) Inventor, Hirohiko Murakami 5-9-7 Tokodai, Tsukuba, Ibaraki ULVAC Tsukuba Super Materials Research Laboratory (72) Inventor Chizuru Ogane 5-9-7 Tokodai, Tsukuba, Ibaraki Stock Company ULVAC Tsukuba Super Materials Research Laboratory F-term (reference) 2H025 AB03 BH03 4G047 CA01 CB04 CC03 CD02 4G069 AA03 AA08 BA48A BB04A BB04B BB11A BB11B BC50A BC50B DA06 EA08 ED02 FB24 4G075 AA24 BA05 BC01 BD14 BD26 CA16 CA25 CA47 CA62 DA18 EB33 EC21 EE01 EE12 FB02 FB04 FB05 FB06 FB11 FB12 FC09 FC11 FC15 FC12 4K028 BA02 BA11 BA22 4K04 BAA 4A04A12

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基材表面を、チタン含有酸化物またはそ
の前駆体物質を含む被膜で被覆した後、アンモニアガ
ス、アンモニアおよび水素の混合ガス、アンモニアと水
素および窒素との混合ガス、または水素および窒素の混
合ガスを、大気圧下にてプラズマ化し、該プラズマ化ガ
スを上記被膜に接触させて、上記被膜を、チタン含有オ
キシナイトライドからなる光触媒被膜に改質することを
特徴とする光触媒被膜を有する複合材料の製造方法。
1. A substrate surface is coated with a film containing a titanium-containing oxide or its precursor substance, and then ammonia gas, a mixed gas of ammonia and hydrogen, a mixed gas of ammonia and hydrogen and nitrogen, or hydrogen and A photocatalytic film characterized by converting a mixed gas of nitrogen into plasma under atmospheric pressure, bringing the plasmatic gas into contact with the film, and modifying the film into a photocatalytic film comprising titanium-containing oxynitride. A method of manufacturing a composite material having:
【請求項2】 ガスのプラズマ化を、交流電圧の印加で
発生させたグロー放電にて行うことを特徴とする請求項
1に記載の光触媒被膜を形成した複合材料の製造方法。
2. The method for producing a composite material having a photocatalyst film according to claim 1, wherein the gas is turned into plasma by glow discharge generated by applying an alternating voltage.
【請求項3】 交流電圧の周波数が50Hz〜200MHzである
請求項1または2に記載の光触媒被膜を有する複合材料
の製造方法。
3. The method for producing a composite material having a photocatalyst coating according to claim 1, wherein the frequency of the alternating voltage is 50 Hz to 200 MHz.
【請求項4】 チタン含有酸化物またはその前駆体物質
を含む被膜の平均膜厚が0.01〜3μmである請求項1な
いし3のいずれかに記載の光触媒被膜を有する複合材料
の製造方法。
4. The method for producing a composite material having a photocatalyst film according to claim 1, wherein the film containing the titanium-containing oxide or its precursor substance has an average film thickness of 0.01 to 3 μm.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007289821A (en) * 2006-04-21 2007-11-08 Tottoriken Kinzoku Netsushori Kyogyo Kumiai Manufacturing method of visible light responsive photocatalyst
JP2008229419A (en) * 2007-03-16 2008-10-02 Bridgestone Corp Photocatalytic nitrogen-doped titanium oxide thin film and its depositing method
JP2009106905A (en) * 2007-10-31 2009-05-21 Shin Etsu Chem Co Ltd Method for producing titanium oxide photocatalyst thin film
JP2009202087A (en) * 2008-02-27 2009-09-10 Toyota Gakuen Nitridation method
US7771797B2 (en) 2005-07-15 2010-08-10 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Photocatalyst material producing method and photocatalyst material producing apparatus
WO2013069593A1 (en) * 2011-11-09 2013-05-16 東京エレクトロン株式会社 Pretreatment method, graphene forming method and graphene fabrication apparatus
KR101907517B1 (en) * 2016-08-31 2018-10-12 한국세라믹기술원 Method for preparing titanium dioxides doped with nitrogen and photocatalyst prepared thereby

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7771797B2 (en) 2005-07-15 2010-08-10 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Photocatalyst material producing method and photocatalyst material producing apparatus
EP2735367A2 (en) 2005-07-15 2014-05-28 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Photocatalyst material producing method and photocatalyst material producing apparatus
JP2007289821A (en) * 2006-04-21 2007-11-08 Tottoriken Kinzoku Netsushori Kyogyo Kumiai Manufacturing method of visible light responsive photocatalyst
JP2008229419A (en) * 2007-03-16 2008-10-02 Bridgestone Corp Photocatalytic nitrogen-doped titanium oxide thin film and its depositing method
JP2009106905A (en) * 2007-10-31 2009-05-21 Shin Etsu Chem Co Ltd Method for producing titanium oxide photocatalyst thin film
JP2009202087A (en) * 2008-02-27 2009-09-10 Toyota Gakuen Nitridation method
WO2013069593A1 (en) * 2011-11-09 2013-05-16 東京エレクトロン株式会社 Pretreatment method, graphene forming method and graphene fabrication apparatus
JP2013100205A (en) * 2011-11-09 2013-05-23 Tokyo Electron Ltd Pretreating method, graphene forming method and graphene production apparatus
KR101907517B1 (en) * 2016-08-31 2018-10-12 한국세라믹기술원 Method for preparing titanium dioxides doped with nitrogen and photocatalyst prepared thereby

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