JP2004290974A - Optical catalyst compound, optical catalyst containing substance, optical catalyst function exerting material and method for manufacturing it - Google Patents

Optical catalyst compound, optical catalyst containing substance, optical catalyst function exerting material and method for manufacturing it Download PDF

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道 万 也 辻
Hiroto Hasuo
生 博 人 蓮
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make a more efficient catalyst reaction related to an optical catalyst. <P>SOLUTION: When nitrogen oxide (nitric oxide) contacts or approaches titanium dioxide in a state in which titanium dioxide as an optical catalyst and amphoteric metal oxide (aluminum etc.) or basic metal oxide (barium oxide, strontium oxide, etc.) are compounded, the nitric oxide is oxidized to nitrogen dioxide (gas) by -OH, an active oxygen species generated by titanium dioxide in response to irradiation with light. The nitrogen dioxide is an acidic gas, judging from its molecular structure. The aluminum is the amphoteric metal oxide. The barium oxide and the strontium oxide are the basic metal oxide. Ascribing an oxygen atom having the basic metal oxide to a base point against acidic gas, the nitrogen dioxide is attracted by and combined with the oxygen atom chemically and held by the metal oxide and finally retained by approaching the nitrogen dioxide, the optical catalyst, wherein the nitrogen dioxide. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

発明の属する技術分野Technical field to which the invention belongs

本発明は、光の照射を受けると触媒として機能する光触媒が配合された光触媒配合物と、この光触媒配合物を用いた光触媒機能発揮材および光触媒配合物の製造方法に関する。   The present invention relates to a photocatalyst compound containing a photocatalyst that functions as a catalyst when irradiated with light, a photocatalytic function-executing material using the photocatalyst compound, and a method for producing a photocatalyst compound.

従来の技術Conventional technology

従来、この種の光触媒は、触媒反応に用いるエネルギが太陽光等の光エネルギで無尽蔵であることからその用途が拡大しつつある。例えば、光触媒の一種である二酸化チタン(TiO2)、特に結晶型がアナターゼ型の二酸化チタンは、照射された光(紫外線)のエネルギにより励起電子と正孔を生成し、その生成した励起電子と正孔により触媒表面での酸素と水分の存在下でO2-、O-、・OH(・は不対電子を示しラジカル種であることを意味する)等の活性酸素種を生成する。そして、この活性酸素種の有するラジカルな性質を利用して、大気中の窒素酸化物(NOx)を活性酸素種による酸化反応に供して無害な反応物(硝酸)にするという大気浄化の用途や、有機成分の酸化を通した細菌の分解、いわゆる抗菌の用途などが提案されている。 Heretofore, this kind of photocatalyst has been expanding its use since the energy used for the catalytic reaction is inexhaustible with light energy such as sunlight. For example, titanium dioxide (TiO 2 ), which is a kind of photocatalyst, particularly titanium dioxide having an anatase crystal form, generates excited electrons and holes by the energy of irradiated light (ultraviolet light), and generates the excited electrons and holes. The holes generate active oxygen species such as O 2 —, O—, and OH (where • represents an unpaired electron and is a radical species) in the presence of oxygen and moisture on the catalyst surface. Utilizing the radical nature of the active oxygen species, it is used for air purification, in which nitrogen oxides (NOx) in the atmosphere are subjected to an oxidation reaction by the active oxygen species to produce harmless reactants (nitric acid). In addition, bacterial decomposition through oxidation of organic components, so-called antibacterial uses, and the like have been proposed.

ところで、窒素酸化物が活性酸素種による酸化反応を受ける過程では、二酸化窒素(NO2)が中間生成物として生成され、この二窒素酸化物が更に酸化を受け最終的には硝酸とされる。そして、この硝酸の生成をもって大気中の窒素酸化物が削減され大気が浄化される。このため、窒素酸化物の削減効率を高めるには、活性酸素種と窒素酸化物或いは二酸化窒素とが共存することが不可欠である。しかし、二酸化窒素は化学的に比較的安定した化合物(ガス)であるので、生成された二酸化窒素は反応の系外に離脱して活性酸素種による酸化反応の効率が低下し、結果的に削減効率も低下する事態となる。なお、活性炭のような多孔質の吸着剤を用いて二酸化窒素の離脱の抑制を図ることも考えられるが、以下に説明するように必ずしも効果的とはいえない。 By the way, in the process in which the nitrogen oxide undergoes the oxidation reaction by the active oxygen species, nitrogen dioxide (NO 2 ) is generated as an intermediate product, and this dinitrogen oxide is further oxidized to finally nitric acid. Then, by the generation of nitric acid, nitrogen oxides in the atmosphere are reduced and the atmosphere is purified. Therefore, in order to increase the efficiency of reducing nitrogen oxides, it is essential that active oxygen species coexist with nitrogen oxides or nitrogen dioxide. However, since nitrogen dioxide is a chemically stable compound (gas), the generated nitrogen dioxide escapes out of the reaction system, reducing the efficiency of the oxidation reaction by the active oxygen species, resulting in a reduction. Efficiency is also reduced. It is conceivable to suppress the release of nitrogen dioxide by using a porous adsorbent such as activated carbon, but it is not necessarily effective as described below.

このような吸着剤では、一旦離脱した二酸化窒素を吸着した場合、この二酸化窒素を吸着剤の細孔内に吸着したままで放出しないことがある。このため、吸着した二酸化窒素が活性酸素種による酸化反応の系外におかれてこの酸化反応を受けず、最終生成物である硝酸となることがないことがある。よって、窒素酸化物が最終的に硝酸にまで変遷せず削減効率が阻害される。もっとも、活性酸素種との共存が可能で反応の系内にある領域、即ち光触媒に近接した領域で吸着剤に吸着された二酸化窒素は酸化されて硝酸となるが、光触媒に近接した領域は吸着剤における物質の吸着領域全体(細孔を含む)に対してはごく限られているため、硝酸にまで酸化されない二酸化窒素の割合は高いといえる。つまり、吸着剤を用いても二窒素酸化物を吸着保持するに止まり、硝酸にまでの変遷を通した窒素酸化物の削減は十分とはいえないと思われる。   In such an adsorbent, once the released nitrogen dioxide is adsorbed, the nitrogen dioxide may not be released while being adsorbed in the pores of the adsorbent. For this reason, the adsorbed nitrogen dioxide may not be subjected to this oxidation reaction outside the oxidation reaction system by the active oxygen species, and may not be converted into nitric acid as a final product. Therefore, the nitrogen oxides do not finally change to nitric acid, and the reduction efficiency is hindered. However, nitrogen dioxide adsorbed by the adsorbent is oxidized to nitric acid in the region where it can coexist with active oxygen species and is in the reaction system, that is, in the region close to the photocatalyst, while the region close to the photocatalyst is adsorbed. Since the entire adsorption area (including pores) of the substance in the agent is very limited, the ratio of nitrogen dioxide that is not oxidized to nitric acid can be said to be high. In other words, even if an adsorbent is used, it can only be said that dinitrogen oxide is adsorbed and held, and the reduction of nitrogen oxide through the transition to nitric acid is not considered to be sufficient.

本発明は、上記問題点を解決するためになされ、光触媒が関与する触媒反応のより一層の効率化を図ること、或いはこの触媒反応に供される被反応物の最終生成物への変遷を通した削減効率の向上を図ることを目的とする。また、光触媒が果たす機能を補完することを他の目的とする。
本発明は、光の照射を受けると触媒として機能する光触媒が配合された光触媒配合物と、この光触媒配合物を用いた光触媒機能発揮材および光触媒配合物の製造方法に関する。
The present invention has been made to solve the above problems, and aims to further improve the efficiency of a catalytic reaction involving a photocatalyst, or to evolve a reactant subjected to the catalytic reaction into a final product. The purpose is to improve the reduction efficiency. Another object is to supplement the function performed by the photocatalyst.
The present invention relates to a photocatalyst compound containing a photocatalyst that functions as a catalyst when irradiated with light, a photocatalytic function-executing material using the photocatalyst compound, and a method for producing a photocatalyst compound.

課題を解決するための手段およびその作用・効果Means for solving the problems and their functions and effects

かかる課題を解決するため、本発明の第1の光触媒配合物は、
光の照射を受けると触媒として機能する光触媒と他の化合物が配合された光触媒配合物であって、
前記他の化合物は、
前記光触媒が関与する触媒反応に供される被反応物が該触媒反応を受けて化学変化し該被反応物の構造と前記触媒反応とで規定される最終生成物に変遷する場合、前記光触媒との共存下で、前記被反応物から前記最終生成物への変遷程度を高めるよう機能する化合物である
ことを特徴とする。
In order to solve such a problem, the first photocatalyst formulation of the present invention comprises:
A photocatalyst compound comprising a photocatalyst functioning as a catalyst when irradiated with light and another compound,
The other compound is
When the reactant subjected to the catalytic reaction involving the photocatalyst undergoes the catalytic reaction and undergoes a chemical change and changes to a final product defined by the structure of the reactant and the catalytic reaction, the photocatalyst and A compound that functions to increase the degree of transition from the reactant to the final product in the presence of

上記構成を有する本発明の第1の光触媒配合物によれば、被反応物から最終生成物への変遷程度が高まるので、被反応物の削減効率を高めることができる。   According to the first photocatalyst composition of the present invention having the above-described configuration, the degree of change from the reactant to the final product increases, so that the efficiency of reducing the reactant can be increased.

上記の構成を有する本発明の第1の光触媒配合物において、以下の態様を採ることができる。第1の態様は、
前記他の化合物は、
前記被反応物或いは前記被反応物が前記触媒反応を受けて前記最終生成物に変遷する以前に生成される中間生成物と化学的に結合する化合物である。
In the first photocatalyst composition of the present invention having the above configuration, the following aspects can be adopted. The first aspect is
The other compound is
The reactant or the compound chemically bonded to an intermediate product generated before the reactant undergoes the catalytic reaction and changes to the final product.

この第1の態様では、被反応物或いは中間生成物は、光触媒と共に配合された他の化合物と化学的に結合して保持される。そして、この被反応物或いは中間生成物を保持したこの他の化合物は、多孔質の構造を採るものではないため、光触媒が関与する触媒反応の系外、即ち光触媒から離れた領域にこれら被反応物或いは中間生成物をおくものではなく、共に配合された光触媒との隣接を通して、触媒反応の系内にこれら被反応物或いは中間生成物をおく。しかも、被反応物或いは中間生成物との結合が化学的なものであることから、触媒反応の系内にこれら被反応物或いは中間生成物を確実におくことができる。この結果、この第1の態様の光触媒配合物によれば、被反応物が触媒反応に供される機会や中間生成物が更にこの触媒反応に供される機会を確実に確保でき、触媒反応をより一層効率的に進行させることができる。そして、触媒反応の効率向上を通して被反応物から最終生成物への変遷程度が高まるので、被反応物の削減効率を高めることができる。   In the first embodiment, the reactant or the intermediate product is retained by being chemically bonded to another compound compounded with the photocatalyst. Since the reactant or the other compound holding the intermediate product does not have a porous structure, the reactant is located outside the catalytic reaction involving the photocatalyst, that is, in a region away from the photocatalyst. These reactants or intermediate products are placed in the catalytic reaction system through the adjacency with the photocatalyst blended with the photocatalyst, which is not put together. In addition, since the bond with the reactant or the intermediate product is a chemical bond, the reactant or the intermediate product can be reliably placed in the catalytic reaction system. As a result, according to the photocatalyst composition of the first embodiment, the opportunity for the reactant to be subjected to the catalytic reaction and the opportunity for the intermediate product to be further subjected to the catalytic reaction can be ensured. It can proceed more efficiently. Since the degree of transition from the reactant to the final product increases through the improvement of the efficiency of the catalytic reaction, the efficiency of reducing the reactant can be increased.

第2の態様は、
前記光触媒は、照射された光のエネルギにより励起電子と正孔を生成し、触媒表面での酸素と水分の存在下で前記励起電子と正孔により活性酸素種を生成する光触媒である。
The second aspect is
The photocatalyst is a photocatalyst that generates excited electrons and holes by the energy of irradiated light, and generates active oxygen species by the excited electrons and holes in the presence of oxygen and moisture on the surface of the catalyst.

この第2の態様によれば、光触媒が生成した活性酸素種に基づいた触媒反応の系内に被反応物或いは中間生成物をおいて、これら被反応物が触媒反応に供される機会や中間生成物が更にこの触媒反応に供される機会を確実に確保でき、触媒反応をより一層効率的に進行させることができる。よって、被反応物の削減効率を高めることができる。   According to the second aspect, the reactant or the intermediate product is placed in the catalytic reaction system based on the active oxygen species generated by the photocatalyst, and the reactant or intermediate product is used for the catalytic reaction. The opportunity for the product to be further subjected to this catalytic reaction can be reliably secured, and the catalytic reaction can proceed more efficiently. Therefore, the efficiency of reducing the reactants can be increased.

この場合、光触媒としては、二酸化チタン(ThO2,)や酸化亜鉛(ZnO)、酸化バナジウム(V25)、酸化タングステン(WO3)等を例示することができる。これら光触媒はその有する結晶型に捕らわれることはなく、例えば、アナターゼ型、ルチル型或いはブルッカイト型の結晶型を有する二酸化チタンにあっては、いずれの結晶型でもよい。最も、入手の容易さ等からは、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましい。また、活性酸素種に基づいた触媒反応に供される被反応物とその中間生成物並びに最終生成物としては、窒素酸化物と二酸化窒素と硝酸、硫黄酸化物と二酸化硫黄と硫酸或いは亜硫酸、一酸化炭素と二酸化炭素と炭酸等を例示することができる。また、アンモニアも被反応物として例示することができ、この場合の中間生成物並びに最終生成物は、アンモニアから生成された一酸化窒素、二酸化窒素と硝酸となる。 In this case, examples of the photocatalyst include titanium dioxide (ThO 2 ), zinc oxide (ZnO), vanadium oxide (V 2 O 5 ), and tungsten oxide (WO 3 ). These photocatalysts are not caught by the crystal forms of the photocatalysts. For example, any of titanium oxide having anatase, rutile or brookite crystal forms may be used. Most preferred is anatase-type titanium dioxide from the viewpoint of availability and the like. The reactants and intermediates and final products subjected to the catalytic reaction based on the active oxygen species include nitrogen oxides, nitrogen dioxide and nitric acid, sulfur oxides and sulfur dioxide and sulfuric acid or sulfurous acid, and the like. Examples thereof include carbon oxide, carbon dioxide, and carbonic acid. Ammonia can also be exemplified as a reactant, and in this case, an intermediate product and a final product are nitric oxide, nitrogen dioxide, and nitric acid generated from ammonia.

第3の態様は、
前記他の化合物は、前記活性酸素種に基づく前記触媒反応に供される前記被反応物或いは前記中間生成物と化学的に結合する両性金属酸化物、塩基性金属酸化物又は酸性金属酸化物の少なくとも一の金属酸化物である。
A third aspect is:
The other compound is an amphoteric metal oxide, a basic metal oxide or an acidic metal oxide chemically bonded to the reactant or the intermediate product subjected to the catalytic reaction based on the active oxygen species. At least one metal oxide.

この第3の態様によれば、光触媒が生成した活性酸素種に基づいた触媒反応の系内に被反応物或いは中間生成物をおくに当たり、被反応物或いは中間生成物が酸性である場合には、いわゆる塩基点を塩基性金属酸化物の原子配列に起因する特定の原子で形成でき、この塩基点で塩基性金属酸化物と被反応物或いは中間生成物を確実に化学的に結合させることができる。また、被反応物或いは中間生成物が塩基性である場合には、いわゆる酸点を酸性金属酸化物の原子配列に起因する特定の原子で形成でき、この酸点で酸性金属酸化物と被反応物或いは中間生成物を確実に化学的に結合させることができる。更には、他の化合物を両性金属酸化物とすれば、この両性金属酸化物の原子配列に起因する特定の原子を被反応物或いは中間生成物の性質に適合した塩基点若しくは酸点とすることができるので、被反応物或いは中間生成物が塩基性と酸性のいずれであっても、この両性金属酸化物と被反応物或いは中間生成物を確実に化学的に結合させることができる。   According to the third aspect, when the reactant or the intermediate product is placed in the catalytic reaction system based on the active oxygen species generated by the photocatalyst, the reactant or the intermediate product is acidic. The so-called base point can be formed by a specific atom derived from the atomic arrangement of the basic metal oxide, and the basic metal oxide can be reliably chemically bonded to the reactant or the intermediate product at this base point. it can. When the reactant or the intermediate product is basic, a so-called acid site can be formed by a specific atom derived from the atomic arrangement of the acidic metal oxide, and the acid site reacts with the acidic metal oxide at this acid site. Products or intermediates can be chemically bonded reliably. Furthermore, if the other compound is an amphoteric metal oxide, a specific atom resulting from the atomic arrangement of the amphoteric metal oxide should be a base point or an acid point suitable for the properties of the reactant or the intermediate product. Therefore, regardless of whether the reactant or the intermediate product is basic or acidic, the amphoteric metal oxide can be reliably chemically bonded to the reactant or the intermediate product.

この場合、両性金属酸化物としては、アルミナ(Al23)や酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO、SnO2)等を例示することができる。また、塩基性金属酸化物としては、酸化ストロンチウム(SrO)や酸化バリウム(BaO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化ルビジウム(Rb2O)、酸化ナトリウム(Na2O)、酸化カリウム(K2O)等を例示することができる。更に、酸性金属酸化物としては、酸化リン(P25)等を例示することができる。これらの金属酸化物において塩基点或いは酸点を形成するのは、金属酸化物を構成する金属原子と酸素原子の電気陰性度の差および金属酸化物表面における金属原子と酸素原子の原子配列に起因する。そして、活性酸素種に基づいた触媒反応に供される上記の被反応物とその中間生成物に対応させて、上記の塩基性金属酸化物、酸性金属酸化物、両性金属酸化物を適宜選択すればよい。なお、酸化亜鉛は光触媒であると共に両性金属酸化物であるので、光触媒として酸化亜鉛を選択した場合には、両性金属酸化物として酸化亜鉛を選択することはないことは勿論である。 In this case, examples of the amphoteric metal oxide include alumina (Al 2 O 3 ), zinc oxide (ZnO), and tin oxide (SnO, SnO 2 ). Examples of the basic metal oxide include strontium oxide (SrO), barium oxide (BaO), magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), rubidium oxide (Rb 2 O), sodium oxide (Na 2 O), Potassium oxide (K 2 O) and the like can be exemplified. Further, examples of the acidic metal oxide include phosphorus oxide (P 2 O 5 ). The formation of base points or acid sites in these metal oxides is due to the difference in electronegativity between the metal atoms and oxygen atoms that make up the metal oxide and the atomic arrangement of the metal and oxygen atoms on the metal oxide surface. I do. Then, the above-mentioned basic metal oxide, acidic metal oxide, and amphoteric metal oxide are appropriately selected in accordance with the above-mentioned reactant and the intermediate product subjected to the catalytic reaction based on the active oxygen species. Just fine. Since zinc oxide is both a photocatalyst and an amphoteric metal oxide, when zinc oxide is selected as the photocatalyst, it is needless to say that zinc oxide is not selected as the amphoteric metal oxide.

ここで、光触媒が二酸化チタン、化合物が両性金属酸化物であるアルミナ、被反応物が窒素酸化物(一酸化窒素)とした場合を例に採り、触媒反応の進行の様子並びにアルミナによる結合の様子について説明する。なお、この場合には、二酸化チタンが生成した活性酸素種により一酸化窒素は酸化され、中間生成物たる二酸化窒素となる。図1に模式的に示すように、光触媒たる二酸化チタンに一酸化窒素が接触若しくは近接すると、この一酸化窒素は、光の照射を受けて二酸化チタンが生成した活性酸素種である・OH(水酸ラジカル)により二酸化窒素(ガス)に酸化される(図1(a))。この二酸化窒素はその分子構造から酸性であり、アルミナは両性金属酸化物であってその有する酸素原子を酸性ガスに対しては塩基点とするので、二酸化窒素は、この酸素原子に引き寄せられ化学的に結合しアルミナに保持される(図1(b))。なお、酸素原子に二酸化窒素を引き寄せる力はクーロン力であり、結合は化学的である。   Here, taking the case where the photocatalyst is titanium dioxide, the compound is alumina which is an amphoteric metal oxide, and the reactant is nitrogen oxide (nitrogen monoxide), the progress of the catalytic reaction and the bonding by alumina Will be described. In this case, nitrogen monoxide is oxidized by the active oxygen species generated by titanium dioxide, and becomes nitrogen dioxide as an intermediate product. As shown schematically in FIG. 1, when nitric oxide comes into contact with or comes close to titanium dioxide as a photocatalyst, this nitric oxide is an active oxygen species that is generated by the irradiation of light to produce titanium dioxide. It is oxidized to nitrogen dioxide (gas) by the acid radical) (FIG. 1A). Nitrogen dioxide is acidic due to its molecular structure.Alumina is an amphoteric metal oxide and its oxygen atom is used as a base point for acid gas. And held by alumina (FIG. 1 (b)). The force that draws nitrogen dioxide to oxygen atoms is Coulomb force, and the bond is chemical.

アルミナの酸素原子に結合した二酸化窒素は、光触媒である二酸化チタンに近接して留め置かれるので、水酸ラジカル・OHにより引き起こされる酸化反応(触媒反応)の系内にある(図1(b))。このため、二酸化窒素がこの水酸ラジカル・OHにより酸化される機会が確実に確保され、二酸化窒素の酸化は効率的に進行する。なお、酸化された二酸化窒素は、硝酸イオンとなり、水酸ラジカル・OHにおける水素原子と共に硝酸の形態(最終生成物)で上記の塩基点とされたアルミナの酸素原子に結合・保持されていると考えられる(図1(c))。   Since nitrogen dioxide bonded to oxygen atoms of alumina is kept close to titanium dioxide as a photocatalyst, it is present in an oxidation reaction (catalytic reaction) caused by hydroxyl radicals / OH (FIG. 1 (b)). ). Therefore, an opportunity to oxidize nitrogen dioxide by the hydroxyl radicals / OH is reliably secured, and oxidation of nitrogen dioxide proceeds efficiently. In addition, the oxidized nitrogen dioxide becomes nitrate ions, and is bound and held in the form of nitric acid (final product) to the oxygen atoms of the above-mentioned base point alumina together with the hydrogen atoms in the hydroxyl radical OH. It is possible (FIG. 1 (c)).

この場合、当初から二酸化窒素が存在すれば、つまり、二酸化窒素が被反応物であれば、この二酸化窒素は二酸化チタンが生成した活性酸素種により直接酸化されると共に、上記のようにアルミナに化学的に結合した二酸化窒素もこの活性酸素種により酸化されることになる。換言すれば、このような場合には、アルミナが被反応物たる二酸化窒素を化学的に結合することになる。   In this case, if nitrogen dioxide is present from the beginning, that is, if the nitrogen dioxide is a reactant, the nitrogen dioxide is directly oxidized by the reactive oxygen species generated by the titanium dioxide, and chemically converted to the alumina as described above. The chemically bound nitrogen dioxide will also be oxidized by the reactive oxygen species. In other words, in such a case, the alumina chemically binds nitrogen dioxide as a reactant.

次に、二酸化チタンの生成した活性酸素種により一酸化硫黄(SO)と一酸化炭素(CO)が酸化された場合のアルミナによる結合の様子について説明する。これら酸化物が酸化されると二酸化硫黄、二酸化炭素となり、やはり酸性ガスとなる。このため、図2に模式的に示すように、二酸化硫黄は、両性金属酸化物であるアルミナの有する塩基点であって隣接する酸素原子と化学的に結合し、アルミナに保持される。また、図3に模式的に示すように、二酸化炭素は、炭素原子と酸素原子とは異なる結合次数で結合できることから、上記のように塩基点となる単独の酸素原子と(図3(a))、或いは塩基点となり隣接する酸素原子と(図3(b))化学的に結合し、アルミナに保持される。そして、このように結合・保持された二酸化硫黄は、二酸化チタンが生成した活性酸素種(水酸ラジカル・OH)と更に反応して硫酸や亜硫酸(最終生成物)となり、二酸化炭素は炭酸(最終生成物)になる。なお、二酸化炭素にあっては、活性酸素種たる水酸ラジカル・OHの生成の際に生成されるラジカルな水素原子と活性酸素種とに基づく反応により、メタンやメタノールに変遷するとも考えられ、この場合にはこのメタンやメタノールも最終生成物といえる。   Next, the state of bonding by alumina when sulfur monoxide (SO) and carbon monoxide (CO) are oxidized by the active oxygen species generated by titanium dioxide will be described. When these oxides are oxidized, they become sulfur dioxide and carbon dioxide, which also become acidic gases. For this reason, as schematically shown in FIG. 2, sulfur dioxide is chemically bonded to an adjacent oxygen atom, which is a base point of alumina, which is an amphoteric metal oxide, and is retained by alumina. Also, as schematically shown in FIG. 3, since carbon dioxide can bond with a bond order different from that of a carbon atom and an oxygen atom, carbon dioxide and a single oxygen atom serving as a base point as described above (FIG. 3 (a) ) Or a chemical bond with an adjacent oxygen atom which becomes a base point (FIG. 3B) and is retained by alumina. The sulfur dioxide thus bound and retained further reacts with the reactive oxygen species (hydroxyl radical, OH) generated by the titanium dioxide to form sulfuric acid or sulfurous acid (final product), and carbon dioxide is converted into carbonic acid (final product). Product). In addition, in the case of carbon dioxide, it is considered that a reaction based on a radical hydrogen atom generated at the time of generation of a hydroxyl radical, OH, which is an active oxygen species, and an active oxygen species causes a transition to methane or methanol, In this case, the methane and methanol can be said to be final products.

第4の態様は、
前記他の化合物は、その重量をa、前記光触媒の重量をbと表した場合、a/(a+b)が約0.0001〜0.8となるように配合されている。
A fourth aspect is:
The other compound is blended so that a / (a + b) is about 0.0001 to 0.8 when the weight is a and the weight of the photocatalyst is b.

この第4の態様のように、a/(a+b)が約0.0001以上であれば、aで表される他の化合物(両性金属酸化物、塩基性金属酸化物、酸性金属酸化物)により、被反応物或いは中間生成物の化学的な結合を確保して触媒反応の効率低下をきたさないので好ましい。また、a/(a+b)が約0.8以下であれば、bで表される光触媒の量が上記の他の化合物に対して少なすぎることがなく、触媒反応の効率低下をきたさないので好ましい。   As in the fourth embodiment, when a / (a + b) is about 0.0001 or more, the compound represented by a may be used as another compound (amphoteric metal oxide, basic metal oxide, or acidic metal oxide). It is preferable because the chemical bond of the reactant or the intermediate product is secured and the efficiency of the catalytic reaction is not reduced. When a / (a + b) is about 0.8 or less, the amount of the photocatalyst represented by b is not too small with respect to the above other compounds, and the efficiency of the catalytic reaction is not reduced. .

この場合、光触媒の量は、光触媒とそれ以外の配合物である上記の化合物と、その他の配合物がある場合には当該その他の配合物との総量に対して、約20〜95wt%程度であればよい。   In this case, the amount of the photocatalyst is about 20 to 95% by weight based on the total amount of the photocatalyst and the above-mentioned compound, which is another compound, and the other compound, if any. I just need.

第5の態様は、
前記光触媒と前記他の化合物とは、約0.005〜0.5μmの粒径範囲で調整されて配合されている。
In a fifth aspect,
The photocatalyst and the other compound are adjusted and blended in a particle size range of about 0.005 to 0.5 μm.

この第5の態様のように、光触媒と他の化合物(両性金属酸化物、塩基性金属酸化物、酸性金属酸化物)の粒径が約0.005〜0.5μmの範囲であれば、ボールミル等の既存の粉砕装置又はゾル・ゲル法で容易に粒径調整ができ好ましい。また、この第5の態様によれば、光触媒と他の化合物の粒径に著しい相違が見られないので、光触媒と他の化合物とがほぼ同様の大きさの粒子で近接する。よって、この他の化合物と化学的に結合した被反応物或いは中間生成物を光触媒に近接させることができ、触媒反応の進行機会の十分な確保を通した高効率化を図ることができ好ましい。   As in the fifth embodiment, when the particle diameter of the photocatalyst and other compounds (amphoteric metal oxide, basic metal oxide, acidic metal oxide) is in the range of about 0.005 to 0.5 μm, the ball mill is used. It is preferable because the particle size can be easily adjusted by an existing pulverizer such as the above or a sol-gel method. Further, according to the fifth aspect, since there is no remarkable difference in the particle diameter between the photocatalyst and the other compound, the photocatalyst and the other compound come close to each other with particles of substantially the same size. Therefore, a reaction product or an intermediate product chemically bonded to the other compound can be brought close to the photocatalyst, and high efficiency can be achieved through securing a sufficient opportunity for the progress of the catalytic reaction, which is preferable.

第6の態様は、
前記光触媒と前記他の化合物に加え、水酸基を化学吸着する性質を有する化合物を第3の成分として配合して備え、
前記水酸基を前記光触媒および前記第3の成分としての化合物の表面に化学吸着して保持し、該保持された水酸基により親水性を発揮するものである。
In a sixth aspect,
In addition to the photocatalyst and the other compound, a compound having a property of chemically adsorbing a hydroxyl group is provided as a third component,
The hydroxyl group is chemically adsorbed and held on the surface of the photocatalyst and the compound as the third component, and exhibits hydrophilicity by the held hydroxyl group.

この第6の態様では、光触媒の触媒反応を経て生成された水酸基は、光触媒はもとより第3の成分の化合物の表面に化学吸着して保持される。そして、触媒表面における水分(空気中水蒸気や雨水等)がゼロとなる事態は起きないので、光が照射されている間は、水酸基は絶えず生成されているといえる。このため、水酸基は極めて高い密度で保持され、しかもその保持は化学吸着という結合でなされているので、水酸基は強固に保持されているといえる。その一方、光が照射されない間では、光触媒による水酸基生成は起きないが、それまでに生成されていた水酸基が光触媒と第3の成分の化合物の表面に強固に保持されており、不用意に水酸基が取り除かれることはない。しかも、改めて光が照射されれば、それまでに水酸基の密度が低下していても、高密度の保持状態に速やかに復帰する。従って、この第6の態様の光触媒配合物を何らかの基材表面に固定すれば、この基材表面を確実に高い親水性とし、この高親水性を長期に亘り確実に維持することができる。つまり、この第6の態様の光触媒配合物は、基材表面に高い親水性を付与する親水性付与材となる。   In the sixth embodiment, the hydroxyl group generated through the catalytic reaction of the photocatalyst is chemically adsorbed on the surface of the compound of the third component as well as the photocatalyst and retained. Then, since no water (water vapor in the air, rainwater, etc.) on the catalyst surface becomes zero, it can be said that the hydroxyl groups are constantly generated during the irradiation with light. For this reason, the hydroxyl groups are held at an extremely high density, and the holding is performed by a bond called chemisorption, so it can be said that the hydroxyl groups are firmly held. On the other hand, while light is not irradiated, hydroxyl groups are not generated by the photocatalyst, but the hydroxyl groups that have been generated up to that point are firmly held on the surface of the photocatalyst and the compound of the third component. Is not removed. In addition, when light is irradiated again, even if the density of the hydroxyl group has been reduced by that time, the state quickly returns to the high-density holding state. Therefore, if the photocatalyst composition of the sixth aspect is fixed to the surface of any substrate, the surface of the substrate can be reliably made highly hydrophilic, and this high hydrophilicity can be reliably maintained for a long period of time. That is, the photocatalyst composition of the sixth embodiment is a hydrophilicity-imparting material that imparts high hydrophilicity to the substrate surface.

ここで、親水性のもたらす効果について説明する。親水性は水との接触角に強く関与し、親水性が高いとこの接触角は小さくなる。その一方、接触角が小さいとその表面には水が留まり難くなるので、表面に付着した汚れは、この水と共に流れ落ち表面から除去される。よて、親油性成分を多く含む都市塵埃や粘土鉱物のような無機質塵埃等の接触角を下回る接触角を呈することのできる親水性が得られれば、これら塵埃を親和性を発揮させることなく除去できる。しかも、接触角がゼロ度に近づくほど親水性は高まり、水は基材表面で膜状に拡散し流れやすくなるので、上記の都市塵埃はもとより無機塵埃も容易に基材表面から水と共に流れ落ちる。この場合、汚れ防止効果を高める上では、接触角が約20゜以下でゼロに近い値であることがより好ましい。   Here, the effect of providing hydrophilicity will be described. The hydrophilicity strongly affects the contact angle with water, and the higher the hydrophilicity, the smaller the contact angle. On the other hand, if the contact angle is small, it is difficult for water to stay on the surface, so that dirt attached to the surface flows down with the water and is removed from the surface. Therefore, if hydrophilicity capable of exhibiting a contact angle smaller than the contact angle of inorganic dust such as urban dust or clay mineral containing a large amount of lipophilic components is obtained, these dusts are removed without exhibiting affinity. it can. In addition, as the contact angle approaches zero degree, the hydrophilicity increases, and the water diffuses in a film form on the surface of the base material and flows easily. Therefore, not only the above-mentioned urban dust but also the inorganic dust easily flows down with water from the base material surface. In this case, in order to enhance the stain prevention effect, it is more preferable that the contact angle is approximately 20 ° or less and a value close to zero.

よって、この第6の態様の光触媒配合物を建築物内外壁表面や自動車、電車等の車両ボディ表面に固定すれば、このように付与された高い親水性をもってして高い汚れ防止効果を奏することができる。この場合、これら表面に時折雨が降り注げば、高い親水性が付与されているためにその降雨の都度に表面の粉塵や汚濁物質は雨水と共に表面から洗い流されるので、これら表面は自己浄化される。つまり、水の流れに沿って筋状に粉塵等が残るいわゆる雨筋汚れが効果的に抑制される。また、この第6の態様の光触媒配合物をガラスやレンズ或いは鏡等の表面に固定すれば、高い親水性をもってして高い防曇効果を奏することができる。   Therefore, if the photocatalyst composition of the sixth aspect is fixed to the inner or outer wall surface of a building or the surface of a vehicle body such as an automobile or a train, it is possible to obtain a high stain prevention effect with the high hydrophilicity imparted as described above. Can be. In this case, if these surfaces are occasionally rained, the surfaces are self-purified because the dust and contaminants on the surfaces are washed away from the surfaces together with the rainwater each time the rains are imparted because of the high hydrophilicity. . That is, a so-called rain streak stain in which dust or the like remains in a streak shape along the flow of water is effectively suppressed. Further, when the photocatalyst composition of the sixth aspect is fixed to the surface of glass, a lens, a mirror, or the like, it can have high hydrophilicity and a high antifogging effect.

第7の態様は、
前記第3の成分としての化合物は、前記光触媒が有する湿潤熱と同程度以上の湿潤熱を有する化合物である。
In a seventh aspect,
The compound as the third component is a compound having a heat of wetting equal to or higher than that of the photocatalyst.

湿潤熱は、表面に水酸基が存在し得る物質ではその表面の水酸基の保持特性を示す指標として捉えることができ、湿潤熱が高いほど水酸基保持の程度が高く水酸基密度が高い。よって、この第7の態様によれば、光触媒が生成した水酸基を、より効果的かつ高密度で、第3の成分の化合物に化学吸着して保持でき、基材表面に高親水性をより確実かつ長期に亘り付与することができる。この場合、光触媒として特に好ましいチタニアの湿潤熱は、アナターゼ型で320〜512x10-3Jm-2、ルチル型で293〜645x10-3Jm-2であることから、500x10-3Jm-2以上の湿潤熱を有する化合物であることがより好ましい。 The heat of wetting can be regarded as an index indicating the retention property of the hydroxyl group on the surface of a substance having a hydroxyl group on the surface. The higher the heat of wetting, the higher the degree of retention of the hydroxyl group and the higher the hydroxyl group density. Therefore, according to the seventh aspect, the hydroxyl groups generated by the photocatalyst can be more effectively and densely adsorbed and retained on the compound of the third component, and the high hydrophilicity can be more reliably provided on the substrate surface. And it can be applied for a long time. In this case, particularly preferred wetting heat of titania in anatase 320~512x10 -3 Jm -2, since rutile is 293~645x10 -3 Jm -2, 500x10 -3 Jm -2 or more wetting as a photocatalyst More preferably, the compound has heat.

第8の態様は、
前記第3の成分としての化合物は、SiO2,Al23,ZrO2,GeO2,ThO2,ZnOから選ばれた少なくとも一の金属酸化物である。
In an eighth aspect,
The compound as the third component is at least one metal oxide selected from SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , GeO 2 , ThO 2 , and ZnO.

これら金属酸化物は、光触媒として特に好ましいチタニアの湿潤熱と同等以上の湿潤熱を有するので、水酸基の保持密度がより高まり好ましい。特に、、シリカ(SiO2)、アルミナ(Al23)、GeO2,ThO2は、その有する湿潤熱の範囲における上限が1000x10-3Jm-2を越えるためより好ましい。 These metal oxides have a heat of wetting equal to or higher than that of titania, which is particularly preferable as a photocatalyst. In particular, silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), GeO 2 , and ThO 2 are more preferable because the upper limit of the heat of wetting thereof exceeds 1000 × 10 −3 Jm −2 .

この場合、第3の成分としての各化合物(SiO2,Al23,ZrO2,GeO2,ThO2,ZnO)は、本発明により削減を目的とする被反応物や、光触媒と共に配合される他の化合物(Al23、ZnO、SnO、SnO2、SrO、BaO、MgO、CaO、Rb2O、Na2O、K2O、P25)との組み合わせを考慮して定められる。具体例を挙げて説明すると、光触媒と共に配合される他の化合物としてAl23を選定した場合には、第3の成分としての化合物は、成分重複を避けるため、Al23以外のSiO2,ZrO2,GeO2,ThO2,ZnOが第3の成分として選定される。そして、他の化合物としてのAl23が削減目的の被反応物或いはその中間生成物を化学的に結合できないような場合には、他の化合物としてAl23以外のZnO、SnO、SnO2、SrO、BaO、MgO、CaO、Rb2O、Na2O、K2O、P25が選定され、第3の成分としては、Al23を含めた上記各化合物(SiO2,Al23,ZrO2,GeO2,ThO2,ZnO)のいずれかが選定される。ZnOについても同様である。 In this case, each compound (SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , GeO 2 , ThO 2 , ZnO) as the third component is blended together with a reactant or a photocatalyst for the purpose of reduction according to the present invention. In combination with other compounds (Al 2 O 3 , ZnO, SnO, SnO 2 , SrO, BaO, MgO, CaO, Rb 2 O, Na 2 O, K 2 O, P 2 O 5 ) Can be Explaining with a specific example, when Al 2 O 3 is selected as another compound to be blended with the photocatalyst, the compound as the third component is SiO 2 other than Al 2 O 3 in order to avoid component duplication. 2 , ZrO 2 , GeO 2 , ThO 2 , and ZnO are selected as the third components. When that can not be chemically bonded to Al 2 the reaction product of O 3 is reduced object or an intermediate product as other compounds, ZnO other than Al 2 O 3 as the other compound, SnO, SnO 2, SrO, BaO, MgO, CaO, Rb 2 O, Na 2 O, K 2 O, is P 2 O 5 is selected, as the third component, Al 2 O 3 of the above respective compounds, including (SiO 2 , one of Al 2 O 3, ZrO 2, GeO 2, ThO 2, ZnO) is selected. The same applies to ZnO.

第9の態様は、
前記光触媒と前記他の化合物および前記第3の成分としての化合物に加え、抗菌性を発揮する金属を第4の成分として配合して備え、
前記第4の成分としての金属は前記光触媒に担持されている。
The ninth aspect is
In addition to the photocatalyst, the other compound and the compound as the third component, a metal exhibiting antibacterial properties is compounded as a fourth component, and
The metal as the fourth component is supported on the photocatalyst.

この第9の態様では、光が照射されている間は光触媒自体が果たすことのできる抗菌機能を、光が照射されていない間にあっては、この抗菌機能を、光触媒に担持した金属により果たすことができる。このため、光触媒が果たす抗菌機能を補完することができ、抗菌性を発揮する金属と光触媒とで、相乗的な抗菌性を発揮できる。   In the ninth aspect, it is possible that the photocatalyst itself can perform an antibacterial function during irradiation with light, and that the antibacterial function can be performed by a metal supported on the photocatalyst during non-irradiation. it can. For this reason, the antibacterial function performed by the photocatalyst can be complemented, and a synergistic antibacterial property can be exhibited by the metal and the photocatalyst exhibiting the antibacterial property.

第10の態様は、
前記第4の成分としての金属は、前記光触媒が放出する自由電子の有する電位以上の還元電位を有する金属である。
In a tenth aspect,
The metal as the fourth component is a metal having a reduction potential equal to or higher than the potential of free electrons emitted by the photocatalyst.

この第10の態様では、光触媒への金属の担持を、この金属の有する還元電位によって容易に行うことができる。この場合、Ag、Cu、Pd、Fe、Ni、Cr、Co、Pt、Au、Li、Ca、Mg、Al、Zn、Rh、Ruから選ばれた少なくとも一の金属であれば、上記の還元電位を有するので好ましく、Ag、Cu、Pd、Pt、Auは、還元電位が正の値を有するので、還元担持が起きやすく特に好ましい。そして、第4の成分として選ばれた金属は、その重量をc、光触媒の重量をdと表した場合、c/dが約0.00001〜0.05となるように配合されていることが好ましい。即ち、第4の成分の金属が0.00001(=c/d)以上あれば、当該金属が少なすぎて相乗的な抗菌性を全く発揮できないというような事態が起きず、0.05(=c/d)以下であれば、当該金属が過剰となって光触媒の触媒反応に悪影響を与えるといった事態が起きずに好ましい。   In the tenth aspect, the loading of the metal on the photocatalyst can be easily performed by the reduction potential of the metal. In this case, the reduction potential is at least one metal selected from Ag, Cu, Pd, Fe, Ni, Cr, Co, Pt, Au, Li, Ca, Mg, Al, Zn, Rh, and Ru. And Ag, Cu, Pd, Pt, and Au are particularly preferable since the reduction potential has a positive value, so that reduction carrying easily occurs. The metal selected as the fourth component may be blended so that c / d is about 0.00001 to 0.05 when the weight of the metal is represented by c and the weight of the photocatalyst is represented by d. preferable. In other words, if the metal of the fourth component is 0.00001 (= c / d) or more, the situation that the metal is too small to exhibit synergistic antibacterial properties at all does not occur, and 0.05 (= If c / d) or less, it is preferable because the metal does not become excessive and adversely affect the catalytic reaction of the photocatalyst.

本発明の第2の光触媒含有材は、
光の照射を受けると触媒として機能する光触媒を有する光触媒含有材であって、上記した本発明の第1の光触媒配合物又はその各態様の光触媒配合物が塗料又は釉薬に混合分散されてなるものである。
The second photocatalyst-containing material of the present invention comprises:
A photocatalyst-containing material having a photocatalyst that functions as a catalyst when irradiated with light, wherein the photocatalyst composition of the first aspect of the present invention or the photocatalyst composition of each embodiment is mixed and dispersed in a paint or glaze. It is.

上記構成を有する本発明の第2の光触媒含有材たる塗料および釉薬では、本発明の第1の光触媒配合物と同様に、被反応物の削減効率を高めたり、触媒反応の系内に被反応物或いは中間生成物を確実におくことができる。よって、この塗料が塗布されたものの表面において、或いは釉薬が施釉されたものの表面において、被反応物を効率よく削減することができる。また、これら表面において、被反応物が触媒反応に供される機会や中間生成物が更にこの触媒反応に供される機会を確実に確保でき、触媒反応をより一層効率的に進行させることができる。   In the paint and glaze as the second photocatalyst-containing material of the present invention having the above-mentioned structure, the efficiency of reducing the reactants can be increased or the reactants can be included in the catalytic reaction system, similarly to the first photocatalyst composition of the present invention. Products or intermediate products can be reliably maintained. Therefore, the reactants can be efficiently reduced on the surface of the surface to which the paint is applied or on the surface of the surface to which the glaze is applied. In addition, on these surfaces, the opportunity for the reactant to be subjected to the catalytic reaction and the opportunity for the intermediate product to be further subjected to the catalytic reaction can be reliably ensured, and the catalytic reaction can proceed more efficiently. .

この場合、光触媒と化合物の混合分散対象である塗料や釉薬は既存のものでよく、釉薬の場合にあっては、釉薬原料、例えば長石や炭酸カリウム等のフリット等と共に光触媒と化合物が溶液中に分散している。なお、光触媒と化合物の分散混合に際しては、釉薬製造の過程で上記の釉薬原料と共に配合してもよく、完成済みの釉薬にその施釉に先立ち配合してもよい。   In this case, the paint or glaze to be mixed and dispersed between the photocatalyst and the compound may be an existing one, and in the case of a glaze, the photocatalyst and the compound together with the glaze material, for example, a frit of feldspar or potassium carbonate, etc., are in solution. Distributed. When the photocatalyst and the compound are dispersed and mixed, they may be blended together with the above glaze raw materials in the glaze production process, or may be blended into the finished glaze prior to the glaze application.

上記の本発明の第2の光触媒含有材において、
前記光触媒は、照射された光のエネルギにより励起電子と正孔を生成し、触媒表面での酸素と水分の存在下で前記励起電子と正孔により活性酸素種を生成する光触媒であり、
前記他の化合物は、前記活性酸素種に基づく前記触媒反応に供される前記被反応物或いは前記中間生成物と化学的に結合する両性金属酸化物、塩基性金属酸化物又は酸性金属酸化物の少なくとも一の金属酸化物である、光触媒含有材(塗料又は釉薬)であれば、次のような利点がある。
In the above-mentioned second photocatalyst-containing material of the present invention,
The photocatalyst is a photocatalyst that generates excited electrons and holes by the energy of irradiated light, and generates active oxygen species by the excited electrons and holes in the presence of oxygen and moisture on the catalyst surface,
The other compound is an amphoteric metal oxide, a basic metal oxide or an acidic metal oxide chemically bonded to the reactant or the intermediate product subjected to the catalytic reaction based on the active oxygen species. The photocatalyst-containing material (paint or glaze) that is at least one metal oxide has the following advantages.

この光触媒含有材によれば、本発明の第1の光触媒配合物の上記した態様と同様に、塩基点や酸点で被反応物或いは中間生成物を確実に結合・保持して、活性酸素種に基づいた触媒反応の系内にこれら被反応物或いは中間生成物をおくことができる。よって、この光触媒含有材たる塗料が塗布されたものの表面において、或いは釉薬が施釉されたものの表面において、触媒反応をより一層効率的に進行させることができ、これを通して被反応物の削減効率を高めることができる。また、本発明の第1の光触媒配合物の第6〜第8の態様のように第3の成分の化合物を有する光触媒配合物を用いた場合にあっては、これら表面において、高い親水性に基づいた高い汚れ防止効果を奏することができ好ましい。更に、本発明の第1の光触媒配合物の第9〜第10の態様のように第4の成分の金属を有する光触媒配合物を用いた場合にあっては、これら表面において、抗菌性を発揮する金属と光触媒とで、相乗的な抗菌性を発揮でき好ましい。   According to this photocatalyst-containing material, similarly to the above-described embodiment of the first photocatalyst composition of the present invention, the reactant or the intermediate product is securely bound and held at the base point or the acid point, and the active oxygen species is These reactants or intermediate products can be placed in a catalytic reaction system based on the above. Therefore, on the surface of the material coated with the photocatalyst-containing material or on the surface of the material coated with the glaze, the catalytic reaction can proceed more efficiently, thereby increasing the efficiency of reducing the reactants. be able to. In the case where a photocatalyst composition having a compound of the third component is used as in the sixth to eighth aspects of the first photocatalyst composition of the present invention, the surface becomes highly hydrophilic. It is preferable because a high stain prevention effect based on the above can be obtained. Furthermore, when the photocatalyst composition having the metal of the fourth component is used as in the ninth to tenth aspects of the first photocatalyst composition of the present invention, antibacterial properties are exhibited on these surfaces. The preferred metal and the photocatalyst can exhibit synergistic antibacterial properties.

また、この本発明の第2の光触媒含有材、特に塗料にあっては、既存のビル、家屋並びに橋梁等の建築構造物内外壁や道路のガードレール、遮音壁等の既存構造物にこの塗料をもってして光触媒含有材の塗膜を形成できる。従って、既存構造物を被反応物の削減効率が高く、高い汚れ防止効果をも奏することのできるものに、容易に改変することができる。   In addition, the second photocatalyst-containing material of the present invention, particularly the paint, is applied to the existing structures such as the inner and outer walls of buildings, houses, bridges and other architectural structures, road guardrails and sound insulation walls. Thus, a coating film of the photocatalyst-containing material can be formed. Therefore, the existing structure can be easily changed to a structure having a high efficiency of reducing the reactants and also having a high contamination prevention effect.

本発明の第3の光触媒機能発揮材は、
基材層とその表面に形成された表面層とを有し、光の照射を受けると光触媒機能を発揮する材料であって、
前記表面層として、
上記した本発明の第1の光触媒配合物又はその各態様の光触媒配合物からなる表面層、又は上記した本発明の第2の光触媒含有材からなる表面層を有する光触媒機能発揮材である。
The third photocatalytic function-exhibiting material of the present invention is:
A material having a base layer and a surface layer formed on the surface thereof, and exhibiting a photocatalytic function when irradiated with light,
As the surface layer,
A photocatalytic function-executing material having a surface layer comprising the above-described first photocatalyst composition of the present invention or the photocatalyst composition of each aspect thereof, or a surface layer comprising the above-mentioned second photocatalyst-containing material of the present invention.

この本発明の第3の光触媒機能発揮材は、第3の成分としての化合物、又はこの第3の成分に加え第4の成分としての金属を有する光触媒配合物又は光触媒含有材からなる表面層を有するものにあっては、
前記表面層は、下記の条件(1)、(2)のいずれかを満たす表面性状を有する態様とすることができる。
(1)表面層膜厚:約0.01〜約3.0μm
(2)1%の硝酸銀溶液を表面層に付着させた状態で、該表面層上における紫外線強度が1.2mW/cm2で前記表面層に紫外線を5分間照射した際の紫外線照射前と紫外線照射後の表面層の色差△E:1〜50
The third photocatalytic function-presenting material of the present invention comprises a compound as a third component, or a photocatalyst compound or a photocatalyst-containing material having a metal as a fourth component in addition to the third component. If you have
The surface layer may have a surface property that satisfies one of the following conditions (1) and (2).
(1) Surface layer thickness: about 0.01 to about 3.0 μm
(2) In the state where a 1% silver nitrate solution is adhered to the surface layer, the ultraviolet ray intensity on the surface layer is 1.2 mW / cm 2 , and the ultraviolet ray is irradiated on the surface layer for 5 minutes before and after ultraviolet irradiation. Color difference of surface layer after irradiation ΔE: 1 to 50

この態様の光触媒機能発揮材では、表面層に第3の成分としての化合物を含有することになるので、この第3の成分の化合物により、本発明の第1の光触媒配合物の第6〜第8の態様のように、この表面層において、接触角が小さくなって親水性が向上し高い汚れ防止効果を奏することができる。そして、表面層膜厚が約0.01μm以上であれば、膜(表面層)が薄すぎることがないために、表面層自体の接触角をこの材料として呈することが確実にでき好ましい。つまり、基材が大きな接触角をもっていても、この基材に形成した表面層により接触角は小さくなり、高い汚れ防止効果を奏することができる。一方、表面層膜厚が約3.0μm以下であれば、基材への表面層の密着性を維持できるため、表面層剥離(膜剥離)を抑制でき好ましい。第3の成分としての化合物に加え第4の成分としての金属を有するものについても同様である。   In the photocatalytic function-exhibiting material of this embodiment, the surface layer contains a compound as the third component. Therefore, the sixth component of the first photocatalyst formulation of the present invention is produced by the compound of the third component. As in the eighth embodiment, in this surface layer, the contact angle is reduced, the hydrophilicity is improved, and a high antifouling effect can be achieved. If the thickness of the surface layer is about 0.01 μm or more, the film (surface layer) is not too thin, so that the contact angle of the surface layer itself can be surely exhibited as this material, which is preferable. That is, even if the substrate has a large contact angle, the contact angle is reduced by the surface layer formed on the substrate, and a high stain prevention effect can be achieved. On the other hand, when the thickness of the surface layer is about 3.0 μm or less, the adhesion of the surface layer to the substrate can be maintained, so that peeling of the surface layer (film peeling) can be suppressed, which is preferable. The same applies to those having a metal as the fourth component in addition to the compound as the third component.

また、表面層に付着した硝酸銀溶液中の銀イオンは、紫外線が照射され励起状態となった光触媒から励起電子を受け取ることにより還元析出し、呈色する。このため、紫外線照射の前後で色差△Eが観察される。従って、励起電子の生成が多いほどこの色差△Eは大きくなる。励起電子の生成量は光触媒の光活性の大きさを決定する因子であるので、光触媒活性の大きさを色差△Eを用いて評価することができる。光触媒の励起電子は空気中では水酸ラジカル・OH等の活性酸素種を生成するので、光触媒活性が大きいほど、即ち色差△Eが大きいほど水酸ラジカル・OH等の活性酸素種を多く生成する。   Further, silver ions in the silver nitrate solution attached to the surface layer are reduced and precipitated by receiving excited electrons from a photocatalyst which has been irradiated with ultraviolet rays and turned into an excited state, thereby forming a color. Therefore, a color difference ΔE is observed before and after the ultraviolet irradiation. Accordingly, the color difference ΔE increases as the number of excited electrons increases. Since the amount of excited electrons generated is a factor that determines the magnitude of the photoactivity of the photocatalyst, the magnitude of the photocatalytic activity can be evaluated using the color difference ΔE. The excited electrons of the photocatalyst generate active oxygen species such as hydroxyl radicals and OH in the air. Therefore, the larger the photocatalytic activity, that is, the larger the color difference ΔE, the more active oxygen species such as hydroxyl radical and OH are generated. .

ところで、表面層に含まれる第3の成分の化合物は、光触媒の励起電子により生成した水酸ラジカル・OHを保持する役割を持ち、生成した水酸ラジカル・OHの量が多いほど、第3の成分の化合物表面の水酸基密度も高まり、水の接触角が小さくなって親水性が高まる。また、水酸ラジカル・OHの量が多いほど、表面層の有機化合物の分解量が増し、親水性に有利となる。よって、色差△Eが1以上を示す表面層であれば、それは高い水酸基密度を形成するに十分な光触媒活性があり、これによる表面層の接触角も、汚れ防止効果を奏することができる程度まで確実に小さくすることができると思われ、好ましい。その一方、表面積単位面積当たりのバインダーに対する光触媒の量が増えれば色差△Eは大きくなるが、この場合は基材への密着性が低下し表面層の剥離が起きやすくなると考えられる。このため、色差△Eが50以下を示す表面層であれば、表面層の剥離を抑制する観点から好ましい。   By the way, the compound of the third component contained in the surface layer has a role of retaining hydroxyl radicals / OH generated by excited electrons of the photocatalyst, and the larger the amount of the generated hydroxyl radicals / OH, the more the third component. The hydroxyl group density on the compound surface of the component is also increased, the contact angle of water is reduced, and the hydrophilicity is increased. Further, the larger the amount of hydroxyl radical / OH, the greater the amount of decomposition of the organic compound in the surface layer, which is advantageous for hydrophilicity. Therefore, if the surface layer has a color difference ΔE of 1 or more, it has sufficient photocatalytic activity to form a high hydroxyl group density, and the contact angle of the surface layer is reduced to such an extent that the stain prevention effect can be exhibited. It is believed that the size can be surely reduced, which is preferable. On the other hand, when the amount of the photocatalyst with respect to the binder per unit area of the surface area increases, the color difference ΔE increases. However, in this case, it is considered that the adhesion to the base material is reduced and the surface layer is easily peeled. Therefore, a surface layer having a color difference ΔE of 50 or less is preferable from the viewpoint of suppressing peeling of the surface layer.

本発明の第4の光触媒機能発揮材は、
基材層とその表面に形成された表面層とを有し、光の照射を受けると光触媒機能を発揮する材料であって、
前記表面層は、
上記した本発明の第1の光触媒配合物又はその各態様の光触媒配合物がバインダを介在させて前記基材層表面に形成された表面層である光触媒機能発揮材である。
The fourth photocatalytic function-exhibiting material of the present invention comprises:
A material having a base layer and a surface layer formed on the surface thereof, and exhibiting a photocatalytic function when irradiated with light,
The surface layer,
The first photocatalyst composition of the present invention or the photocatalyst composition of each aspect thereof is a photocatalytic function-executing material which is a surface layer formed on the surface of the base material layer with a binder interposed therebetween.

この本発明の第4の光触媒機能発揮材において、
前記バインダは、基材層の基材の変質温度以下の温度で、重合若しくは溶融して基材層表面に光触媒配合物を接着するバインダとすることや、釉薬或いは塗料とすることが好適である。
In the fourth photocatalytic function-exhibiting material of the present invention,
The binder is preferably a binder that polymerizes or melts to adhere the photocatalyst compound to the surface of the substrate layer at a temperature not higher than the deterioration temperature of the substrate of the substrate layer, or is a glaze or a paint. .

本発明の第5の光触媒機能発揮材は、
基材層とその表面に形成された表面層とを有し、光の照射を受けると光触媒機能を発揮する材料であって、
前記表面層は、光触媒としてのTiO2に加え、Al23と、SiO2と、抗菌性を発揮する金属を含有する光触媒機能発揮材である。
The fifth photocatalytic function-exhibiting material of the present invention comprises:
A material having a base layer and a surface layer formed on the surface thereof, and exhibiting a photocatalytic function when irradiated with light,
The surface layer, in addition to TiO 2 as a photocatalyst, Al 2 O 3, and SiO 2, a photocatalytic exert material containing metal exhibits antimicrobial properties.

上記構成を有する本発明の第3ないし第5の光触媒機能発揮材では、基材層に形成した表面層の表面において、本発明の第1の光触媒配合物と同様に、被反応物の削減効率を高めたり、触媒反応の系内に被反応物或いは中間生成物を確実におくことができる。よって、この光触媒機能発揮材の表面層表面において、被反応物を効率よく削減できると共に、被反応物が触媒反応に供される機会や中間生成物が更にこの触媒反応に供される機会を確実に確保でき、触媒反応をより一層効率的に進行させることができる。また、表面層に抗菌性を発揮する金属を含有するので、この表面層において、抗菌性を発揮する金属と光触媒とで、相乗的な抗菌性を発揮でき好ましい。   In the third to fifth photocatalytic function-exhibiting materials of the present invention having the above-described structure, the reduction efficiency of the reactant is reduced on the surface of the surface layer formed on the base material layer, similarly to the first photocatalyst compound of the present invention. And the amount of reactants or intermediate products can be reliably maintained in the catalytic reaction system. Therefore, on the surface layer surface of the photocatalytic function exhibiting material, the reactants can be efficiently reduced, and the opportunity for the reactants to be subjected to the catalytic reaction and the opportunity for the intermediate products to be further subjected to the catalytic reaction can be ensured. , And the catalytic reaction can proceed more efficiently. Further, since the surface layer contains a metal exhibiting antibacterial properties, the metal exhibiting antibacterial properties and the photocatalyst can exhibit synergistic antibacterial properties in this surface layer, which is preferable.

上記の本発明の第3、第4の光触媒機能発揮材において、
前記光触媒は、照射された光のエネルギにより励起電子と正孔を生成し、触媒表面での酸素と水分の存在下で前記励起電子と正孔により活性酸素種を生成する光触媒であり、
前記他の化合物は、前記活性酸素種に基づく前記触媒反応に供される前記被反応物或いは前記中間生成物と化学的に結合する両性金属酸化物、塩基性金属酸化物又は酸性金属酸化物の少なくとも一の金属酸化物である、光触媒機能発揮材であれば、次のような利点がある。
In the third and fourth photocatalytic function-exhibiting materials of the present invention,
The photocatalyst is a photocatalyst that generates excited electrons and holes by the energy of irradiated light, and generates active oxygen species by the excited electrons and holes in the presence of oxygen and moisture on the catalyst surface,
The other compound is an amphoteric metal oxide, a basic metal oxide or an acidic metal oxide chemically bonded to the reactant or the intermediate product subjected to the catalytic reaction based on the active oxygen species. The photocatalytic function exhibiting material, which is at least one metal oxide, has the following advantages.

この光触媒機能発揮材によれば、本発明の第1の光触媒配合物の上記した態様と同様に、塩基点や酸点で被反応物或いは中間生成物を確実に結合・保持して、活性酸素種に基づいた触媒反応の系内にこれら被反応物或いは中間生成物をおくことができる。よって、この光触媒機能発揮材の表面層表面において、触媒反応をより一層効率的に進行させることができ、これを通して被反応物の削減効率を高めることができる。また、本発明の第1の光触媒配合物の第6〜第8の態様のように第3の成分の化合物を有する光触媒配合物或いは光触媒含有材を用いた場合にあっては、これら表面において、高い親水性に基づいた高い汚れ防止効果を奏することができ好ましい。更に、本発明の第1の光触媒配合物の第9〜第10の態様のように第4の成分の金属を有する光触媒配合物或いは光触媒含有材を用いた場合にあっては、これら表面において、抗菌性を発揮する金属と光触媒とで、相乗的な抗菌性を発揮でき好ましい。   According to this photocatalyst function exhibiting material, similarly to the above-described embodiment of the first photocatalyst formulation of the present invention, the reactant or the intermediate product is securely bound and held at the base point or the acid point, and the active oxygen These reactants or intermediates can be placed in a species-based catalytic reaction system. Therefore, the catalytic reaction can proceed more efficiently on the surface layer surface of the photocatalytic function-exhibiting material, and the efficiency of reducing the reactants can be increased. In the case where a photocatalyst composition or a photocatalyst-containing material having a compound of the third component is used as in the sixth to eighth aspects of the first photocatalyst composition of the present invention, on these surfaces, It is preferable because a high stain prevention effect based on high hydrophilicity can be obtained. Furthermore, when a photocatalyst formulation or a photocatalyst-containing material having a metal of the fourth component is used as in the ninth to tenth aspects of the first photocatalyst formulation of the present invention, on these surfaces, It is preferable that a metal exhibiting antibacterial properties and a photocatalyst can exhibit synergistic antibacterial properties.

上記の本発明の第3ないし第5の光触媒機能発揮材において、以下の態様を採ることができる。第1の態様では、前記基材層は、セラミック、樹脂、金属、ガラス、陶器、木材、珪カル板、コンクリート板、セメント板、セメント押出整形板、石膏ボード若しくはオートクレープ養生軽量コンクリート板のいずれかの基材からなる。この態様によれば、これら基材が用いられている場所、例えばビル、家屋並びに橋梁等の建築構造物内外壁や道路等において、光触媒機能を発揮して窒素酸化物、硫黄酸化物、炭酸ガス等の環境汚染物質を分解し大気浄化を図ることができる。更には、第3の成分の化合物を有する光触媒配合物を用いた場合にあっては、これら建築構造物内外壁や道路等において、高い親水性に基づいた高い汚れ防止効果を奏することができる。   In the third to fifth photocatalytic function exhibiting materials of the present invention described above, the following aspects can be adopted. In the first aspect, the base material layer may be any one of ceramic, resin, metal, glass, pottery, wood, siliceous board, concrete board, cement board, cement extruded shaping board, gypsum board or autoclave cured lightweight concrete board. It consists of such a base material. According to this aspect, at the place where these base materials are used, for example, at the inner and outer walls and roads of building structures such as buildings, houses, and bridges, nitrogen oxides, sulfur oxides, and carbon dioxide gas are exhibited by exhibiting a photocatalytic function. It can decompose environmental pollutants and purify the atmosphere. Furthermore, when a photocatalyst compound having the compound of the third component is used, a high stain prevention effect based on high hydrophilicity can be exerted on the inner and outer walls and roads of these building structures.

第2の態様では、前記表面層は、熱処理、例えば焼成して形成されている。この態様によれば、表面層を強固に基材層に形成することができる。   In a second aspect, the surface layer is formed by heat treatment, for example, baking. According to this aspect, the surface layer can be firmly formed on the base material layer.

第3の態様では、前記表面層の表面には、抗菌性を発揮する金属又は金属化合物が固着されている。この態様によれば、光が照射されている間は表面層における光触媒が果たすことのできる抗菌機能を、光が照射されていない間にあっては、この抗菌機能を、表面層表面の金属又は金属酸化物により果たすことができる。このため、光触媒が果たす抗菌機能を補完することができる。また、表面層には光触媒に加えて上記の他の化合物も含まれていることから、抗菌機能に加え、上記した光触媒が関与する触媒反応の効率向上を通して環境汚染物質の分解と大気浄化を図ることができる。また、本発明の第1の光触媒配合物の第6〜第8の態様のように第3の成分の化合物を有する光触媒配合物或いは光触媒含有材を用いた場合にあっては、これら表面層において、高い親水性に基づいた高い汚れ防止効果を奏することができ好ましい。なお、本発明の第1の光触媒配合物の第9〜第10の態様のように第4の成分の金属を担持して有する光触媒配合物或いは光触媒含有材を用いた場合にあっては、この第4の成分の金属によっても相乗的な抗菌性を発揮できることから、表面層の表面に固着させる金属又は金属化合物をごく少量とすることができる。また、第4の成分の金属による相乗的な抗菌性が高ければ、金属又は金属化合物の表面層表面への固着を省略することもできる。   In a third aspect, a metal or a metal compound exhibiting antibacterial properties is fixed to the surface of the surface layer. According to this aspect, the antibacterial function that can be performed by the photocatalyst in the surface layer during the light irradiation, and the antibacterial function during the time when the light is not irradiated, the metal or metal oxide on the surface layer surface. Can be fulfilled by things. Therefore, the antibacterial function performed by the photocatalyst can be complemented. In addition, since the surface layer contains the above-mentioned other compounds in addition to the photocatalyst, in addition to the antibacterial function, the decomposition of environmental pollutants and the purification of the atmosphere are pursued through the improvement of the efficiency of the above-mentioned catalytic reaction involving the photocatalyst. be able to. In the case where a photocatalyst composition having a compound of the third component or a photocatalyst-containing material is used as in the sixth to eighth aspects of the first photocatalyst composition of the present invention, in these surface layers, It is preferable because a high stain prevention effect based on high hydrophilicity can be obtained. In the case of using a photocatalyst composition or a photocatalyst-containing material having a metal of the fourth component as in the ninth to tenth aspects of the first photocatalyst composition of the present invention, Since the synergistic antibacterial property can be exerted even by the metal of the fourth component, the amount of the metal or metal compound to be fixed to the surface of the surface layer can be extremely small. If the synergistic antibacterial property of the metal of the fourth component is high, the adhesion of the metal or the metal compound to the surface layer surface can be omitted.

本発明の第6の光触媒機能発揮材の製造方法は、
基材層とその表面に形成された表面層とを有し、光の照射を受けると光触媒機能を発揮する材料の製造方法であって、
上記の本発明の第1の光触媒配合物又はその各態様の光触媒配合物又は該光触媒配合物が分散された光触媒配合物分散ゾルを準備する工程と、
前記光触媒配合物又は前記光触媒配合物分散ゾルを前記基材層表面に層状に配設する配設工程と、
前記表面層を形成する工程とを有することを特徴とする。
The method for producing a sixth photocatalytic function-exhibiting material of the present invention comprises:
A method for producing a material having a substrate layer and a surface layer formed on the surface thereof, and exhibiting a photocatalytic function when irradiated with light,
Preparing the first photocatalyst formulation of the present invention or the photocatalyst formulation of each aspect thereof or a photocatalyst formulation dispersion sol in which the photocatalyst formulation is dispersed,
An arrangement step of arranging the photocatalyst composition or the photocatalyst composition dispersion sol in a layer on the surface of the base material layer,
Forming the surface layer.

この場合、光触媒配合物分散ゾルは、水、アルコール等の溶液に光触媒配合物を分散させることで取得できる。   In this case, the photocatalyst formulation dispersion sol can be obtained by dispersing the photocatalyst formulation in a solution such as water or alcohol.

この本発明の第6の製造方法によれば、特殊な工程を必要としないことから、本発明の第1の光触媒配合物で述べたように触媒反応の系内に被反応物或いは中間生成物を確実におくことで表面層において高い効率で触媒反応を起こす新規な光触媒機能発揮材を容易に製造することができる。この際、表面層の形成に当たっては、配設した光触媒配合物又は光触媒配合物分散ゾルに応じて適宜な手法、例えば熱処理や乾燥処理を採ることができる。   According to the sixth production method of the present invention, since no special process is required, as described in the first photocatalyst formulation of the present invention, the reactant or the intermediate product is contained in the catalytic reaction system. As a result, a novel photocatalytic function-exhibiting material that causes a catalytic reaction with high efficiency in the surface layer can be easily produced. At this time, in forming the surface layer, an appropriate method, for example, a heat treatment or a drying treatment can be adopted according to the photocatalyst compound or the photocatalyst compound dispersion sol provided.

この本発明の第6の製造方法において、
前記配設工程は、
前記光触媒配合物又は前記光触媒配合物分散ゾルを前記基材層表面に層状に配設する際に、前記光触媒配合物又は前記光触媒配合物分散ゾルを、前記基材層表面に層状に載置、塗布或いは印刷する工程を有する、光触媒機能発揮材の製造方法とすれば、次のような利点がある。
In the sixth manufacturing method of the present invention,
The disposing step includes:
When disposing the photocatalyst composition or the photocatalyst composition dispersion sol in a layer on the surface of the substrate layer, the photocatalyst composition or the photocatalyst composition dispersion sol is placed in a layer on the surface of the substrate layer, A method for producing a photocatalytic function exhibiting material having a step of coating or printing has the following advantages.

この本発明の第6の製造方法によれば、光触媒配合物からなり厚みがほぼ均一の表面層において高い効率で触媒反応を起こす新規な光触媒機能発揮材を容易に製造することができる。なお、基材層表面への光触媒配合物の層状塗布は、スプレー塗布等の適宜な塗布手法により、層状印刷は、ロール印刷等の適宜な印刷手法により実行することができる。   According to the sixth production method of the present invention, it is possible to easily produce a novel photocatalytic function-exhibiting material which is made of a photocatalyst compound and has a highly efficient catalytic reaction on a surface layer having a substantially uniform thickness. The layered application of the photocatalyst compound on the surface of the base material layer can be performed by an appropriate application method such as spray coating, and the layered printing can be performed by an appropriate printing method such as roll printing.

本発明の第7の光触媒機能発揮材の製造方法は、
基材層とその表面に形成された表面層とを有し、光の照射を受けると光触媒機能を発揮する材料の製造方法であって、
上記の本発明の第1の光触媒配合物又はその各態様の光触媒配合物又は該光触媒配合物が分散された光触媒配合物分散ゾルを準備する工程と、
前記基材層表面にバインダを層状に配設し、バインダ層を形成する工程と、
前記光触媒配合物又は前記光触媒配合物分散ゾルを前記バインダ層表面に層状に配設する配設工程と、
前記バインダの性質に応じて熱処理し、前記表面層を形成する工程とを有することを特徴とする。
The method for producing a seventh photocatalytic function-exhibiting material of the present invention comprises:
A method for producing a material having a substrate layer and a surface layer formed on the surface thereof, and exhibiting a photocatalytic function when irradiated with light,
Preparing the first photocatalyst formulation of the present invention or the photocatalyst formulation of each aspect thereof or a photocatalyst formulation dispersion sol in which the photocatalyst formulation is dispersed,
A step of disposing a binder in a layer on the surface of the base material layer to form a binder layer,
An arrangement step of disposing the photocatalyst composition or the photocatalyst composition dispersion sol in a layer on the surface of the binder layer,
Heat-treating the surface layer according to the properties of the binder to form the surface layer.

この本発明の第7の製造方法によれば、バインダ層と表面層との境界ではこの表面層における光触媒配合物をバインダ層に埋まった状態で保持して、表面層をバインダ層表面に形成できる。このため、表面層を強固にバインダ層に固定できると共に、光触媒配合物を有効に外気に接触させることできる。そして、本発明の第1の光触媒配合物で述べたように触媒反応の系内に被反応物或いは中間生成物を確実におくことで表面層において高い効率で触媒反応を起こす新規な光触媒機能発揮材を製造することができる。   According to the seventh manufacturing method of the present invention, at the boundary between the binder layer and the surface layer, the photocatalyst compound in the surface layer can be held in a state of being buried in the binder layer, and the surface layer can be formed on the surface of the binder layer. . Therefore, the surface layer can be firmly fixed to the binder layer, and the photocatalyst composition can be effectively brought into contact with the outside air. And, as described in the first photocatalyst composition of the present invention, a novel photocatalyst function exhibiting a highly efficient catalytic reaction in the surface layer by ensuring that the reactant or the intermediate product is placed in the catalytic reaction system. Materials can be manufactured.

この場合、前記バインダを釉薬とし、前記表面層を形成するに当たっては、前記釉薬の軟化温度よりも30℃以上300℃以下の範囲で高く、且つ、前記基材層の基材の変質温度よりも低い温度環境下で熱処理するようにすることができる。加熱温度をバインダ(釉薬)の軟化温度より30℃以上高くしたので、加熱による釉薬の軟化に不用意に長時間を要せず好ましい。また、加熱温度を釉薬の軟化温度より300℃を越えて高くしないので、釉薬の急激な溶融を回避して、光触媒配合物の過剰の埋まりや凹凸面の発生或いはピンホールの発生等の不具合を抑制できる。更に、前記表面層を形成するに当たって、約150〜約1300℃の温度環境下で熱処理することが好ましい。このようにすれば、既存の加熱装置を使用して、高い効率で触媒反応を起こす新規な光触媒機能発揮材を製造することができる。そして、熱処理温度を約150℃以上とすれば、既存の釉薬の熱処理温度と合致させ、従来と熱処理条件の変更を要しない。また、熱処理温度を約1300℃以下とすれば、熱処理を要する基材、例えばタイルや陶磁器等の生成時の熱処理温度と合致させ、従来と熱処理条件の変更を要しない。   In this case, the binder is used as a glaze, and in forming the surface layer, the softening temperature of the glaze is higher in the range of 30 ° C. or more and 300 ° C. or less, and is lower than the deterioration temperature of the base material of the base layer. The heat treatment can be performed in a low temperature environment. Since the heating temperature is higher than the softening temperature of the binder (glaze) by 30 ° C. or more, it is preferable that the softening of the glaze by heating does not require a carelessly long time. In addition, since the heating temperature is not higher than the softening temperature of the glaze by more than 300 ° C., it is possible to avoid the rapid melting of the glaze, and to prevent problems such as excessive filling of the photocatalyst compound, generation of uneven surfaces, and generation of pinholes. Can be suppressed. Further, in forming the surface layer, it is preferable to perform a heat treatment in a temperature environment of about 150 to about 1300 ° C. In this way, a novel photocatalytic material exhibiting a catalytic reaction with high efficiency can be manufactured using an existing heating device. If the heat treatment temperature is set to about 150 ° C. or higher, the heat treatment temperature of the existing glaze is matched, and the heat treatment conditions do not need to be changed from those of the conventional glaze. When the heat treatment temperature is set to about 1300 ° C. or lower, the heat treatment temperature at the time of producing a substrate requiring heat treatment, for example, a tile or a porcelain, is matched.

また、前記バインダを塗料とし、前記表面層を形成するに当たっては、前記基材層の基材の変質温度以下の温度環境下で熱処理するようにすることができる。こうすれば、基材を変質させることなく表面層を形成でき好ましい。   Further, in forming the surface layer by using the binder as a coating material, heat treatment may be performed in a temperature environment equal to or lower than an alteration temperature of the base material of the base material layer. This is preferable because the surface layer can be formed without deteriorating the base material.

また、上記の本発明の第6、第7の製造方法において、前記表面層を形成する工程に続いて、前記形成された表面層の表面に抗菌性を発揮する金属又は金属化合物が分散された溶液を塗布する工程と、前記金属又は金属酸化物を前記表面層の表面に固着させる工程を有するものとすることができる。   Further, in the sixth and seventh manufacturing methods of the present invention described above, following the step of forming the surface layer, a metal or a metal compound exhibiting antibacterial properties is dispersed on the surface of the formed surface layer. The method may include a step of applying a solution and a step of fixing the metal or metal oxide on the surface of the surface layer.

この態様の光触媒機能発揮材の製造方法によれば、表面層において明所下・暗所下に拘わらず抗菌性を発揮できると共に、表面層において高い効率で触媒反応を起こす新規な光触媒機能発揮材を容易に製造することができる。しかも、このように明所下・暗所下に拘わらず抗菌性を発揮できる性質を、表面層形成済みの光触媒機能発揮材に後から付与できる。   According to the method for producing a photocatalytic function-exhibiting material of this embodiment, a novel photocatalytic function-executing material capable of exhibiting antibacterial properties in a surface layer regardless of a light place or a dark place and causing a catalytic reaction in the surface layer with high efficiency Can be easily manufactured. In addition, such a property that the antibacterial property can be exhibited regardless of whether it is in a light place or a dark place can be later provided to the photocatalytic function-exhibiting material having the surface layer formed thereon.

更に、上記の本発明の第6、第7の製造方法において、
前記配設工程は、
前記光触媒配合物又は前記光触媒配合物分散ゾルを層状に配設した後に、抗菌性を発揮する金属又は金属化合物が分散された溶液を塗布する工程を有し、
前記表面層を形成する工程は、
前記表面層の形成と同時に前記金属又は金属酸化物を前記表面層の表面に固着させる工程を有するものとすることができる。
Further, in the sixth and seventh manufacturing methods of the present invention,
The disposing step includes:
After arranging the photocatalyst composition or the photocatalyst composition dispersion sol in a layer, a step of applying a solution in which a metal or a metal compound exhibiting antibacterial properties is dispersed,
The step of forming the surface layer,
The method may include a step of fixing the metal or metal oxide to the surface of the surface layer at the same time as the formation of the surface layer.

この態様の光触媒機能発揮材の製造方法によれば、明所下・暗所下に拘わらず抗菌性を発揮する性質と高い効率で触媒反応を起こす性質とを当初から兼ね備えた新規な光触媒機能発揮材を容易に製造することができる。   According to the method for producing a photocatalytic function-executing material of this aspect, a novel photocatalytic function exhibiting both the property of exhibiting antibacterial property and the property of causing a catalytic reaction with high efficiency from the beginning regardless of whether it is under a light place or a dark place The material can be easily manufactured.

更に、上記の本発明の第6、第7の製造方法において、
前記表面層を形成する工程に続いて、前記形成された表面層の表面に抗菌性を発揮する金属のイオンを含む金属塩水溶液を塗布する工程と、前記表面層に紫外線を照射して前記金属イオンの光触媒への光還元を利用して前記表面層における光触媒に前記金属を担持・固定する工程を有するものとすることができる。
Further, in the sixth and seventh manufacturing methods of the present invention,
Following the step of forming the surface layer, a step of applying a metal salt aqueous solution containing ions of a metal exhibiting antibacterial properties to the surface of the formed surface layer, and irradiating the surface layer with ultraviolet light to form the metal. The method may include a step of supporting and fixing the metal on the photocatalyst in the surface layer using photoreduction of ions to a photocatalyst.

この態様の光触媒機能発揮材の製造方法によれば、表面層において明所下・暗所下に拘わらず抗菌性を発揮できると共に、表面層において高い効率で触媒反応を起こす新規な光触媒機能発揮材を容易に製造することができる。しかも、抗菌性の補完に寄与する金属を光還元を利用して表面層における光触媒に担持・固定しているので、当該金属の脱落が起きにくくなる。よって、抗菌性の補完性能を長期に亘って維持できる。また、このように明所下・暗所下に拘わらず抗菌性を発揮できる性質を、表面層形成済みの光触媒機能発揮材に後から付与できる。なお、本発明の第1の光触媒配合物の第9〜第10の態様のように第4の成分の金属を担持して有する光触媒配合物を用いた場合にあっては、この第4の成分の金属によっても相乗的な抗菌性を発揮できることから、金属塩水溶液の塗布とその後の紫外線照射を経て表面層表面に担持させる金属をごく少量とすることができる。また、第4の成分の金属による相乗的な抗菌性が高ければ、この金属の表面層表面への担持を省略することもできる。   According to the method for producing a photocatalytic function-exhibiting material of this embodiment, a novel photocatalytic function-executing material capable of exhibiting antibacterial properties in a surface layer regardless of a light place or a dark place and causing a catalytic reaction in the surface layer with high efficiency Can be easily manufactured. Moreover, since the metal contributing to the complementation of antibacterial properties is supported and fixed on the photocatalyst in the surface layer using photoreduction, the metal is less likely to fall off. Therefore, the antibacterial complementing performance can be maintained for a long time. In addition, such a property that the antibacterial property can be exhibited regardless of whether it is in a light place or a dark place can be provided later to the photocatalytic function exhibiting material having the surface layer formed thereon. In the case where the photocatalyst composition having the metal of the fourth component supported thereon is used as in the ninth and tenth aspects of the first photocatalyst formulation of the present invention, the fourth component is used. Since the synergistic antibacterial property can be exhibited by the metal of the above, the amount of the metal supported on the surface layer surface through the application of the aqueous metal salt solution and the subsequent irradiation with ultraviolet light can be reduced. If the synergistic antibacterial property of the metal of the fourth component is high, the supporting of the metal on the surface layer surface can be omitted.

本発明の第8の光触媒配合物の製造方法は、
光の照射を受けると触媒として機能する光触媒と前記他の化合物と前記第3の成分としての化合物と前記第4の成分としての金属とが配合された光触媒配合物の製造方法であって、
前記光触媒と前記他の化合物と前記第3の成分としての化合物のうち、少なくとも前記光触媒が分散された光触媒分散ゾルを準備する工程と、
光の照射を受けると触媒として機能する光触媒が配合された光触媒配合物の製造方法であって、
本発明の第1の光触媒配合物の第6〜第8の態様の光触媒配合物が分散された光触媒配合物分散ゾルを準備する工程と、
抗菌性を発揮する金属のイオンを含む金属塩水溶液を前記光触媒配合物分散ゾルに混合し、前記金属を第4の成分として前記光触媒に担持する工程とを有することを特徴とする。
The method for producing the eighth photocatalyst composition of the present invention comprises:
A method for producing a photocatalyst compound in which a photocatalyst that functions as a catalyst when irradiated with light, the other compound, a compound as the third component, and a metal as the fourth component are mixed,
Preparing a photocatalyst-dispersed sol in which at least the photocatalyst is dispersed among the photocatalyst, the other compound, and the compound as the third component;
A method for producing a photocatalyst compound containing a photocatalyst that functions as a catalyst when irradiated with light,
Preparing a photocatalyst formulation dispersed sol in which the photocatalyst formulations of the sixth to eighth aspects of the first photocatalyst formulation of the present invention are dispersed;
Mixing a metal salt aqueous solution containing ions of a metal exhibiting antibacterial properties with the photocatalyst composition dispersion sol, and supporting the metal as a fourth component on the photocatalyst.

本発明の第9の光触媒配合物の製造方法は、
光の照射を受けると触媒として機能する光触媒と前記他の化合物と前記第3の成分としての化合物と前記第4の成分としての金属とが配合された光触媒配合物の製造方法であって、
前記光触媒と前記他の化合物と前記第3の成分としての化合物のうち、少なくとも前記光触媒が分散された光触媒分散ゾルを準備する工程と、
抗菌性を発揮する金属のイオンを含む金属塩水溶液を前記光触媒分散ゾルに混合した後に前記金属の塩と前記光触媒配合物とを共沈させ、前記金属を第4の成分として前記光触媒に担持する工程とを有することを特徴とする。
The method for producing a ninth photocatalyst composition of the present invention comprises:
A method for producing a photocatalyst compound in which a photocatalyst that functions as a catalyst when irradiated with light, the other compound, a compound as the third component, and a metal as the fourth component are mixed,
Preparing a photocatalyst-dispersed sol in which at least the photocatalyst is dispersed among the photocatalyst, the other compound, and the compound as the third component;
After mixing a metal salt aqueous solution containing a metal ion exhibiting antibacterial properties with the photocatalyst dispersion sol, co-precipitate the metal salt and the photocatalyst compound, and carry the metal as a fourth component on the photocatalyst. And a process.

本発明の第10の光触媒配合物の製造方法は、光の照射を受けると触媒として機能する光触媒と前記他の化合物と前記第3の成分としての化合物と前記第4の成分としての金属とが配合された光触媒配合物の製造方法であって、
前記光触媒と前記他の化合物と前記第3の成分としての化合物のうち、少なくとも前記光触媒が分散された光触媒分散ゾルを準備する工程と、
抗菌性を発揮する金属のイオンを含む金属塩水溶液を前記光触媒分散ゾルに混合した後に紫外線を照射し、前記金属イオンの光還元を利用して前記金属を第4の成分として前記光触媒に担持する工程とを有することを特徴とする。
According to a tenth method for producing a photocatalyst compound of the present invention, the photocatalyst that functions as a catalyst when irradiated with light, the other compound, the compound as the third component, and the metal as the fourth component are formed. A method for producing a compounded photocatalyst composition,
Preparing a photocatalyst-dispersed sol in which at least the photocatalyst is dispersed among the photocatalyst, the other compound, and the compound as the third component;
A metal salt aqueous solution containing a metal ion exhibiting antibacterial properties is mixed with the photocatalyst-dispersed sol, and then irradiated with ultraviolet light, and the metal is loaded on the photocatalyst as a fourth component by using photoreduction of the metal ions. And a process.

これら第8ないし第10の光触媒配合物の製造方法によれば、これら光触媒配合物を用いて形成された表面層において明所下・暗所下に拘わらず抗菌性を発揮させると共に、この表面層において高い効率で触媒反応を起こす新規な光触媒配合物を容易に製造することができる。しかも、本発明の第8の製造方法は、抗菌性の補完に寄与する金属を光触媒に予め担持・固定するに当たり、光触媒分散ゾルと金属塩水溶液を混合するに過ぎないので、工程の簡略化を図ることができる。また、本発明の第9、第10の製造方法は、抗菌性の補完に寄与する金属を光触媒に予め担持・固定するに当たり、共沈或いは光還元を利用するので光触媒からの金属の脱落を起きにくくして、抗菌性の補完性能を長期に亘って維持できる。更に、本発明の第10のの製造方法は、金属の担持・固定に際して紫外線を照射するに過ぎず、薬品等を一切必要としないので、工程の簡略化を図ることができる。   According to the eighth to tenth methods for producing a photocatalyst compound, the surface layer formed using the photocatalyst compound exhibits antibacterial properties regardless of whether it is under a light place or a dark place. In the present invention, a novel photocatalyst compound that causes a catalytic reaction with high efficiency can be easily produced. In addition, in the eighth manufacturing method of the present invention, when the metal contributing to the complementation of antibacterial properties is preliminarily supported and fixed on the photocatalyst, only the photocatalyst-dispersed sol and the metal salt aqueous solution are mixed. Can be planned. Further, in the ninth and tenth production methods of the present invention, coprecipitation or photoreduction is used to preliminarily support and fix a metal contributing to the complementation of antibacterial properties on the photocatalyst. It is possible to maintain the antibacterial complement performance for a long period of time. Furthermore, the tenth manufacturing method of the present invention merely irradiates ultraviolet rays when carrying and fixing the metal, and does not require any chemicals or the like, so that the process can be simplified.

これら第8ないし第10の光触媒配合物の製造方法において、光触媒分散ゾルを、光触媒と他の化合物と第3の成分としての化合物が総て分散済みのゾル、即ち本発明の第1の光触媒配合物の第6〜第8の態様の光触媒配合物が分散されたゾルとすることができる。また、金属担持後の光触媒分散ゾルに他の化合物と第3の成分としての化合物を分散させることもできる。更に、保管等の便宜から粉末状の光触媒配合物としておくには、第4の成分としての金属を担持済みの光触媒と他の化合物と第3の成分としての化合物が分散済みのゾルを乾燥させればよい。   In the eighth to tenth methods for producing a photocatalyst compound, the photocatalyst-dispersed sol is a sol in which the photocatalyst, the other compound and the compound as the third component are all dispersed, that is, the first photocatalyst compound of the present invention. The photocatalyst composition of the sixth to eighth aspects of the present invention may be a sol in which the photocatalyst composition is dispersed. Further, another compound and a compound as the third component can be dispersed in the photocatalyst dispersion sol after supporting the metal. Furthermore, in order to keep a powdery photocatalyst composition for convenience of storage and the like, a photocatalyst carrying a metal as a fourth component, another compound and a sol in which a compound as a third component is dispersed are dried. Just do it.

発明の他の態様Other aspects of the invention

本発明は、以下のような他の態様を採ることも可能であり、第1の他の態様は、光の照射を受けると触媒として機能する光触媒が配合された配合物の製造方法であって、
前記光触媒の粒子が分散した第1のゾルを準備する工程(A)と、
前記被反応物或いは前記被反応物が前記触媒反応を受けて前記最終生成物に変遷する以前に生成される中間生成物と化学的に結合する前記他の化合物の粒子が分散した第2のゾルを準備する工程(B)と、
前記第1のゾルと第2のゾルとを混合する工程(C)とを備える
ことを特徴とする。
The present invention can also adopt the following other aspects, and a first other aspect is a method for producing a blend containing a photocatalyst that functions as a catalyst when irradiated with light. ,
A step (A) of preparing a first sol in which the particles of the photocatalyst are dispersed;
A second sol in which particles of the other compound that are chemically bonded to an intermediate product generated before the reactant or the reactant undergoes the catalytic reaction and changes to the final product are dispersed. (B) preparing
A step (C) of mixing the first sol and the second sol.

この第1の他の態様の製造方法によれば、第1、第2のゾルの混合を経ることで、容易に光触媒と他の化合物とを溶媒に分散させることができる。そして、工程(C)を経た混合ゾルは、光触媒のみが凝集して存在したり、他の化合物のみが凝集して存在することがなく、光触媒配合物をなす光触媒と他の化合物がほぼ均一に混合分散したゾルとなる。よって、この混合ゾルは、光触媒配合物分散ゾルとして用いるのに好適であり、液状のまま使用される材料、例えば塗料や釉薬への光触媒と他の化合物の配合が容易となる。更に、ゾル状であるために第1、第2のゾルの秤量が容易であるので、それぞれのゾルの秤量を通して容易に光触媒と他の化合物の混合割合を調整できる。また、混合ゾルにおける溶媒を乾燥等の手法で除去すれば、光触媒と他の化合物がほぼ均一に混合した固形で粒状の配合物となる。   According to the manufacturing method of the first other embodiment, the photocatalyst and the other compound can be easily dispersed in the solvent by mixing the first and second sols. In the mixed sol that has passed through the step (C), the photocatalyst alone and the other compounds are not agglomerated, and the other compounds alone are not agglomerated. It becomes a mixed and dispersed sol. Therefore, this mixed sol is suitable for use as a photocatalyst compound dispersion sol, and facilitates the incorporation of a photocatalyst and other compounds into a material used in a liquid state, for example, a paint or glaze. Further, since the first and second sols are easily weighed because they are in a sol form, the mixing ratio of the photocatalyst and the other compound can be easily adjusted through the weighing of each sol. In addition, if the solvent in the mixed sol is removed by a method such as drying, a solid and granular compound in which the photocatalyst and other compounds are almost uniformly mixed is obtained.

この場合、第1のゾルと第2のゾルの溶媒を同一のものとしたり、いわゆるなじみのよい溶媒を用いると好ましい。   In this case, it is preferable to use the same solvent for the first sol and the second sol, or to use a so-called familiar solvent.

上記の第1の他の態様の製造方法において、
前記工程(A)は、照射された光のエネルギにより励起電子と正孔を生成し、触媒表面での酸素と水分の存在下で前記励起電子と正孔により活性酸素種を生成する前記光触媒の粒子を調整する工程を有し、
前記工程(B)は、前記活性酸素種に基づく前記触媒反応に供される前記被反応物或いは前記中間生成物と化学的に結合する両性金属酸化物、塩基性金属酸化物又は酸性金属酸化物の少なくとも一の金属酸化物を前記他の化合物として準備し、該金属酸化物の粒子を調整する工程を有するものとすることができる。
In the manufacturing method according to the first other aspect,
In the step (A), the photocatalyst generates excited electrons and holes by the energy of the irradiated light, and generates active oxygen species by the excited electrons and holes in the presence of oxygen and moisture on the catalyst surface. Having a step of adjusting the particles,
In the step (B), an amphoteric metal oxide, a basic metal oxide, or an acidic metal oxide chemically bonded to the reactant or the intermediate product subjected to the catalytic reaction based on the active oxygen species Preparing the at least one metal oxide as the other compound, and adjusting particles of the metal oxide.

この第2の他の態様によれば、活性酸素種に基づく触媒反応を起こす光触媒と塩基点や酸点で被反応物或いは中間生成物を確実に結合・保持する他の化合物とがほぼ均一に混じり合った光触媒配合物を容易に得ることができる。   According to the second other aspect, the photocatalyst that causes a catalytic reaction based on the active oxygen species and the other compound that reliably binds and holds the reactant or the intermediate product at the base point or the acid point are almost uniformly formed. A mixed photocatalyst formulation can be easily obtained.

また、上記の第1の他の態様の製造方法において、
前記工程(C)は、前記金属酸化物の重量をa、前記光触媒の重量をbと表した場合、a/(a+b)が約0.0001〜0.8となるように前記第1のゾルと第2のゾルとを調合する工程を有するものとすることができる。
Further, in the manufacturing method of the first other aspect,
In the step (C), when the weight of the metal oxide is expressed as a and the weight of the photocatalyst is expressed as b, the first sol is adjusted so that a / (a + b) becomes about 0.0001 to 0.8. And a step of preparing a second sol.

この第3の他の態様によれば、金属酸化物(両性金属酸化物、塩基性金属酸化物、酸性金属酸化物)の量が少なすぎることがなく、また、光触媒の量が上記の金属酸化物に対して少なすぎることがなくて触媒反応の効率低下をきたさない光触媒配合物を容易に得ることができる。   According to the third other aspect, the amount of the metal oxide (amphoteric metal oxide, basic metal oxide, acidic metal oxide) is not too small, and the amount of the photocatalyst is the above-mentioned metal oxide. It is possible to easily obtain a photocatalyst formulation that is not too small for the product and does not reduce the efficiency of the catalytic reaction.

また、上記の第1の他の態様の製造方法において、
前記工程(A)は、前記光触媒を約0.005〜0.5μmの粒径範囲の粒子に調整する工程を有し、
前記工程(B)は、前記金属酸化物を約0.005〜0.5μmの粒径範囲の粒子に調整する工程を有するものとすることができる。
Further, in the manufacturing method of the first other aspect,
The step (A) includes a step of adjusting the photocatalyst to particles in a particle size range of about 0.005 to 0.5 μm,
The step (B) may include a step of adjusting the metal oxide to particles having a particle size range of about 0.005 to 0.5 μm.

この第4の他の態様によれば、光触媒と金属酸化物(両性金属酸化物、塩基性金属酸化物、酸性金属酸化物)を、ボールミル等の既存の粉砕装置又はゾル・ゲル法で容易に粒径調整ができ好ましい。また、被反応物或いは中間生成物を光触媒から離すことがなく触媒反応の効率低下をきたさない光触媒配合物を容易に得ることができる。更には、この態様によれば、光触媒と金属化合物とをほぼ同様の大きさの粒子で近接させて被反応物或いは中間生成物を光触媒に近接させることができ、触媒反応の効率が高い光触媒配合物を容易に得ることができる。   According to the fourth other aspect, the photocatalyst and the metal oxide (amphoteric metal oxide, basic metal oxide, acidic metal oxide) can be easily formed by an existing pulverizer such as a ball mill or a sol-gel method. The particle size can be adjusted, which is preferable. In addition, a photocatalyst compound that does not cause the reactant or the intermediate product to separate from the photocatalyst and does not cause a reduction in the efficiency of the catalytic reaction can be easily obtained. Furthermore, according to this aspect, the photocatalyst and the metal compound can be brought close to each other with particles of substantially the same size to bring the reactant or the intermediate product close to the photocatalyst, so that the photocatalyst compounding with high catalytic reaction efficiency can be achieved. Things can be easily obtained.

発明の実施の形態Embodiment of the Invention

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described based on examples.

まず、実施例で用いる光触媒配合物の調合について説明する。光触媒としてアナターゼ型の二酸化チタンを用い、この光触媒と共に配合する金属酸化物としては、両性金属酸化物であるアルミナと、塩基性金属酸化物である酸化ストロンチウムと酸化バリウムを用いた。そして、光触媒配合物の調合に際しては、以下の工程を採った。   First, the preparation of the photocatalyst composition used in the examples will be described. Anatase-type titanium dioxide was used as a photocatalyst, and as a metal oxide to be mixed with the photocatalyst, alumina as an amphoteric metal oxide and strontium oxide and barium oxide as basic metal oxides were used. The following steps were taken when preparing the photocatalyst composition.

1) 光触媒並びに金属酸化物の粒子調達
上記した二酸化チタン、アルミナ、酸化ストロンチウムと酸化バリウムの原材料を調達し、それぞれをボールミル等の粉砕装置にて粉砕し、若しくはゾル・ゲル法により、二酸化チタン、アルミナ、酸化ストロンチウムと酸化バリウムの微小粒子を得る。この際には、それぞれの粒子の粒径が約0.005〜0.5μmの粒径範囲となるように粒度調整を行う。
1) Procurement of particles of photocatalyst and metal oxide The above-mentioned raw materials of titanium dioxide, alumina, strontium oxide and barium oxide are procured, and each is pulverized by a pulverizer such as a ball mill, or titanium dioxide, Obtain fine particles of alumina, strontium oxide and barium oxide. At this time, the particle size is adjusted so that the particle size of each particle is in the range of approximately 0.005 to 0.5 μm.

2) ゾルの調合
次に、上記のように調整した各配合材料をそれぞれ水、アルコール等の溶媒に分散させ、各配合材料ごとのゾルを調合する。この場合、各ゾルにおける分散材の分散量(例えば、配合材料の重量/溶媒容量)を規定しておく。
2) Preparation of sol Next, each compounded material prepared as described above is dispersed in a solvent such as water or alcohol, and a sol for each compounded material is prepared. In this case, the amount of dispersion of the dispersant in each sol (for example, the weight of the blended material / solvent volume) is defined.

3) 光触媒配合物の調整
その後、調合済みの二酸化チタンゾル(光触媒ゾル)に、アルミナゾル、酸化ストロンチウムゾル、酸化バリウムゾルの金属酸化物ゾルを混合し、二酸化チタン/アルミナ混合ゾル(Ti/Alゾル)、二酸化チタン/酸化ストロンチウム混合ゾル(Ti/Srゾル)および二酸化チタン/酸化バリウム混合ゾル(Ti/Baゾル)を得る。この場合、上記の各混合ゾルを調整に当たっては、光触媒ゾルの混合量、金属酸化物ゾルの混合量が秤量され、それぞれの秤量量を変えることで光触媒と金属酸化物の配合割合が種々の値を採る混合ゾルが調整される。つまり、各混合ゾルにおける金属酸化物の重量をa、光触媒の重量をbと表した場合に、a/(a+b)で表される配合割合(以下、このa/(a+b)を配合割合決定比と呼ぶ)が種々調整される。
3) Adjustment of photocatalyst composition After that, a metal oxide sol of alumina sol, strontium oxide sol, and barium oxide sol is mixed with the prepared titanium dioxide sol (photocatalytic sol), and a titanium dioxide / alumina mixed sol (Ti / Al sol), A titanium dioxide / strontium oxide mixed sol (Ti / Sr sol) and a titanium dioxide / barium oxide mixed sol (Ti / Ba sol) are obtained. In this case, in adjusting each of the above mixed sols, the mixed amount of the photocatalyst sol and the mixed amount of the metal oxide sol are weighed, and by changing the weighed amounts, the mixing ratio of the photocatalyst and the metal oxide is varied. Is adjusted. That is, when the weight of the metal oxide in each mixed sol is represented by a and the weight of the photocatalyst is represented by b, the blending ratio represented by a / (a + b) (hereinafter, a / (a + b) is determined by the blending ratio determining ratio ) Are adjusted variously.

なお、上記の1)〜3)の工程を採るほか、調合済みの光触媒ゾルに粒度調整済みのアルミナ等の粒子を添加して分散させてTi/Alゾル等とすることもできる。また、粒度調整済みの光触媒粒子とアルミナ等の粒子を交互に或いは同時に上記溶媒に分散させて、当初から光触媒粒子とアルミナ等の粒子が分散したTi/Alゾル等とすることもできる。   In addition to the steps 1) to 3) described above, a Ti / Al sol or the like can be obtained by adding particles such as alumina whose particle size has been adjusted to the prepared photocatalytic sol and dispersing them. Alternatively, the photocatalyst particles and the particles of alumina or the like whose particle size has been adjusted may be alternately or simultaneously dispersed in the above-mentioned solvent to obtain a Ti / Al sol or the like in which the photocatalyst particles and the particles of alumina or the like are dispersed from the beginning.

次に、上記のように調整した光触媒配合物(Ti/Alゾル、Ti/Srゾル、Ti/Baゾルの各混合ゾル)を用いて光触媒機能を発揮する光触媒機能発揮材について説明する。本実施例(第1実施例)では、この光触媒機能発揮材をタイルとし、次のようにして製造した。   Next, a photocatalyst function exhibiting material that exhibits a photocatalytic function by using the photocatalyst composition (each mixed sol of Ti / Al sol, Ti / Sr sol, and Ti / Ba sol) adjusted as described above will be described. In the present example (first example), this photocatalytic function-exhibiting material was used as a tile and manufactured as follows.

無釉のタイルを基材として用意し、このタイル表面に規定された濃度の上記各混合ゾルをスプレー塗布する。このスプレー塗布に当たっては、焼成後のタイル表面における光触媒混合物の膜厚が約0.85μmとなるように、その塗布量、即ちスプレー時間が調整される。次いで、光触媒の定着のために配合したシリカ等の溶融温度と二酸化チタンおよび上記の各金属酸化物の溶融温度を考慮した温度(本実施例にあっては、約800℃)で、混合ゾルのスプレー塗布後のタイルを約60分に亘って焼成することで、基材(タイル)の表面に上記のゾル中性分(光触媒、アルミナ等)を含有する表面層を有する最終的な光触媒機能発揮材(光触媒機能発揮タイル)とした。ここで、その評価について説明する。評価は、大気中又は室内の有害物質として削減が望まれている窒素酸化物、アンモニア、二酸化硫黄の削減効果の有無で下すこととした。その試験の概要は以下の通りであり、まず、窒素酸化物削減について説明する。なお、混合ゾルのスプレー塗布に替わり、スピンコート、ディップコート等の手法を採ることもできることは勿論である。   An unglazed tile is prepared as a base material, and the above-mentioned mixed sol at a specified concentration is spray-coated on the tile surface. In this spray coating, the coating amount, that is, the spray time, is adjusted so that the thickness of the photocatalyst mixture on the tile surface after firing becomes about 0.85 μm. Next, at a temperature (about 800 ° C. in the present embodiment) at which the melting temperature of silica or the like blended for fixing the photocatalyst and the melting temperature of titanium dioxide and each of the above metal oxides are considered, the mixed sol is heated. By firing the tile after spray application for about 60 minutes, the final photocatalytic function having a surface layer containing the sol neutral component (photocatalyst, alumina, etc.) on the surface of the base material (tile) is exhibited. (Photocatalytic function display tile). Here, the evaluation will be described. The evaluation was made based on the effect of reducing nitrogen oxides, ammonia and sulfur dioxide, which are desired to be reduced as harmful substances in the air or indoors. The outline of the test is as follows. First, the reduction of nitrogen oxides will be described. In addition, it is a matter of course that a technique such as spin coating and dip coating can be adopted instead of the spray coating of the mixed sol.

(1−1)評価試験1:窒素酸化物削減に及ぼすアルミナ等の影響
まず、本発明の実施例品との対比を取るために、アルミナ、酸化ストロンチウムおよび酸化バリウムを一切含まず二酸化チタンのみが配合された光触媒配合物を用いた光触媒機能発揮タイル(比較例タイル)と実施例の光触媒機能発揮タイル(実施例タイル)を、以下のように用意した。比較例タイルは、二酸化チタンが7.5wt%の割合で占める光触媒ゾルをタイル表面にスプレー塗布し、上記の焼成条件(約800℃X60分)で焼成したタイルである。このスプレー塗布に際しては、焼成後のタイル表面における二酸化チタンの重量が約3.3X10-4g/cm2(この場合の二酸化チタンの膜厚は約0.85μm)となるように、塗布時間等を定めた。実施例タイルは、次のTi/AlタイルとTi/SrタイルとTi/Baタイルである。
(1-1) Evaluation Test 1: Influence of Alumina, etc. on Reduction of Nitrogen Oxide First, in order to compare with the product of the embodiment of the present invention, only titanium dioxide containing no alumina, strontium oxide and barium oxide was used. A photocatalytic function exhibiting tile (comparative tile) and a photocatalytic function exhibiting tile (example tile) of the example using the compounded photocatalyst composition were prepared as follows. The tile of the comparative example is a tile obtained by spray-coating a photocatalytic sol in which titanium dioxide accounts for 7.5% by weight on the tile surface, and firing under the above firing conditions (about 800 ° C. for 60 minutes). At the time of this spray coating, the application time and the like are adjusted so that the weight of titanium dioxide on the tile surface after firing is about 3.3 × 10 −4 g / cm 2 (the thickness of titanium dioxide in this case is about 0.85 μm). Was determined. Example tiles are the following Ti / Al tile, Ti / Sr tile, and Ti / Ba tile.

Ti/Alタイルは、二酸化チタンが比較例タイルと同様に7.5wt%の割合で占める光触媒ゾルに対して、配合割合決定比a/(a+b)が1/11となるようにアルミナの配合割合が調整されたTi/Alゾル(二酸化チタンに対するアルミナの重量比が0.1としたTi/Alゾル)を上記の比較例タイルと同一条件でスプレー塗布並びに焼成したタイルである。Ti/Srタイルは、二酸化チタンおよび酸化ストロンチウムがTi/Alタイルと同一の配合割合で配合されたTi/Srゾルを上記の比較例タイルと同一条件でスプレー塗布並びに焼成したタイルである。Ti/Baタイルも同様である。つまり、比較例タイルは、タイル表面の二酸化チタンのみが有し比較対照の上で基準となる触媒機能を発揮するので、この比較例タイルと上記の各実施例タイルを比較することで、それぞれの金属酸化物を配合したことで得られる触媒機能の向上の有無やその程度が判明する。そして、比較例タイルは、タイル表面に二酸化チタンのみからなる表面層を有し、実施例タイルは、二酸化チタンとアルミナ又は酸化ストロンチウム若しくは酸化バリウムとが配合された配合物からなる表面層を有することになる。   The Ti / Al tile has a mixing ratio of alumina such that the mixing ratio determination ratio a / (a + b) is 1/11, with respect to the photocatalytic sol in which titanium dioxide occupies 7.5 wt% in the same manner as the comparative tile. This is a tile obtained by spray-coating and baking Ti / Al sol (Ti / Al sol in which the weight ratio of alumina to titanium dioxide is 0.1) adjusted to the same condition as the above comparative example tile. The Ti / Sr tile is a tile in which a Ti / Sr sol in which titanium dioxide and strontium oxide are blended in the same blending ratio as the Ti / Al tile is spray-coated and fired under the same conditions as the above-described comparative tile. The same applies to Ti / Ba tiles. That is, since the comparative example tile has only the titanium dioxide on the tile surface and exhibits the catalytic function as a reference on the comparative control, by comparing this comparative example tile with each of the above example tiles, The presence or absence of the improvement of the catalytic function obtained by blending the metal oxide and the degree of the improvement are clarified. The tile of the comparative example has a surface layer composed of only titanium dioxide on the tile surface, and the tile of the example has a surface layer composed of a mixture of titanium dioxide and alumina or strontium oxide or barium oxide. become.

この比較例タイルと各実施例タイルについて次のように試験した。試験には、比較例タイルと各実施例タイルの10cm四方のサンプル片を用い、図4に示す試験装置で窒素酸化物の削減効果を測定した。この試験装置は、サンプル片が載置される密閉状のガラスセル10の上流に、定濃度の一酸化窒素ガスを封入したボンベ12を備え、このボンベからのNOガスに、エアーポンプ14で吸引され湿度調整器15で湿度調整された大気を流量調整バルブ16にて混合し、この流量調整バルブ16からガラスセル10に所定濃度(約0.95ppm)で定量(1リットル/min)のNOガス(試験ガス)を流し込む。また、ガラスセル10の下流には、当該セルを通過した気体中の窒素酸化物濃度を測定する濃度側定器(NOxセンサ)18を有する。このNOxセンサ18は、気体中のNO濃度と二酸化窒素濃度(NO2濃度)を随時測定し、測定したNO濃度とNO2濃度に加え、この両者の濃度の和を窒素酸化物濃度(NOx濃度)として出力するよう構成されている。また、試験装置は、ガラスセル10の内部に紫外線(波長300〜400nm)を照射するランプ20を有する。この場合、ランプ20は、サンプル片上における紫外線強度が1.2mW/cm2となるように点灯制御される。そして、この試験装置のガラスセル10にサンプル片を載置して紫外線の照射を受ける環境下に置き、比較例タイルと各実施例タイルについて、試験ガスの流し込みを開始してからの経過時間ごとのNO2濃度とNOx濃度をプロットした。その結果を図5に示す。なお、ランプ20は試験ガスの流し込みを開始してから出口側のNOx濃度(NO濃度)が安定した後に点灯した。 This comparative example tile and each example tile were tested as follows. In the test, a 10 cm square sample piece of each of the comparative example tile and each of the example tiles was used, and the nitrogen oxide reduction effect was measured by a test device shown in FIG. This test apparatus is provided with a cylinder 12 filled with a fixed concentration of nitric oxide gas upstream of a sealed glass cell 10 on which a sample piece is placed, and the NO gas from the cylinder is suctioned by an air pump 14. The air whose humidity has been adjusted by the humidity controller 15 is mixed by a flow rate control valve 16, and a predetermined concentration (about 0.95 ppm) of NO gas at a predetermined concentration (about 0.95 ppm) is supplied from the flow rate control valve 16 to the glass cell 10. (Test gas). Further, downstream of the glass cell 10, there is provided a concentration-side measurer (NOx sensor) 18 for measuring the concentration of nitrogen oxide in the gas passing through the cell. The NOx sensor 18 measures the NO concentration and the nitrogen dioxide concentration (NO 2 concentration) in the gas as needed, adds the measured NO concentration and NO 2 concentration, and calculates the sum of the two concentrations as the nitrogen oxide concentration (NOx concentration). Is output. Further, the test apparatus has a lamp 20 for irradiating the inside of the glass cell 10 with ultraviolet rays (wavelength: 300 to 400 nm). In this case, the lighting of the lamp 20 is controlled so that the ultraviolet intensity on the sample piece becomes 1.2 mW / cm 2 . Then, the sample piece was placed on the glass cell 10 of this test apparatus and placed in an environment irradiated with ultraviolet rays. With respect to the comparative example tile and each example tile, each time elapsed from the start of the test gas flow, The NO 2 concentration and the NOx concentration were plotted. The result is shown in FIG. The lamp 20 was turned on after the NOx concentration (NO concentration) on the outlet side became stable after the start of the flow of the test gas.

この評価試験1において、一酸化窒素を酸化させる反応が起きなければ、例えばガラスセル10を暗室下に起き表面層における二酸化チタンによる活性酸素種の生成が無く触媒反応が起きなければ、試験ガスは何の反応をきたすことなくNOxセンサ18に流れる。よって、この際のNOxセンサ18の出力は、NO濃度(CNO/out)については試験ガス濃度(CNO/in)と同一であり、NO2濃度(CNO2/out)はゼロ、NOx濃度(CNOx/out)はCNO/out即ちCNO/inと同一である。しかし、表面層における二酸化チタンの生成した活性酸素種に基づく触媒反応によりNOが酸化されれば、その酸化を受けた分だけNO濃度はCNO/inから減少する。また、NO酸化により生成されたNO2がタイル表面から離脱すれば、その離脱したNO2の分だけNO2濃度は増加することになる。そして、NO酸化によるNO濃度減少と、生成したNO2のタイル表面からの離脱によるNO2濃度増加との関係から、NOxの削減程度が定まる。 In the evaluation test 1, if the reaction for oxidizing nitric oxide does not occur, for example, if the glass cell 10 is raised in a dark room and no active oxygen species is generated by titanium dioxide on the surface layer and no catalytic reaction occurs, the test gas is: It flows to the NOx sensor 18 without any reaction. Therefore, the output of the NOx sensor 18 in this case, for the NO concentration (CNO / out) is the same as the test gas concentration (CNO / in), NO 2 concentration (CNO 2 / out) is zero, NOx concentration (CNOx / Out) is the same as CNO / out or CNO / in. However, if NO is oxidized by a catalytic reaction based on the active oxygen species generated by titanium dioxide in the surface layer, the NO concentration decreases from CNO / in by the amount of the oxidation. If NO 2 generated by NO oxidation is separated from the tile surface, the NO 2 concentration increases by the amount of the separated NO 2 . Then, the NO concentration decreased by NO oxidation, the relationship between the withdrawal NO 2 concentration increased by from the generated NO 2 in the tile surface, about the reduction of NOx is determined.

さて、図5に示すように、比較例タイルでは、試験開始と共に急激にNOx濃度が低下し、試験開始から約5分経過するとそれ以降にNOx濃度は増加に転じ、試験ガス濃度に近づいていく。また、この比較例タイルでは、試験開始後徐々にNO2濃度が上昇し、30分経過後には約0.18ppmとなった。このNOx濃度の増加の傾向とNO2濃度の上昇の傾向はほぼ同じような傾向を取っている。これらのことから、比較例タイルでは、その表面層における二酸化チタンによる光触媒反応が進行してNOが酸化されNO濃度は減少するが、NO2濃度の上昇に伴い、全体的なNOxの削減は進まないことになる。従って、比較例タイルでは、NO2がタイル表面から離脱するために、NO2のタイル表面での更なる酸化がそれほど起きていないといえる。30分経過後のNOx濃度が約0.66ppmであることから、この比較例タイルにおけるNOxの削減効率は、約30.5%((0.95−0.66)/0.95)であった。 As shown in FIG. 5, in the comparative example tile, the NOx concentration rapidly decreases with the start of the test, and after about 5 minutes from the start of the test, the NOx concentration starts increasing and approaches the test gas concentration. . In this comparative example tile, the NO 2 concentration gradually increased after the start of the test, and reached about 0.18 ppm after 30 minutes. The tendency of the increase in the NOx concentration and the tendency of the increase in the NO 2 concentration are almost the same. For these reasons, in the comparative example tiles, but NO proceeds photocatalytic reaction by titanium dioxide in the surface layer is by concentration of NO oxidation decreases, with increasing NO 2 concentration, the reduction of overall NOx proceed Will not be. Therefore, it can be said that in the comparative example tile, since NO 2 is separated from the tile surface, further oxidation of NO 2 on the tile surface is not so much occurred. Since the NOx concentration after 30 minutes was about 0.66 ppm, the NOx reduction efficiency of this comparative example tile was about 30.5% ((0.95-0.66) /0.95). Was.

これに対して、Ti/Alタイル、Ti/Srタイル、Ti/Baタイルのそれぞれの実施例タイルとも、比較例タイルと同様に、NOx濃度は、試験開始と共に急激に低下し、その低下した最低濃度より僅かに増加した濃度で推移した。また、それぞれの実施例タイルでは、試験開始からのNO2濃度は、その上昇程度は低く30分経過後にも僅か約0.05ppmにしか達しなかった。これらのことから、それぞれの実施例タイルでは、まず第1に、その表面層における二酸化チタンによる光触媒反応が進行してNOが酸化されてNO濃度は減少しているといえる。また、NO2がアルミナ、酸化ストロンチウム、酸化バリウムに結合されてタイル表面から比較的離脱せず、二酸化チタンによるこのNO2の更なる酸化が活発に進行して、NO2濃度が上昇しないといえる。このため、それぞれの実施例タイルによれば、極めて高い効率でNOxを削減できるといえる。そして、30分経過後のNOx濃度が約0.45ppmであることから、各実施例タイルにおけるNOxの削減効率は、約52.6%((0.95−0.45)/0.95)であり、比較例タイルのほぼ2倍であった。なお、これら実施例タイルについて上記の試験を継続したところ、NOxの削減効率は高い値のまま維持されていることが判明した。また、12時間経過後に試験を終了して実施例タイル表面を水洗洗浄し、その洗浄水に含まれる物質を分析したところ、硝酸の存在が確認された。 On the other hand, in each of the Ti / Al tiles, Ti / Sr tiles, and Ti / Ba tiles, similarly to the comparative example tile, the NOx concentration sharply decreased with the start of the test, and the lowest It changed at a concentration slightly increased from the concentration. In each of the example tiles, the NO 2 concentration from the start of the test showed a small increase and reached only about 0.05 ppm after 30 minutes. From these facts, it can be said that, in each of the example tiles, first, the photocatalytic reaction by the titanium dioxide on the surface layer proceeds, NO is oxidized, and the NO concentration decreases. Also, it can be said that NO 2 is bound to alumina, strontium oxide, and barium oxide and does not relatively escape from the tile surface, and further oxidation of NO 2 by titanium dioxide actively proceeds, so that the NO 2 concentration does not increase. . For this reason, according to each example tile, it can be said that NOx can be reduced with extremely high efficiency. Since the NOx concentration after 30 minutes has passed is about 0.45 ppm, the NOx reduction efficiency in each example tile is about 52.6% ((0.95−0.45) /0.95). Which was almost twice as large as that of the comparative example tile. When the above test was continued for these example tiles, it was found that the NOx reduction efficiency was maintained at a high value. After the elapse of 12 hours, the test was finished, the tile surface of the example was washed with water, and the substance contained in the washing water was analyzed. As a result, the presence of nitric acid was confirmed.

また、各実施例タイルとも、その表面状態は凹凸の程度などに異常は観察されず優れていた。しかも、JIS−A6808に則りプラスチック消しゴムを用いた摺動磨耗試験を試みたところ、各実施例タイルとも、40回程度の往復摺動を終えても表面層に劣化や剥がれは見られず、耐磨耗性に優れていることも判明した。このことは、上記したゾルの混合という手法で製造した光触媒配合物は、焼成塗料や釉薬は勿論のこと焼成、印刷、バインダ等に適用できることを意味する。また、上記のように光触媒機能により高い窒素酸化物の削減効率を得ることができる光触媒配合物や光触媒機能発揮材を、上記したゾルの混合という手法により容易に製造できるといえる。   In each of the example tiles, the surface condition was excellent without any abnormality observed in the degree of unevenness or the like. In addition, when a sliding wear test using a plastic eraser was attempted in accordance with JIS-A6808, no deterioration or peeling was observed on the surface layer of each of the example tiles even after the reciprocal sliding of about 40 times. It was also found to be excellent in wear properties. This means that the photocatalyst formulation produced by the above-mentioned method of mixing sols can be applied to firing, printing, binders, etc. as well as firing paints and glazes. In addition, it can be said that a photocatalyst compound or a photocatalyst exhibiting material capable of obtaining a high nitrogen oxide reduction efficiency by the photocatalytic function as described above can be easily produced by the above-mentioned method of mixing the sol.

(1−2)評価試験1:アンモニア削減に及ぼすアルミナ等の影響
アンモニアについても、上記した窒素酸化物と同様の装置並びに手法にて比較例タイル、Ti/AlタイルおよびTi/Srタイルによる削減の様子を調べた。この場合、ガラスセル10に流し込む試験ガスは、約4ppmのアンモニアガスであり、当該セルを通過した気体中のアンモニア濃度をセル下流の濃度側定器(ガス検知管)にて測定した。そして、比較例タイルと実施例タイル(Ti/Alタイル、Ti/Srタイル)について、試験ガスの流し込みを開始してからの経過時間ごとのアンモニア濃度をプロットした。その結果を図6に示す。
(1-2) Evaluation Test 1: Influence of Alumina, etc. on Ammonia Reduction Ammonia was also reduced by the same device and method as the nitrogen oxides described above using the comparative example tile, Ti / Al tile, and Ti / Sr tile. I checked the situation. In this case, the test gas flowing into the glass cell 10 was about 4 ppm of ammonia gas, and the concentration of ammonia in the gas passing through the cell was measured by a concentration-side measuring instrument (gas detector tube) downstream of the cell. Then, with respect to the comparative example tile and the example tile (Ti / Al tile, Ti / Sr tile), the ammonia concentration at each elapsed time after the start of the flow of the test gas was plotted. FIG. 6 shows the result.

図6に示すように、比較例タイル、実施例タイルとも、試験開始と共にアンモニア濃度が低下した。そして、測定期間に亘って実施例タイルの方が低い濃度となり、試験開始から約10分経過すると、各タイルでほぼ一定の濃度となり、比較例タイルでは約3.5ppm、Ti/Alタイルでは約2.5ppm、Ti/Srタイルでは約2.6ppmであった。よって、アンモニアの削減効率は、比較例タイルでは約12.5%((4−3.5)/4)、Ti/Alタイルでは約37.5%((4−2.5)/4)、Ti/Srタイルでは約35%((4−2.6)/4)であった。このことから、比較例タイルでは、その表面層における二酸化チタンによる光触媒反応が進行してアンモニアがNO、NO2等に化学変化してアンモニアはある程度削減されるが、Ti/Alタイル、Ti/Srタイルのいずれの実施例タイルにあっては、比較例タイルより優れたアンモニアの削減効率を発揮できた。この理由は、次のように推察される。 As shown in FIG. 6, in both the comparative example tile and the example tile, the ammonia concentration was lowered at the start of the test. Then, over the measurement period, the density of the example tile was lower, and after about 10 minutes from the start of the test, the density became almost constant for each tile. 2.5 ppm, and about 2.6 ppm for the Ti / Sr tile. Therefore, the reduction efficiency of ammonia is about 12.5% ((4-3.5) / 4) in the comparative example tile and about 37.5% ((4-2.5) / 4) in the Ti / Al tile. , Ti / Sr tile, about 35% ((4-2.6) / 4). From this, in the tile of the comparative example, the photocatalytic reaction by the titanium dioxide on the surface layer proceeds, and the ammonia is chemically changed to NO, NO 2, etc., and the ammonia is reduced to some extent. In any of the example tiles, the ammonia reduction efficiency was superior to the comparative example tile. The reason is presumed as follows.

アンモニアを他の物質に変遷させる反応(化学変化)が起きなければ、試験ガスは何の反応をきたすことなくガス検知管に流れ、測定したアンモニア濃度は、試験ガスと同一である。しかし、表面層における二酸化チタンの生成した活性酸素種に基づく触媒反応を受けてアンモニアが他の物質に変遷すれば、変遷した分だけアンモニア濃度は試験ガスにおける濃度から減少する。よって、比較例タイル、実施例タイルとも試験開始直後からアンモニア濃度が低下した。この場合、アンモニアが活性酸素種に基づく触媒反応を受けることから、アンモニアを構成する窒素が酸化され、NOやNO2が中間生成物として生成される。そして、このNOは上記したように活性酸素種によりNO2に酸化され、このNO2が活性酸素種により更に酸化されて硝酸に化学変化すれば、アンモニアが活性酸素種に基づく触媒反応を受けてNOやNO2に化学変化する程度が高くなり、アンモニアの削減効率が高まると推察される。 If no reaction (chemical change) to convert ammonia to another substance occurs, the test gas flows into the gas detector tube without any reaction, and the measured ammonia concentration is the same as the test gas. However, if ammonia changes to another substance due to a catalytic reaction based on the active oxygen species generated by titanium dioxide in the surface layer, the ammonia concentration decreases from the concentration in the test gas by the changed amount. Therefore, the ammonia concentration of both the comparative example tile and the example tile was reduced immediately after the start of the test. In this case, since ammonia undergoes a catalytic reaction based on active oxygen species, nitrogen constituting ammonia is oxidized, and NO and NO 2 are generated as intermediate products. Then, the NO is oxidized to NO 2 by the active oxygen species as described above, when the chemical change this NO 2 is further oxidized by the active oxygen species to nitric acid, ammonia undergo a catalytic reaction based on active oxygen species It is presumed that the degree of chemical change to NO and NO 2 increases, and the ammonia reduction efficiency increases.

実施例タイルは、既述したようにNO2と結合しタイル表面からNO2を離脱させないようにするアルミナ、酸化ストロンチウムを配合した点で比較例タイルと異なる。よって、比較例タイルでは、アンモニアから生成されたNO2のタイル表面からの離脱が起きるために、NO2が活性酸素種により更に酸化されて硝酸に化学変化する反応があまり進行しない。これに対して、実施例タイルでは、アンモニアから生成されたNO2をタイル表面から離脱させず、このNO2を活性酸素種により更に硝酸にまで酸化させる反応が促進される。このため、実施例タイルでは上記したようにアンモニアの削減効率が高まり、アンモニアの削減効率に優劣が生じたと考えられる。 The example tile is different from the comparative example tile in that alumina and strontium oxide which combine with NO 2 and do not release NO 2 from the tile surface are blended as described above. Therefore, in the comparative example tile, since NO 2 generated from ammonia is released from the tile surface, the reaction of NO 2 being further oxidized by the active oxygen species and chemically changing to nitric acid does not proceed so much. In contrast, in the example tile, NO 2 generated from ammonia is not released from the tile surface, and the reaction of oxidizing this NO 2 to nitric acid by the active oxygen species is promoted. For this reason, in the example tiles, it is considered that the ammonia reduction efficiency was increased as described above, and the ammonia reduction efficiency was superior or inferior.

(1−3)評価試験1:二酸化硫黄削減に及ぼすアルミナ等の影響
二酸化硫黄についても、上記した窒素酸化物と同様の装置並びに手法にて比較例タイル、Ti/Alタイルによる削減の様子を調べた。この場合、ガラスセル10に流し込む試験ガスは、約10ppmの二酸化硫黄ガスであり、当該セルを通過した気体中の二酸化硫黄濃度をセル下流の濃度側定器(ガス検知管)にて測定した。そして、比較例タイルと実施例タイル(Ti/Alタイル)について、試験ガスの流し込みを開始してからの経過時間ごとの二酸化硫黄濃度をプロットした。その結果を図7に示す。
(1-3) Evaluation Test 1: Influence of Alumina, etc. on Reduction of Sulfur Dioxide Regarding sulfur dioxide, the state of reduction by the comparative example tile and Ti / Al tile is examined using the same device and method as the above-mentioned nitrogen oxide. Was. In this case, the test gas flowing into the glass cell 10 was about 10 ppm of sulfur dioxide gas, and the concentration of sulfur dioxide in the gas passing through the cell was measured by a concentration side meter (gas detector tube) downstream of the cell. Then, with respect to the comparative example tile and the example tile (Ti / Al tile), the sulfur dioxide concentration for each elapsed time after the start of the flow of the test gas was plotted. FIG. 7 shows the result.

図7に示すように、比較例タイル、実施例タイルとも、試験開始と共に二酸化硫黄濃度が低下した。そして、測定期間に亘って実施例タイルの方が低い濃度となり、試験開始から約30分経過すると、比較例タイルでは約7.7ppm、Ti/Alタイルでは約2.7ppmであった。よって、二酸化硫黄の削減効率は、比較例タイルでは約23%((10−7.7)/10)、Ti/Alタイルでは約73%((10−2.7)/10)であった。このことから、比較例タイルでは、その表面層における二酸化チタンによる光触媒反応が進行して二酸化硫黄が硫酸或いは亜硫酸等に化学変化して二酸化硫黄はある程度削減されるが、Ti/Alタイル(実施例タイル)にあっては、比較例タイルより優れたアンモニアの削減効率を発揮できた。この理由は、次のように推察される。   As shown in FIG. 7, in both the comparative example tile and the example tile, the sulfur dioxide concentration decreased with the start of the test. Then, the concentration of the example tile was lower over the measurement period, and after about 30 minutes from the start of the test, the concentration was about 7.7 ppm for the comparative example tile and about 2.7 ppm for the Ti / Al tile. Therefore, the sulfur dioxide reduction efficiency was about 23% ((10-7.7) / 10) for the comparative example tile and about 73% ((10-2.7) / 10) for the Ti / Al tile. . From this, in the tile of the comparative example, the photocatalytic reaction by the titanium dioxide on the surface layer progresses, and the sulfur dioxide is chemically changed into sulfuric acid or sulfurous acid to reduce the sulfur dioxide to some extent. In the case of the tile, the ammonia reduction efficiency superior to that of the comparative tile was exhibited. The reason is presumed as follows.

比較例タイル、実施例タイルとも二酸化硫黄濃度が低下するのは、一酸化窒素、アンモニアの場合と同様、表面層における二酸化チタンの生成した活性酸素種に基づく触媒反応を受けて二酸化硫黄が硫酸や亜硫酸に変遷し、その変遷した分だけアンモニア濃度は試験ガスにおける濃度から減少するからである。この評価試験における被反応物でる二酸化硫黄は、酸性ガスである都合上、図2をもって説明したように、塩基性金属酸化物であるアルミナに化学的に結合し吸着される。このため、このアルミナを有しない比較例タイルでは、二酸化硫黄はタイル表面に吸着されないまま、活性酸素種により酸化されて硫酸や亜硫酸に化学変化するので、この反応は比較的緩やかにしか進行しない。これに対して、実施例タイルでは、二酸化硫黄をタイル表面に吸着した状態で活性酸素種により硫酸や亜硫酸にまで酸化させるので、この反応が促進される。このため、実施例タイルでは上記したように二酸化硫黄の削減効率が高まり、二酸化硫黄の削減効率に優劣が生じたと考えられる。   For both the comparative example tile and the example tile, the sulfur dioxide concentration decreases as in the case of nitric oxide and ammonia, and the sulfur dioxide undergoes a catalytic reaction based on the active oxygen species generated by the titanium dioxide in the surface layer, and the sulfur dioxide becomes sulfuric acid or sulfuric acid. The reason is that the concentration changes to sulfurous acid, and the ammonia concentration decreases from the concentration in the test gas by the change. Sulfur dioxide, which is a reactant in this evaluation test, is chemically bonded to and absorbed by alumina, which is a basic metal oxide, as described with reference to FIG. Thus, in the comparative tile having no alumina, sulfur dioxide is oxidized by active oxygen species and chemically changed to sulfuric acid or sulfurous acid without being adsorbed on the tile surface, so that this reaction proceeds relatively slowly. On the other hand, in the example tile, sulfur dioxide or sulfurous acid is oxidized by active oxygen species to sulfuric acid or sulfurous acid while adsorbing sulfur dioxide on the tile surface, so that this reaction is promoted. For this reason, in the example tile, it is considered that the sulfur dioxide reduction efficiency was increased as described above, and the sulfur dioxide reduction efficiency was superior or inferior.

次に、光触媒と共に配合したアルミナ等の配合の程度と窒素酸化物の削減効果との関係についての評価を以下の二つの手法を採って行った。なお、この評価については、アルミナを例に採り行った。   Next, the following two methods were used to evaluate the relationship between the degree of blending of alumina or the like blended with the photocatalyst and the nitrogen oxide reduction effect. In this evaluation, alumina was used as an example.

(2)評価試験2:窒素酸化物削減に及ぼすアルミナ配合程度の影響−その1
まず、本発明の実施例品との対比を取るために、上記した評価試験1と同様の比較例タイルと実施例の光触媒機能発揮タイル(実施例タイル)を、以下のように用意した。比較例タイルは、二酸化チタンが7.5wt%の割合で占める光触媒ゾルをタイル表面にスプレー塗布し、上記の焼成条件(約800℃X60分)で焼成したタイルである。このスプレー塗布に際しては、焼成後のタイル表面における二酸化チタンの重量が約3.3X10-4g/cm2(二酸化チタンの膜厚は約0.85μm)となるように、塗布時間等を定めた。実施例タイルは、次のTi/Alタイルである。
(2) Evaluation test 2: Influence of alumina content on reduction of nitrogen oxides-Part 1
First, in order to compare with the example product of the present invention, a comparative example tile similar to the evaluation test 1 described above and a photocatalyst function exhibiting tile (example tile) of the example were prepared as follows. The tile of the comparative example is a tile obtained by spray-coating a photocatalytic sol in which titanium dioxide accounts for 7.5% by weight on the tile surface, and firing under the above firing conditions (about 800 ° C. for 60 minutes). In this spray coating, the coating time and the like were determined such that the weight of titanium dioxide on the tile surface after firing was about 3.3 × 10 −4 g / cm 2 (the thickness of titanium dioxide was about 0.85 μm). Example tiles are the following Ti / Al tiles.

Ti/Alタイルは、二酸化チタンが比較例タイルと同様に7.5wt%の割合で占める光触媒ゾルに対して、配合割合決定比a/(a+b)が0.0001〜0.8の範囲となるようにアルミナの配合割合が調整されたTi/Alゾルを上記の比較例タイルと同一条件でスプレー塗布並びに焼成したタイルである。つまり、焼成後のタイル表面における二酸化チタンの重量は比較例タイルと同一の約3.3X10-4g/cm2のままであるが、焼成後のタイル表面におけるアルミナの重量が異なるTi/Alタイルを種々焼成し、それぞれのTi/Alタイルをこの評価試験2における実施例タイルとした。配合割合決定比a/(a+b)が0.01である場合には、a=b/99であることから、焼成後のタイル表面におけるアルミナの重量は、約3.3X10-6g/cm2であり、配合割合決定比a/(a+b)が0.5である場合には、a=bであることから、約3.3X10-4g/cm2となる。この評価試験2にあっても、比較例タイルは基準となる触媒機能を発揮するので、この比較例タイルとアルミナ配合量が異なる各Ti/Alタイを比較することで、定量の光触媒を配合した場合の触媒機能の向上に及ぼすアルミナ配合量の影響が判明する。 As for the Ti / Al tile, the mixing ratio determination ratio a / (a + b) is in the range of 0.0001 to 0.8 with respect to the photocatalytic sol in which titanium dioxide occupies 7.5 wt% as in the comparative example tile. Thus, the Ti / Al sol in which the mixing ratio of alumina is adjusted is spray-coated and baked under the same conditions as the above-mentioned comparative example tile. In other words, the weight of titanium dioxide on the tile surface after firing remains the same as that of the comparative example tile at about 3.3 × 10 −4 g / cm 2 , but the weight of alumina on the tile surface after firing is different from that of the Ti / Al tile. Were fired in various ways, and each Ti / Al tile was used as an example tile in Evaluation Test 2. When the mixing ratio determination ratio a / (a + b) is 0.01, a = b / 99, so that the weight of alumina on the tile surface after firing is about 3.3 × 10 −6 g / cm 2. When the mixing ratio determination ratio a / (a + b) is 0.5, a = b, so that it is about 3.3 × 10 −4 g / cm 2 . Even in the evaluation test 2, since the comparative example tile exerts a catalytic function as a reference, a fixed amount of photocatalyst was blended by comparing each Ti / Al tie having a different alumina blending amount with the comparative tile. In this case, the effect of the amount of alumina on the improvement of the catalyst function is found.

この評価試験2では、評価試験1と同一の試験装置を用い、所定濃度(約0.95ppm)での定量の試験ガスの流し込みとランプ20の点灯とを開始した試験開始時点から30分経過後のNO2濃度とNOx濃度を、比較例タイルと各実施例タイルについて測定した。そして、各タイルについて、試験ガスのNO濃度から測定NOx濃度を減算したNOx除去量と、測定したNO2濃度とをプロットした。その結果を図8に示す。なお、比較例タイルは、アルミナが一切配合されていないので、配合割合決定比a/(a+b)がゼロである。 In this evaluation test 2, using the same test apparatus as the evaluation test 1, after 30 minutes from the start of the test in which the flow of the test gas at a predetermined concentration (about 0.95 ppm) and the lighting of the lamp 20 were started. the NO 2 concentration and the NOx concentration were measured for Comparative example tile and the example tiles. Then, for each tile, and plotted the amount of NOx removed by subtracting the measured NOx concentration from the NO concentration of the test gas, and a measured NO 2 concentrations. FIG. 8 shows the result. In addition, since the comparative example tile does not contain any alumina, the mixing ratio determination ratio a / (a + b) is zero.

この図8において、比較例タイル(a/(a+b)=0)は、グラフのY軸上にプロットされており、NO2濃度は約0.17ppm、NOx除去量は約0.3ppmであった。このようにNOx濃度は試験ガスより低下するものの試験ガスには含まれていなかったNO2の濃度が計測されるのは、既述したように表面層における二酸化チタンによる光触媒反応進行とタイル表面からのNO2の離脱が起きるためである。 In FIG. 8, the comparative example tile (a / (a + b) = 0) is plotted on the Y-axis of the graph, and the NO 2 concentration was about 0.17 ppm and the NOx removal amount was about 0.3 ppm. . The reason why the NOx concentration is the concentration of NO 2 which has not been included in the test gas of which decreases from the test gas is measured from the photocatalytic reaction proceeds and tile surfaces with titanium dioxide in the surface layer as described above Of NO 2 is caused.

これに対して、配合割合決定比a/(a+b)がグラフのX軸座標で表されたTi/Alタイルでは、アルミナ配合量が少なく配合割合決定比a/(a+b)が0.01のものでNO2濃度は約0.15ppm、NOx除去量は約0.4ppmであった。また、アルミナ配合量が二酸化チタンと同一で配合割合決定比a/(a+b)が0.5のTi/Alタイルでは、NO2濃度は約0.14ppm、NOx除去量は約0.43ppmであった。そして、配合割合決定比a/(a+b)が0.05〜0.2の範囲のTi/Alタイルでは、NO2濃度が約0.06〜0.13ppmで、NOx除去量が約0.44〜0.46ppmであり、比較例タイルに比べて顕著にNO2濃度が低くNOx除去量が多かった。なお、配合割合決定比a/(a+b)が0.0001のTi/Alタイルでも、配合割合決定比a/(a+b)が0.01のものと近似した結果が得られたが(NO2濃度=約0.155ppm、NOx除去量=約0.36ppm)、このTi/AlタイルをプロットするX軸座標はゼロに近いために図示は省略されている。 On the other hand, in the Ti / Al tile in which the mixing ratio determination ratio a / (a + b) is represented by the X-axis coordinate of the graph, the alumina mixing amount is small and the mixing ratio determination ratio a / (a + b) is 0.01. The NO 2 concentration was about 0.15 ppm, and the NOx removal amount was about 0.4 ppm. Further, in a Ti / Al tile having the same alumina content as titanium dioxide and a mixing ratio determination ratio a / (a + b) of 0.5, the NO 2 concentration was about 0.14 ppm and the NOx removal amount was about 0.43 ppm. Was. And, in the Ti / Al tile in which the mixing ratio determination ratio a / (a + b) is in the range of 0.05 to 0.2, the NO 2 concentration is about 0.06 to 0.13 ppm, and the NOx removal amount is about 0.44. 0.40.46 ppm, and the NO 2 concentration was remarkably low and the NOx removal amount was large compared to the comparative example tile. It should be noted that even with the Ti / Al tile having the mixing ratio determination ratio a / (a + b) of 0.0001, the result obtained was similar to that of the Ti / Al tile having the mixing ratio determination ratio a / (a + b) of 0.01 (NO 2 concentration). = About 0.155 ppm, NOx removal amount = about 0.36 ppm), and the X-axis coordinates for plotting the Ti / Al tiles are close to zero and are not shown.

これらのことから明らかなように、配合割合決定比a/(a+b)が0.0001〜0.5の範囲であれば、アルミナを配合したことでNO2の離脱抑制を図ることができ、比較例タイルよりも高いNO2削減効果延いてはNOx削減効果を得ることができる。特に、配合割合決定比a/(a+b)が0.05〜0.2の範囲であれば、比較例タイルよりも極めて高いNOx削減効果を得ることができ好ましい。そして、配合割合決定比a/(a+b)が0.0001というように、ごく僅かにアルミナを配合するだけでも高いNOx削減効果を得ることができた。 As is evident from these facts, when the mixing ratio determination ratio a / (a + b) is in the range of 0.0001 to 0.5, the release of NO 2 can be suppressed by adding alumina, It is possible to obtain a higher NO 2 reduction effect than that of the example tile, and a longer NOx reduction effect. In particular, when the mixing ratio determination ratio a / (a + b) is in the range of 0.05 to 0.2, an extremely high NOx reduction effect can be obtained as compared with the comparative example tile, which is preferable. Then, a high NOx reduction effect could be obtained even with a very small amount of alumina, such as a compounding ratio determination ratio a / (a + b) of 0.0001.

また、配合割合決定比a/(a+b)を種々の値とした各Ti/Alタイルとも、やはりその表面状態は良好であり、耐磨耗性にも優れていた。   In addition, each of the Ti / Al tiles having various values of the mixing ratio determination ratio a / (a + b) also had good surface conditions and excellent wear resistance.

(3)評価試験3:窒素酸化物削減に及ぼすアルミナ配合程度の影響−その2
この評価試験3では、光触媒たる二酸化チタンとアルミナとの総量(両者の配合和)を一定とし、その中で二酸化チタンとアルミナの各配合量を種々のものとした場合の窒素酸化物削減効果を調べることとした。
(3) Evaluation test 3: Influence of alumina mixing degree on nitrogen oxide reduction-Part 2
In this evaluation test 3, the total amount of titanium dioxide and alumina as photocatalysts (the blended sum of both) was kept constant, and the nitrogen oxide reduction effect when the blended amounts of titanium dioxide and alumina were varied was set. I decided to investigate.

まず、本発明の実施例品との対比を取るために、上記した評価試験1と同様の比較例タイルと実施例の光触媒機能発揮タイル(実施例タイル)を、以下のように用意した。比較例タイルは、上記の評価試験2と同一のタイルであり、焼成後のタイル表面における二酸化チタンの重量は約3.3X10-4g/cm2である。また、光触媒を一切含ずアルミナのみが配合された配合物を用いた単純なタイル(光触媒を発揮しないタイル)についても、タイル表面におけるアルミナの重量が約3.3X10-4g/cm2としたものを用意した。実施例タイルは、次のTi/Alタイルである。 First, in order to compare with the example product of the present invention, a comparative example tile similar to the evaluation test 1 described above and a photocatalyst function exhibiting tile (example tile) of the example were prepared as follows. The comparative example tile is the same tile as the evaluation test 2 described above, and the weight of titanium dioxide on the tile surface after firing is about 3.3 × 10 −4 g / cm 2 . In addition, the weight of alumina on the tile surface was also about 3.3 × 10 −4 g / cm 2 for a simple tile (a tile that does not exhibit a photocatalyst) using a blend containing only alumina without any photocatalyst. I prepared something. Example tiles are the following Ti / Al tiles.

Ti/Alタイルは、二酸化チタンとアルミナの総量が比較例タイルと同様に7.5wt%の割合で占める光触媒ゾルに対して、配合割合決定比a/(a+b)が0.05〜0.95の範囲となるようにアルミナの配合割合が調整されたTi/Alゾルを上記の比較例タイルと同一条件でスプレー塗布並びに焼成したタイルである。つまり、焼成後のタイル表面における二酸化チタンの重量はアルミナの重量の増加に伴って約3.3X10-4g/cm2から減少したTi/Alタイルを種々焼成し、それぞれのTi/Alタイルをこの評価試験3における実施例タイルとした。配合割合決定比a/(a+b)が0.05である場合には、a+bが上記の3.3X10-4g/cm2に相当することから、焼成後のタイル表面におけるアルミナの重量aは約1.65X10-5g/cm2で二酸化チタンの重量bは約3.135X10-4g/cm2である。また、配合割合決定比a/(a+b)が0.95である場合には、その反対に、アルミナの重量aは約3.135X10-4g/cm2で二酸化チタンの重量bは約1.65X10-5g/cm2である。この評価試験3にあっても、比較例タイルは基準となる触媒機能を発揮するので、この比較例タイルと二酸化チタン、アルミナの配合量が異なる各Ti/Alタイを比較することで、触媒機能の向上に及ぼす二酸化チタンとアルミナの配合量の影響が判明する。 The Ti / Al tile has a mixing ratio determination ratio a / (a + b) of 0.05 to 0.95 with respect to the photocatalytic sol in which the total amount of titanium dioxide and alumina occupies 7.5 wt% as in the comparative example tile. The Ti / Al sol in which the blending ratio of alumina was adjusted so as to fall within the range described above was spray-coated and baked under the same conditions as the above-mentioned comparative example tile. In other words, the weight of titanium dioxide on the tile surface after firing was reduced from about 3.3 × 10 −4 g / cm 2 with the weight of alumina, and various Ti / Al tiles were fired. Example tiles in this evaluation test 3 were used. When the mixing ratio determination ratio a / (a + b) is 0.05, since a + b corresponds to the above 3.3 × 10 −4 g / cm 2 , the weight a of the alumina on the tile surface after firing is about At 1.65 × 10 −5 g / cm 2 , the weight b of titanium dioxide is about 3.135 × 10 −4 g / cm 2 . On the other hand, when the mixing ratio determination ratio a / (a + b) is 0.95, on the contrary, the weight a of alumina is about 3.135 × 10 −4 g / cm 2 and the weight b of titanium dioxide is about 1. It is 65 × 10 −5 g / cm 2 . Even in this evaluation test 3, the comparative example tile exerts a catalytic function as a reference. Therefore, by comparing this comparative example tile with each Ti / Al tie having a different blending amount of titanium dioxide and alumina, the catalytic function is obtained. The effect of the blending amount of titanium dioxide and alumina on the improvement of the content is clarified.

この評価試験3では、評価試験1と同一の試験装置を用い、評価試験2と同様にNO2濃度とNOxの除去量とをプロットした。その結果を図9に示す。なお、比較例タイルは、アルミナが一切配合されていないので、配合割合決定比a/(a+b)がゼロであり、光触媒を発揮しない上記のタイルは、二酸化チタンが一切配合されていないので、配合割合決定比a/(a+b)が1である。   In this evaluation test 3, the same test apparatus as in the evaluation test 1 was used, and the NO2 concentration and the NOx removal amount were plotted as in the evaluation test 2. The result is shown in FIG. In addition, the comparative example tile does not contain any alumina, so the mixing ratio determination ratio a / (a + b) is zero, and the above-mentioned tile that does not exhibit a photocatalyst contains no titanium dioxide. The ratio determination ratio a / (a + b) is 1.

この図9において、比較例タイル(a/(a+b)=0)は、グラフのY軸上にプロットされており、NO2濃度は約0.17ppm、NOx除去量は約0.3ppmであった。このようにNOx濃度は試験ガスより低下するものの試験ガスには含まれていなかったNO2の濃度が計測されるのは、評価試験2について既述したとおりである。また、光触媒を発揮しない上記の単なるタイルは、グラフのX軸上にプロットされており、NO2濃度、NOx除去量とも当然にゼロであった。 In FIG. 9, the comparative example tile (a / (a + b) = 0) is plotted on the Y-axis of the graph, and the NO 2 concentration was about 0.17 ppm and the NOx removal amount was about 0.3 ppm. . Although the NOx concentration is lower than the test gas, the concentration of NO 2 not contained in the test gas is measured as described above for the evaluation test 2. Further, the mere tiles that did not exhibit the photocatalyst were plotted on the X-axis of the graph, and the NO 2 concentration and the NOx removal amount were naturally zero.

これに対して、配合割合決定比a/(a+b)がグラフのX軸座標で表されたTi/Alタイルでは、アルミナ配合量が少なく配合割合決定比a/(a+b)が0.05のものでNO2濃度は約0.07ppm、NOx除去量は約0.46ppmであった。また、アルミナ配合量が二酸化チタン配合量に勝り配合割合決定比a/(a+b)が0.8のTi/Alタイルでは、NO2濃度は約0.13ppm、NOx除去量は約0.32ppmであった。そして、配合割合決定比a/(a+b)が0.05〜0.65の範囲のTi/Alタイルでは、NO2濃度が約0.07〜0.09ppmで、NOx除去量が約0.43〜0.52ppmであり、比較例タイルに比べて顕著にNO2濃度が低くNOx除去量が多かった。また、アルミナ配合量が二酸化チタン配合量に大きく勝り配合割合決定比a/(a+b)が0.9以上のTi/Alタイルでは、比較例タイルと同等以下のNO2濃度並びにNOx除去量であった。 On the other hand, in the Ti / Al tile in which the mixture ratio determination ratio a / (a + b) is represented by the X-axis coordinate of the graph, the alumina mixture amount is small and the mixture ratio determination ratio a / (a + b) is 0.05. The NO 2 concentration was about 0.07 ppm, and the NOx removal amount was about 0.46 ppm. In a Ti / Al tile in which the amount of alumina is higher than the amount of titanium dioxide and the mixing ratio determination ratio a / (a + b) is 0.8, the NO 2 concentration is about 0.13 ppm, and the NOx removal amount is about 0.32 ppm. there were. Then, in the Ti / Al tile in which the mixing ratio determination ratio a / (a + b) is in the range of 0.05 to 0.65, the NO 2 concentration is about 0.07 to 0.09 ppm, and the NOx removal amount is about 0.43. 0.50.52 ppm, and the NO 2 concentration was remarkably low and the NOx removal amount was large compared to the comparative example tile. In the case of Ti / Al tiles in which the amount of alumina greatly exceeds the amount of titanium dioxide and the mixing ratio determination ratio a / (a + b) is 0.9 or more, the NO 2 concentration and the NOx removal amount are equal to or less than those of the comparative example tile. Was.

これらのことから明らかなように、二酸化チタンとアルミナの総量が一定でこれらの配合割合決定比a/(a+b)が0.0001〜0.8の範囲であれば、アルミナを配合したことでNO2の離脱抑制を図ることができ、比較例タイルよりも高いNO2削減効果延いてはNOx削減効果を得ることができる。特に、配合割合決定比a/(a+b)が0.05〜0.6の範囲であれば、比較例タイルよりも極めて高いNOx削減効果を得ることができ好ましい。なお、配合割合決定比a/(a+b)が0.0001を下回る場合や0.8を上回る場合には、比較例タイルと同程度のNOx削減効果は得ることができるが、特に配合割合決定比a/(a+b)が0.9以上の場合には、光触媒たる二酸化チタンが少なすぎてその粒子が隙間なくアルミナ粒子に取り囲まれて光が届かず、光触媒機能が低下することが予想される。 As is apparent from the above, if the total amount of titanium dioxide and alumina is constant and the mixing ratio determination ratio a / (a + b) is in the range of 0.0001 to 0.8, the addition of alumina makes NO 2 can be suppressed, and a higher NO 2 reduction effect and a higher NOx reduction effect than the comparative example tile can be obtained. In particular, when the mixing ratio determination ratio a / (a + b) is in the range of 0.05 to 0.6, an extremely high NOx reduction effect can be obtained as compared with the comparative example tile, which is preferable. When the mixture ratio determination ratio a / (a + b) is less than 0.0001 or larger than 0.8, the same NOx reduction effect as that of the comparative tile can be obtained. When a / (a + b) is 0.9 or more, it is expected that the amount of titanium dioxide as a photocatalyst is too small, the particles are surrounded by alumina particles without gaps and light does not reach, and the photocatalytic function is deteriorated.

また、配合割合決定比a/(a+b)を種々の値とした各Ti/Alタイルとも、やはりその表面状態は良好であり、耐磨耗性にも優れていた。   In addition, each of the Ti / Al tiles having various values of the mixing ratio determination ratio a / (a + b) also had good surface conditions and excellent wear resistance.

上記の第1実施例では、光触媒としてアナターゼ型の二酸化チタンを用い、この光触媒と共に配合する金属酸化物としては、両性金属酸化物であるアルミナと、塩基性金属酸化物である酸化ストロンチウムと酸化バリウムを用いたが、既述したNOx削減効果は、その他の光触媒と金属酸化物の組み合わせでも得られることは勿論である。例えば、光触媒としての二酸化チタンであっても、結晶型がルチル或いはブルッカイトの二酸化チタンとすることもできる。また、ZnO、V25、WO3、SnO2、SrTiO3、Bi23、Fe23等の光触媒を用いても、NOx削減効果を奏することができる。更には、アルミナ、酸化ストロンチウム、酸化バリウムに替わる金属酸化物として、酸化亜鉛、酸化スズ(以上、両性金属酸化物)、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ルビジウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム(以上、塩基性金属酸化物)を用いても、NOx削減効果を奏することができる。なお、塩基性ガスを削減対象とする場合には、上記の両性金属酸化物の他、酸化リン(酸性金属酸化物)を用いることができる。 In the first embodiment, titanium dioxide of anatase type was used as a photocatalyst, and as a metal oxide to be mixed with the photocatalyst, alumina as an amphoteric metal oxide, strontium oxide and barium oxide as basic metal oxides were used. However, it is needless to say that the NOx reduction effect described above can also be obtained by a combination of another photocatalyst and a metal oxide. For example, even if titanium dioxide is used as a photocatalyst, the crystal type may be rutile or brookite. Further, even if a photocatalyst such as ZnO, V 2 O 5 , WO 3 , SnO 2 , SrTiO 3 , Bi 2 O 3 , and Fe 2 O 3 is used, a NOx reduction effect can be obtained. Further, as metal oxides replacing alumina, strontium oxide and barium oxide, zinc oxide, tin oxide (above, amphoteric metal oxide), magnesium oxide, calcium oxide, rubidium oxide, sodium oxide, potassium oxide (above, basic oxide) Even if metal oxide) is used, a NOx reduction effect can be achieved. When the basic gas is to be reduced, phosphorus oxide (acid metal oxide) can be used in addition to the amphoteric metal oxide.

次に、第2実施例について説明する。この第2実施例では、タイル表面に二酸化チタン等の光触媒とアルミナ等の特定の金属酸化物とを有する光触媒配合物からなる表面層の形成手順が相違する。この第2実施例の実施例では、まず、表面層を形成する基材を用意する。この基材としては、セラミック、樹脂、金属、ガラス、陶器木材、珪カル板、コンクリート板、セメント板、セメント押出整形板、石膏ボード若しくはオートクレープ養生軽量コンクリート板等でよく、ビルや家屋並びに橋梁、道路遮音壁等の建築構造物に使用される基材であれば、窒素酸化物等の環境汚染物質をこれら建築構造物表面にて削減して大気を浄化できるので好ましい。   Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, the procedure for forming a surface layer composed of a photocatalyst compound having a photocatalyst such as titanium dioxide and a specific metal oxide such as alumina on the tile surface is different. In the embodiment of the second embodiment, first, a base material for forming a surface layer is prepared. The base material may be ceramic, resin, metal, glass, pottery wood, silica plate, concrete plate, cement plate, cement extruded and shaped plate, gypsum board or autoclave-cured lightweight concrete plate, etc., for buildings, houses and bridges. A base material used for a building structure such as a road noise barrier is preferable because environmental pollutants such as nitrogen oxides can be reduced on the surface of the building structure to purify the atmosphere.

次いで、この用意した基材表面にバインダ層を形成する。このバインダ層は、その軟化温度が基材の変質温度よりも低い等のバインダ材料を選定し、バインダの性質に適合した適宜な手法でこのバインダ材料を用いて形成される。例えば、基材がタイル、ホーロー又は陶磁器である場合には、表面に彩色等を行うための釉薬層や印刷層をバインダ層としてそのまま利用することができる。バインダ層形成後には、そのバインダ層の表面に、上記した第1実施例におけるTi/Alゾル等のゾルを塗布或いは印刷したり、このゾルから溶媒を除去して得られた二酸化チタン粒子とアルミナ粒子との混合粒子を散布したりして、後に表面層となる光触媒配合物層を形成する。又は、単独で別途制作したバインダ層に光触媒配合物層を形成し、このバインダ層を基材表面に載置しても良い。これらの場合、光触媒配合物層は、後の焼成の際にバインダ層から離脱しないようバインダ層に形成されていればよい。   Next, a binder layer is formed on the surface of the prepared base material. The binder layer is formed by selecting a binder material whose softening temperature is lower than the deterioration temperature of the base material and using the binder material by an appropriate method suitable for the properties of the binder. For example, when the base material is a tile, an enamel, or a porcelain, a glaze layer or a printed layer for coloring the surface can be used as a binder layer as it is. After the formation of the binder layer, the surface of the binder layer is coated or printed with the sol such as the Ti / Al sol in the first embodiment, or the titanium dioxide particles obtained by removing the solvent from the sol and alumina. A mixed particle with the particles is sprayed to form a photocatalyst compound layer to be a surface layer later. Alternatively, a photocatalyst compound layer may be formed on a separately prepared binder layer, and the binder layer may be placed on the surface of the base material. In these cases, the photocatalyst compound layer only needs to be formed on the binder layer so as not to be separated from the binder layer during the subsequent firing.

その後、バインダ層を釉薬からなる釉薬層とした場合には、バインダ材料(釉薬)の軟化温度よりも30℃以上300℃以下の範囲で高く、且つ、基材の変質温度よりも低い温度環境下で加熱処理する。この加熱処理を経ることで、バインダ材料(釉薬)は溶融固化してタイル表面にはバインダ層が強固に固定されると共に、光触媒配合物層から表面層が形成される。この際、バインダ層との境界では、表面層における光触媒配合物の粒子(二酸化チタン粒子、アルミナ粒子)がバインダ材料の溶融の過程でバインダ層に沈降し、この粒子はバインダ層に埋まった状態で保持されバインダ層に強固に固定される。また、光触媒配合物層において隣接する粒子同士が粒子相互間の分子間力や焼成による焼結によって結合することで表面層は形成され、この表面層では、その表面において二酸化チタンとアルミナのそれぞれの粒子を露出させる。このため、表面層を強固にバインダ層に固定できると共に、二酸化チタンとアルミナのそれぞれの粒子を有効に外気に接触させることできる。従って、上記の第2参考施例における製造方法によれば、高い効率で光触媒反応を起こし得る表面層を有する建築構造物材料等を容易に製造することができる。   Thereafter, when the binder layer is a glaze layer made of glaze, the temperature is higher than the softening temperature of the binder material (glaze) in the range of 30 ° C. to 300 ° C. and lower than the deterioration temperature of the base material. Heat treatment. Through this heat treatment, the binder material (glaze) is melted and solidified, the binder layer is firmly fixed on the tile surface, and a surface layer is formed from the photocatalyst compound layer. At this time, at the boundary with the binder layer, the particles of the photocatalyst compound (titanium dioxide particles, alumina particles) in the surface layer settle in the binder layer in the process of melting the binder material, and the particles are buried in the binder layer. It is held and firmly fixed to the binder layer. In addition, in the photocatalyst compound layer, adjacent particles are bonded by sintering due to intermolecular force between particles and sintering, and a surface layer is formed. In this surface layer, each of titanium dioxide and alumina is formed on the surface. Expose the particles. Therefore, the surface layer can be firmly fixed to the binder layer, and the respective particles of titanium dioxide and alumina can be effectively brought into contact with the outside air. Therefore, according to the manufacturing method in the second reference example, it is possible to easily manufacture a building structure material having a surface layer capable of causing a photocatalytic reaction with high efficiency.

この場合、加熱温度をバインダ材料の軟化温度より30℃以上高くしたので、加熱によるバインダ材料の軟化に不用意に長時間を要せず好ましく、二酸化チタンやアルミナの粒子の沈降・保持に支障をきたさないので好ましい。また、加熱温度をバインダの変質温度より300℃を越えて高くしないので、バインダ材料の急激な溶融を回避して、二酸化チタンやアルミナの粒子の過剰の沈降や凹凸面の発生或いはピンホールの発生等の不具合を抑制でき好ましい。なお、加熱温度は、バインダ材料の軟化温度よりも50℃以上150℃以下の範囲で高い温度であることが好ましい。   In this case, since the heating temperature is higher than the softening temperature of the binder material by 30 ° C. or more, the softening of the binder material by heating does not require a carelessly long time, which is preferable, and does not hinder the sedimentation / holding of titanium dioxide or alumina particles. It is preferable because it does not cause messy. In addition, since the heating temperature is not higher than the transformation temperature of the binder by more than 300 ° C., it is possible to avoid rapid melting of the binder material, excessive precipitation of titanium dioxide and alumina particles, generation of uneven surfaces, and generation of pinholes. This is preferable because defects such as the above can be suppressed. The heating temperature is preferably higher than the softening temperature of the binder material in the range of 50 ° C. or more and 150 ° C. or less.

上記の第2実施例であっても、光触媒として、結晶型がルチル或いはブルッカイトの二酸化チタンや、ZnO、V25、WO3、SnO2、SrTiO3、Bi23、Fe23等を用いてもよい。またく、アルミナに替わる金属酸化物としては、削減対象がNOx等の酸性ガスであれば、酸化亜鉛、酸化スズ(以上、両性金属酸化物)、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ルビジウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム(以上、塩基性金属酸化物)を用いてもよく、塩基性ガスを削減対象とする場合には、上記の両性金属酸化物の他、酸化リン(酸性金属酸化物)を用いてもよい。 Even in the second embodiment, as the photocatalyst, titanium dioxide having a crystal type of rutile or brookite, ZnO, V 2 O 5 , WO 3 , SnO 2 , SrTiO 3 , Bi 2 O 3 , Fe 2 O 3 Etc. may be used. In addition, as a metal oxide instead of alumina, if the reduction target is an acidic gas such as NOx, zinc oxide, tin oxide (above, amphoteric metal oxide), magnesium oxide, calcium oxide, rubidium oxide, sodium oxide, Potassium oxide (above, a basic metal oxide) may be used, and when the basic gas is to be reduced, phosphorus oxide (an acidic metal oxide) may be used in addition to the amphoteric metal oxide described above. Good.

次に、他の実施例について説明する。上記した第1、第2実施例は、光触媒と既述した特定の化合物とで被反応物(例えば、NO)或いは中間生成物(例えば、NO2)を触媒反応系内に保持して、被反応物が触媒反応に供される機会や中間生成物が更にこの触媒反応に供される機会を確実に確保し、NOx等の有害物質の削減効果を得るためのものであるが、以下に説明する実施例は、この既述した特定の化合物以外の物質をも加えることで、NOx削減効果の更なる向上を図ったり、或いは新たな効果を奏するものである。 Next, another embodiment will be described. In the first and second embodiments, the reactant (for example, NO) or the intermediate product (for example, NO 2 ) is held in the catalytic reaction system by the photocatalyst and the above-mentioned specific compound, This is to ensure the opportunity for the reactants to be used for the catalytic reaction and the opportunity for the intermediate products to be further used for this catalytic reaction, and to obtain the effect of reducing harmful substances such as NOx. In this embodiment, the NOx reduction effect is further improved or a new effect is obtained by adding a substance other than the specific compound described above.

まず、第3実施例について説明する。この第3実施例は、上記したような触媒反応の効率化に加え、光触媒が活性酸素種を生成することで呈する抗菌機能をも併せ持つ光触媒機能発揮材についてのものである。その製造に当たっては、触媒反応の効率化を達成できる上記の配合割合決定比でアルミナが二酸化チタンと共に配合されているTi/Alゾルと、銅(Cu)やその酸化物或いは銀(Ag)やその酸化物等の粒子を分散させた第3のゾルとを用意する。次いで、Ti/Alゾルをタイル表面に塗布して焼成し、このTi/Alの層を形成する。その後、タイル表面の当該Ti/Al層の表面に第3のゾルを塗布し、光還元等の方法で第3のゾル成分を表面に固定化する。このタイルがこの第3実施例のタイルであり、この第3実施例タイルは、その表面に光触媒たる二酸化チタンがアルミナと共に定着された表面層を有し、更にその上面にCu等の粒子が固着されたタイルとなる。なお、第3のゾルの塗布に際しては、光触媒に十分光が照射されるようその塗布量が調整される。例えば、Cuの重量が焼成後において約0.8〜2.0μg/cm2の程度で十分である。この第3実施例タイルと、上記の評価試験で用いた比較例タイルとについて、以下の抗菌性の評価を行った。その評価は、大腸菌(Escherichiacoilw3110株)に対する殺菌効果の有無で下すことにした。 First, a third embodiment will be described. The third embodiment relates to a photocatalytic function-executing material having not only the efficiency of the catalytic reaction as described above but also the antibacterial function exhibited by the photocatalyst generating active oxygen species. In the production, a Ti / Al sol in which alumina is blended with titanium dioxide at the above-mentioned blending ratio determining ratio which can achieve the efficiency of the catalytic reaction, and copper (Cu) or its oxide or silver (Ag) or its A third sol in which particles such as oxides are dispersed is prepared. Next, a Ti / Al sol is applied to the tile surface and baked to form a Ti / Al layer. Thereafter, a third sol is applied to the surface of the Ti / Al layer on the tile surface, and the third sol component is fixed to the surface by a method such as photoreduction. This tile is a tile of the third embodiment. The tile of the third embodiment has a surface layer on which titanium dioxide serving as a photocatalyst is fixed together with alumina on the surface thereof, and particles such as Cu are fixed on the upper surface thereof. It becomes the tile which was done. In applying the third sol, the application amount is adjusted so that the photocatalyst is sufficiently irradiated with light. For example, it is sufficient that the weight of Cu after firing is about 0.8 to 2.0 μg / cm 2 . The following antibacterial properties were evaluated for the third example tile and the comparative example tile used in the above evaluation test. The evaluation was made based on the presence or absence of a bactericidal effect on Escherichia coli (Escherichiacoil w3110 strain).

まず、第3実施例の実施例タイルと比較例タイルとを共にその表面を70%エタノールで殺菌し、その後、タイル表面に大腸菌菌液0.15ミリリットル(1〜5X104CFU)を滴下した。このタイル表面にガラス板を載せて大腸菌をタイル表面に密着させてこれを試料とし、この試料をそれぞれのタイルについて一対用意した。次いで、第3実施例の実施例タイルと比較例タイルの一方の試料にはガラス板を通して蛍光灯を照射し、他方の試料は遮光環境下に置いた。そして、照射時間の経過と共に、蛍光灯照射下(明所下)の試料と遮光下(暗所下)の試料における大腸菌の生存率を測定し、この生存率から換算した抗菌率(大腸菌が死滅若しくは増殖を停止した割合)を経過時間に対してプロットした。その結果を、図10に示す。なお、測定に際しては、各試料の菌液を滅菌ガーゼで拭いて生理食塩水10ミリリットルに回収し、この生理食塩水中の大腸菌の生存率を測定し、これを試料における生存率とした。 First, the surfaces of both the example tile and the comparative example tile of the third example were sterilized with 70% ethanol, and then 0.15 ml (1 to 5 × 10 4 CFU) of Escherichia coli was dropped on the tile surface. A glass plate was placed on the tile surface, and Escherichia coli was brought into close contact with the tile surface. This was used as a sample, and a pair of this sample was prepared for each tile. Next, one sample of the example tile and the comparative example tile of the third example was irradiated with a fluorescent lamp through a glass plate, and the other sample was placed in a light-shielded environment. Then, as the irradiation time elapses, the viability of E. coli in the sample under fluorescent light irradiation (under a light place) and the sample under light shielding (under a dark place) was measured, and the antibacterial rate (E. coli was killed) converted from this viability was measured. Or the rate at which growth was stopped) was plotted against elapsed time. The result is shown in FIG. At the time of measurement, the bacterial solution of each sample was wiped with sterile gauze, collected in 10 ml of physiological saline, and the survival rate of Escherichia coli in this physiological saline was measured, and this was defined as the survival rate in the sample.

図10から明らかなように、蛍光灯照射下では、第3実施例の実施例タイルと比較例タイルとも高い抗菌効果を得られた。これは、蛍光灯照射下では表面層における二酸化チタンが活性酸素種を活発に生成し、この活性酸素種により大腸菌はその有する有機成分の分解を受け死滅若しくは増殖を停止したからだと考えられる。しかし、遮光下では、比較例タイルが活性酸素種の生成がないために抗菌効果をほとんど得られないのに対し、第3実施例の実施例タイルでは、遮光下でも比較的高い抗菌効果を得られた。表面に固着させたCu等の粒子が遮光下でも抗菌機能を発揮したためである。よって、この第3実施例の実施例タイルによれば、遮光下であるために光触媒たる二酸化チタンが発揮することもできない抗菌機能を遮光下ではCu等の粒子により果たすことができ、光触媒が果たす抗菌機能を補完することができる。   As is clear from FIG. 10, under the fluorescent lamp irradiation, a high antibacterial effect was obtained in both the example tile of the third example and the comparative example tile. This is considered to be because titanium dioxide in the surface layer actively generated reactive oxygen species under the irradiation of a fluorescent lamp, and Escherichia coli was killed or stopped growing by the decomposition of the organic components contained in the reactive oxygen species. However, under the light-shielded state, the comparative example tile has almost no antibacterial effect because no active oxygen species is generated, while the tile of the third embodiment has a relatively high antibacterial effect even under the light-shielded state. Was done. This is because particles such as Cu fixed on the surface exerted an antibacterial function even under light shielding. Therefore, according to the example tile of the third embodiment, the antibacterial function that titanium dioxide, which is a photocatalyst, cannot exhibit because it is under light shielding can be performed by the particles of Cu or the like under light shielding, and the photocatalyst performs. It can complement antibacterial function.

上記の第3実施例であっても、光触媒として、結晶型がルチル或いはブルッカイトの二酸化チタンや、ZnO、V25、WO3、SnO2、SrTiO3、Bi23、Fe23等を用いてもよく、アルミナに替わる金属酸化物として、酸化亜鉛、酸化スズ(以上、両性金属酸化物)、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ルビジウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム(以上、塩基性金属酸化物)、酸化リン(酸性金属酸化物)を用いてもよい。また、Cuに替え、その酸化物、或いは銀(Ag)又はその酸化物等や、Pd、Ni、Co、Pt、Au、Al、Fe、Zn、Cr、Rh、Ru等の金属のように、金属自体で若干でも抗菌作用を有するものを用いることが好ましい。 Even in the third embodiment, as the photocatalyst, titanium dioxide having a crystal type of rutile or brookite, ZnO, V 2 O 5 , WO 3 , SnO 2 , SrTiO 3 , Bi 2 O 3 , Fe 2 O 3 May be used. As a metal oxide instead of alumina, zinc oxide, tin oxide (above, amphoteric metal oxide), magnesium oxide, calcium oxide, rubidium oxide, sodium oxide, potassium oxide (above, basic metal oxide) ) And phosphorus oxide (acidic metal oxide). Further, instead of Cu, an oxide thereof, silver (Ag) or an oxide thereof, or a metal such as Pd, Ni, Co, Pt, Au, Al, Fe, Zn, Cr, Rh, or Ru, It is preferable to use a metal that has an antibacterial action even if it is slight.

次に、第4、第5実施例について説明する。この第4実施例は、第1、第2実施例と同様に光触媒とアルミナ等の上記の金属酸化物(両性金属酸化物、塩基性金属酸化物、酸性金属酸化物)を用い、これらに、これ以外の化合物と上記の第3実施例のようにCuやAg等の金属を併用した4成分系のものである。第5実施例は、光触媒とアルミナ等の上記の金属酸化物(両性金属酸化物、塩基性金属酸化物、酸性金属酸化物)に、これ以外の化合物を併用した3成分系のものである。   Next, fourth and fifth embodiments will be described. This fourth embodiment uses a photocatalyst and the above-mentioned metal oxides such as alumina (amphoteric metal oxide, basic metal oxide, and acidic metal oxide) as in the first and second embodiments. It is a quaternary compound in which other compounds are used in combination with a metal such as Cu or Ag as in the third embodiment. The fifth embodiment is a three-component system in which a photocatalyst and the above-described metal oxide such as alumina (amphoteric metal oxide, basic metal oxide, and acidic metal oxide) are used in combination with other compounds.

第4実施例で併用する金属は、光触媒である二酸化チタンが出す自由電子の有する電位(−3.2V)以上の還元電位を有する金属であれば、還元電位による二酸化チタンへの担持(還元担持)ができ好ましい。具体的には、Ag、Cu、Pd、Fe、Ni、Cr、Co、Pt、Au、Li、Ca、Mg、Al、Zn、Rh、Ru等の遷移金属であり、このうち、Ag、Cu、Pd、Pt、Auは、還元電位が正の値を有するので、還元担持が起きやすく特に好ましい。これら金属を併用する上で当該金属を光触媒に担持する手法について説明する。光触媒への金属の担持手法としては、以下の手法が挙げられる。   If the metal used in the fourth embodiment is a metal having a reduction potential equal to or higher than the potential (−3.2 V) of the free electrons generated by titanium dioxide as a photocatalyst, the metal is supported on titanium dioxide by the reduction potential (reduction supported). ) Is preferred. Specifically, it is a transition metal such as Ag, Cu, Pd, Fe, Ni, Cr, Co, Pt, Au, Li, Ca, Mg, Al, Zn, Rh, and Ru. Among them, Ag, Cu, Pd, Pt, and Au are particularly preferable because the reduction potential has a positive value, so that reduction carrying easily occurs. A method for supporting the metal on the photocatalyst when using these metals together will be described. The following methods can be used as a method for supporting the metal on the photocatalyst.

1) 単純混合法:目的の金属種を含む金属塩水溶液を光触媒ゾルに添加して両者を混合し、金属イオンの光触媒粒子表面への吸着により担持を行う手法。
2) 共沈法:目的の金属種を含む金属塩水溶液を光触媒ゾルに添加した後、沈殿剤の添加或いは加熱により、金属塩と光触媒を同時に沈殿させて共沈を図り、金属イオンを光触媒粒子表面に担持する手法。
3) 光還元前担持法:目的の金属種を含む金属塩水溶液を光触媒ゾルに添加した後、紫外線エネルギーを照射して金属イオンの光触媒粒子表面への光還元を利用して担持を行う手法。
4) 光還元後担持法:光触媒膜上に目的の金属種を含む金属塩水溶液を塗布した後、紫外線エネルギーを照射して金属イオンの光触媒膜表面への光還元を利用して担持を行う手法。
5) 蒸着法:金属粒子もしくは金属化合物を化学的または物理的蒸着法にて担持する手法。
6) その他:ゾル・ゲル法を用いて光触媒粒子を造粒する前に目的の金属種のイオンを添加し、その後の共沈法等により光触媒/金属イオンの粒子化を図る手法。
1) Simple mixing method: A method in which an aqueous solution of a metal salt containing a target metal species is added to a photocatalytic sol, the two are mixed, and the metal ions are supported by adsorption on the surface of the photocatalytic particles.
2) Coprecipitation method: After adding an aqueous solution of a metal salt containing a target metal species to a photocatalytic sol, a metal salt and a photocatalyst are simultaneously precipitated by adding or heating a precipitant to coprecipitate the metal ions and photocatalyst particles. A method of supporting on the surface.
3) Pre-photoreduction supporting method: a method of adding a metal salt aqueous solution containing a target metal species to a photocatalyst sol and irradiating with ultraviolet energy to carry out the photoreduction of metal ions on the surface of photocatalytic particles using photoreduction.
4) Post-photoreduction loading method: A method of applying a metal salt aqueous solution containing the target metal species on the photocatalyst film, irradiating it with ultraviolet energy, and using the photoreduction of metal ions on the photocatalyst film surface to carry it. .
5) Evaporation method: A method of supporting metal particles or metal compounds by chemical or physical evaporation.
6) Others: A method in which ions of the target metal species are added before granulating the photocatalyst particles using the sol-gel method, and then the particles of the photocatalyst / metal ions are formed by a coprecipitation method or the like.

また、光触媒とアルミナ等の上記の金属酸化物と併用する化合物は、二酸化珪素(シリカ:SiO2)とした。なお、シリカに替え、ZrO2,GeO2,ThO2,ZnO等の酸化物を用いることもできる。 The compound used in combination with the photocatalyst and the above-mentioned metal oxide such as alumina was silicon dioxide (silica: SiO 2 ). Note that an oxide such as ZrO 2 , GeO 2 , ThO 2 , or ZnO can be used instead of silica.

この第4実施例では、上記の単純混合法、光還元前担持法或いは共沈法を採用し、この手法で金属を担持した光触媒を用いた。   In the fourth embodiment, the above-described simple mixing method, the supporting method before photoreduction or the coprecipitation method was employed, and a photocatalyst supporting a metal by this method was used.

第4実施例の光触媒機能発揮タイル(実施例タイル)は、単純混合法、光還元前担持法或いは共沈法でAg、Cuを担持済みの光触媒(二酸化チタン)が分散した光触媒ゾルを用い、上記した第1実施例の評価試験1で述べた工程を踏襲して、この金属担持済み光触媒ゾル(光触媒/金属)に他の二つの成分(アルミナ、シリカ)のゾルを混合・撹拌し、この混合ゾルのスプレー塗布・焼成を経て製造した。こうして製造された光触媒/金属(Ag又はCu)/アルミナ/シリカの4成分系のタイルが第4実施例の実施例タイルである。この際、新たに配合する金属、シリカの影響を把握するため、光触媒/金属(Ag又はCu)の2成分系についてもタイル(参考タイル)を製造した。また、第5実施例の実施例タイルは、第1実施例同様の光触媒(二酸化チタン)のみの光触媒ゾルを用い、上記した第1実施例の評価試験1で述べた工程を踏襲して、この光触媒ゾルに他の二つの成分(アルミナ、シリカ)のゾルを混合・撹拌し、この混合ゾルのスプレー塗布・焼成を経て製造した。こうして製造された光触媒/アルミナ/シリカの3成分系のタイルが第5実施例の実施例タイルである。そして、この第4、第5実施例の実施例タイル、参考タイル、第1実施例の実施例タイル、比較例タイルについて、NOx削減効率を調べた。なお、第1実施例の実施例タイル、比較例タイルは、第1実施例の評価試験1で述べた通りのものであり、第1実施例の実施例タイルの配合割合決定比a/(a+b)は1/11である。また、第4実施例の実施例タイルの配合割合決定比(SIO2/(TiO2+Al23+SiO2))は1/11であり、第5実施例の実施例タイルの配合割合決定比(Al23/(TiO2+Al23+SiO2))は1/11である。2成分系の参考タイルでは、金属とTiO2の重量比が、Ag配合の2成分系の参考タイルで0.001(Ag/TiO2)、Cu配合の2成分系の参考タイルで0.01(Cu/TiO2)である。 The tile exhibiting the photocatalytic function of the fourth embodiment (example tile) uses a photocatalytic sol in which a photocatalyst (titanium dioxide) supporting Ag and Cu is dispersed by a simple mixing method, a pre-reduction supporting method or a coprecipitation method, Following the steps described in the evaluation test 1 of the first embodiment described above, the sol of the other two components (alumina, silica) is mixed and stirred with this metal-loaded photocatalyst sol (photocatalyst / metal). It was manufactured through spray coating and baking of the mixed sol. The four-component tile of the photocatalyst / metal (Ag or Cu) / alumina / silica thus produced is the example tile of the fourth example. At this time, a tile (reference tile) was also manufactured for a two-component system of a photocatalyst / metal (Ag or Cu) in order to grasp the effects of the newly added metal and silica. The example tile of the fifth embodiment uses the same photocatalyst (titanium dioxide) sol as in the first embodiment, and follows the steps described in the evaluation test 1 of the first embodiment. A sol of the other two components (alumina, silica) was mixed and stirred with the photocatalytic sol, and the mixed sol was manufactured by spray coating and firing. The three-component photocatalyst / alumina / silica tile thus manufactured is the example tile of the fifth example. Then, the NOx reduction efficiency was examined for the example tiles of the fourth and fifth examples, the reference tile, the example tile of the first example, and the comparative example tile. Note that the example tile and the comparative example tile of the first example are as described in the evaluation test 1 of the first example, and the mixing ratio determination ratio of the example tile of the first example is a / (a + b). ) Is 1/11. Further, the mixing ratio determination ratio (SIO 2 / (TiO 2 + Al 2 O 3 + SiO 2 )) of the example tile of the fourth example is 1/11, and the mixing ratio determination ratio of the example tile of the fifth example is (Al 2 O 3 / (TiO 2 + Al 2 O 3 + SiO 2 )) is 1/11. In the two-component reference tile, the weight ratio of metal to TiO 2 is 0.001 (Ag / TiO 2 ) for the two-component reference tile containing Ag, and 0.01 for the two-component reference tile containing Cu. (Cu / TiO 2 ).

これらタイルについて、図4に示した試験装置を用い、第1実施例の評価試験1で述べたように、CNO/out、CNO2/outを測定した。そして、この測定したCNO/out、CNO2/outと既知の試験ガス濃度(CNO/in)とから、光照射後30分経過した時点での(CNO/in−CNO/out)、CNO2/outおよびNOx削減効率を求めた。その結果を表1に示す。 With respect to these tiles, CNO / out and CNO 2 / out were measured using the test device shown in FIG. 4 as described in the evaluation test 1 of the first embodiment. Then, based on the measured CNO / out, CNO 2 / out, and the known test gas concentration (CNO / in), the value of (CNO / in−CNO / out), CNO 2 / Out and NOx reduction efficiency were determined. Table 1 shows the results.

Figure 2004290974
Figure 2004290974

(CNO/in−CNO/out)は、NOがNO2又はNO3 -に酸化された量(NO減少量)であり、NOの酸化力の指標となる値である。また、CNO2/outは、NO2の系外への副生成量であり、このCNO2/outの値が小さいほど、NO2を系外へ離脱させないこと、即ちNO2の吸着力が強いことを表す。このため、表1から明らかなように、第4実施例の実施例タイルによれば、第1実施例と同等以上のNO酸化力を発揮でき、高いNOx削減効率を得ることができた。特に、Agを配合した第4実施例の実施例タイルでは、大きな(CNO/in−CNO/out)によりNO酸化力が高く、小さなCNO2/outにより強力なNO2吸着力となることから、酸化力と吸着力の両立を図ることができた。 (CNO / in-CNO / out) is the amount of NO oxidized to NO 2 or NO 3 (NO reduction amount), and is a value that is an index of NO oxidizing power. CNO 2 / out is the amount of by-products of NO 2 out of the system. The smaller the value of CNO 2 / out, the more the NO 2 is not released out of the system, that is, the stronger the adsorption power of NO 2. It represents that. Therefore, as is clear from Table 1, according to the example tile of the fourth example, the NO oxidizing power equal to or higher than that of the first example could be exhibited, and a high NOx reduction efficiency could be obtained. In particular, in the embodiment the tiles of the fourth embodiment was blended Ag, high NO oxidizing power by large (CNO / in-CNO / out ), since a powerful NO 2 adsorptive force by a small CNO 2 / out, It was possible to achieve both oxidizing power and adsorption power.

また、参考タイルの結果から、光還元前担持法を採れば、二酸化チタンと金属の2成分系であっても、第1実施例と同等程度のNO酸化力とNOx削減効率を得ることができた。更に、第5実施例の実施例タイルの結果から、シリカを配合しても、第1実施例と同等程度のNO酸化力とNOx削減効率を得ることができたことから、NOx削減に関しては、シリカ配合による不具合はないことが判った。   Also, from the results of the reference tiles, if the pre-reduction supporting method is adopted, even with a two-component system of titanium dioxide and metal, the same NO oxidizing power and NOx reduction efficiency as in the first embodiment can be obtained. Was. Further, from the results of the example tile of the fifth example, even if silica was blended, the same NO oxidizing power and NOx reduction efficiency as those of the first example could be obtained. It was found that there was no problem due to the silica compounding.

上記の第4、第5実施例であっても、光触媒として、結晶型がルチル或いはブルッカイトの二酸化チタンや、ZnO、V25、WO3、SnO2、SrTiO3、Bi23、Fe23等を用いてもよい。また、アルミナに替わる金属酸化物として、削減対象がNOx等の酸性ガスであれば、酸化亜鉛、酸化スズ(以上、両性金属酸化物)、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ルビジウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム(以上、塩基性金属酸化物)を用いてもよく、塩基性ガスを削減対象とする場合には、上記の両性金属酸化物の他、酸化リン(酸性金属酸化物)を用いてもよい。更に、AgやCuに替えて、上記の各金属を用いたり、シリカに替えて、上記の各酸化物を用いることもできる。 Even in the fourth and fifth embodiments, titanium dioxide having a crystal type of rutile or brookite, ZnO, V 2 O 5 , WO 3 , SnO 2 , SrTiO 3 , Bi 2 O 3 , Fe 2 2 O 3 or the like may be used. As a metal oxide instead of alumina, if the reduction target is an acidic gas such as NOx, zinc oxide, tin oxide (above, amphoteric metal oxide), magnesium oxide, calcium oxide, rubidium oxide, sodium oxide, and potassium oxide (Above, a basic metal oxide) may be used, and when a basic gas is to be reduced, phosphorus oxide (an acidic metal oxide) may be used in addition to the above amphoteric metal oxide. Further, each of the above metals may be used instead of Ag or Cu, or each of the above oxides may be used instead of silica.

次に、第6、第7実施例について説明する。この第6実施例は、上記の第4実施例と同様、二酸化チタンで代表される光触媒と、アルミナで代表される両性或いは塩基性若しくは酸性金属酸化物と、CuやAg、Pd、Fe、Ni、Cr、Co、Pt、Au、Rh、Ru等の第4実施例で述べた金属と、シリカ等の第4実施例で述べたその他の化合物(酸化物)とを併用した4成分系のものである。第7実施例は、光触媒と、アルミナで代表される両性或いは塩基性若しくは酸性金属酸化物と、シリカ等の第4実施例で述べたその他の化合物(酸化物)とを併用した3成分系のものである。そして、この第6、第7実施例では、NOx等の環境汚濁物質の分解能力を含んだ分解力の向上と汚濁防止を図った。   Next, sixth and seventh embodiments will be described. In the sixth embodiment, as in the fourth embodiment, a photocatalyst represented by titanium dioxide, an amphoteric or basic or acidic metal oxide represented by alumina, Cu, Ag, Pd, Fe, Ni , Cr, Co, Pt, Au, Rh, Ru, etc., the metal described in the fourth embodiment and the other compounds (oxides), such as silica, described in the fourth embodiment in a four-component system. It is. The seventh embodiment is a three-component system in which a photocatalyst, an amphoteric or basic or acidic metal oxide represented by alumina, and another compound (oxide) described in the fourth embodiment such as silica are used in combination. Things. In the sixth and seventh embodiments, the improvement of the decomposing ability including the decomposing ability of the environmental pollutants such as NOx and the prevention of the pollution are aimed at.

第6実施例でも、第4実施例と同様、上記の単純混合法或いは光還元前担持法にて、Ag、Cuを担持済みの光触媒(二酸化チタン)が分散した光触媒ゾルを用いた。そして、第6実施例の実施例タイルにあっても、第4実施例のように、第1実施例の評価試験1で述べた工程を踏襲して製造した。第7実施例の実施例タイルは、第5実施例と同様、光触媒ゾルに他の成分(アルミナ、シリカ)のゾルを混合・撹拌し、この混合ゾルのスプレー塗布・焼成を経て製造した。また、新たに配合する金属、シリカの影響を把握するため、光触媒/金属(Ag又はCu)の2成分系、光触媒/シリカの2成分系、光触媒/金属(Ag又はCu)/シリカの3成分系についてもタイル(参考タイル)を製造した。この場合、光触媒ゾルの基材(タイル)への塗布に際して、スプレー塗布に替わり、スピンコート、ディップコート等の手法を採ることもできる。また、光触媒ゾルの基材表面への固着は、第1実施例の評価試験1で述べた工程のように焼成によって行ったり(焼き付けタイプ)、シリコーン樹脂を光触媒ゾルに混合し、比較的低温においてこのシリコーン樹脂を硬化させる手法(塗料タイプ)を採った。そして、この第6、第7実施例の実施例タイル、参考タイル、比較例タイルについて、評価した。なお、比較例タイルは、第1実施例の評価試験1で述べた通りのものである。   In the sixth embodiment, as in the fourth embodiment, a photocatalytic sol in which a photocatalyst (titanium dioxide) carrying Ag and Cu is dispersed by the simple mixing method or the pre-photoreduction supporting method is used. Then, even in the example tile of the sixth example, as in the fourth example, it was manufactured by following the steps described in the evaluation test 1 of the first example. Similar to the fifth embodiment, the tile of the seventh embodiment was manufactured by mixing and stirring a sol of another component (alumina, silica) with the photocatalytic sol, spraying and firing the mixed sol. In order to grasp the effects of newly added metal and silica, two-component system of photocatalyst / metal (Ag or Cu), two-component system of photocatalyst / silica, and three components of photocatalyst / metal (Ag or Cu) / silica Tile (reference tile) was also manufactured for the system. In this case, when applying the photocatalytic sol to the substrate (tile), a technique such as spin coating or dip coating can be employed instead of spray coating. Further, the fixation of the photocatalyst sol to the substrate surface is performed by baking as in the process described in the evaluation test 1 of the first embodiment (baking type), or a silicone resin is mixed with the photocatalyst sol at a relatively low temperature. A technique (paint type) of curing this silicone resin was employed. Then, the example tiles, reference tiles, and comparative example tiles of the sixth and seventh examples were evaluated. The comparative example tile is as described in the evaluation test 1 of the first example.

第6実施例の実施例タイルの配合割合決定比(SIO2/(TiO2+Al23+SiO2))は1/10であり、第7実施例の実施例タイルの配合割合決定比(Al23/(TiO2+Al23+SiO2))は1/10である。光触媒/シリカの2成分系の参考タイルの配合割合決定比(SIO2/(TiO2+SiO2))は1/5である。光触媒/金属の2成分系の参考タイルでは、金属とTiO2の重量比が、Ag配合の2成分系の参考タイルで0.001(Ag/TiO2)、Cu配合の2成分系の参考タイルで0.01(Cu/TiO2)である。光触媒/金属/シリカの3成分系の参考タイルでは、金属とTiO2の重量比は上記の参考タイルと同じ(0.001(Ag/TiO2)、0.01(Cu/TiO2))であり、その配合割合決定比(SIO2/(TiO2+SiO2))は1/5である。 The mixture ratio determination ratio (SIO 2 / (TiO 2 + Al 2 O 3 + SiO 2 )) of the example tile of the sixth embodiment is 1/10, and the mixture ratio determination ratio (Al 2 O 3 / (TiO 2 + Al 2 O 3 + SiO 2 )) is 1/10. The determination ratio (SIO 2 / (TiO 2 + SiO 2 )) of the blend ratio of the two-component reference tile of photocatalyst / silica is 1/5. In the photocatalyst / metal two-component reference tile, the weight ratio of metal to TiO 2 is 0.001 (Ag / TiO 2 ) for the Ag-containing two-component reference tile, and the two-component reference tile for the Cu mixing. Is 0.01 (Cu / TiO 2 ). In the three-component reference tile of photocatalyst / metal / silica, the weight ratio of metal to TiO 2 is the same as the above reference tile (0.001 (Ag / TiO 2 ), 0.01 (Cu / TiO 2 )). Yes, and the mixing ratio determination ratio (SIO 2 / (TiO 2 + SiO 2 )) is 1/5.

まず、新たに配合する金属の影響を把握するため、光触媒/金属(Ag又はCu)の2成分系の参考タイルについて説明する。この2成分系の参考タイルは、焼き付けタイプでは、酸化チタンゾル(石原産業STS−11)に各種金属塩(和光純薬試薬特級)を、酸化チタンゾル中の酸化チタン固形分に対して0.001〜10%となるように配合した。そして、単純混合法もしくは光還元前担持法にて、或いは共沈法にてAg又はCuを予め光触媒に担持した。光還元前担持法では、Ag又はCuの金属塩水溶液を酸化チタンゾルに混合した後に、1mW/cm2の強度で紫外線を2時間照射し、金属が担持された光触媒のゾルとした。共沈法では、TiOSO4溶液を出発原料として、この溶液に金属塩水溶液を加えて加水分解し、金属が担持された光触媒のゾルとした。その後、これら光触媒ゾルをタイル表面に焼成後の膜厚が約0.8μmとなるようにスプレー塗布し、600〜900℃(この参考タイルでは、約800℃)で焼成を行い、2成分系の参考タイル(焼き付けタイプ)を得た。 First, a photocatalyst / metal (Ag or Cu) two-component reference tile will be described in order to grasp the effect of a newly blended metal. In the case of the baking type, this two-component reference tile is prepared by adding various metal salts (special grade of Wako Pure Chemical Reagent) to titanium oxide sol (Ishihara STS-11) and 0.001 to titanium oxide solid content in the titanium oxide sol. It was blended to be 10%. Then, Ag or Cu was previously supported on the photocatalyst by a simple mixing method, a supporting method before photoreduction, or a coprecipitation method. In the pre-reduction supporting method, a metal salt aqueous solution of Ag or Cu was mixed with the titanium oxide sol, and then irradiated with ultraviolet light at an intensity of 1 mW / cm 2 for 2 hours to obtain a photocatalytic sol supporting the metal. In the coprecipitation method, a TiOSO 4 solution was used as a starting material, and an aqueous solution of a metal salt was added to this solution to hydrolyze the solution to obtain a metal-supported photocatalytic sol. Thereafter, these photocatalyst sols are spray-coated on the tile surface so that the film thickness after firing becomes about 0.8 μm, and fired at 600 to 900 ° C. (about 800 ° C. in this reference tile) to obtain a two-component system. A reference tile (baked type) was obtained.

塗料タイプでは、酸化チタンゾル(日産化学TA−15)に各種金属塩(和光純薬試薬特級)を、酸化チタンゾル中の酸化チタン固形分に対して0.001〜1%となるように配合した。そして、単純混合法もしくは光還元前担持法にてAg又はCuを担持済みの光触媒ゾルと、バインダーとしてのシリコーン樹脂を、酸化チタンとシリコーン樹脂の固形分比が7:3となるように混合し、タイル表面にスピンコートし、150℃の加熱により、2成分系の参考タイル(塗料タイプ)を得た。   In the paint type, various metal salts (special grade of Wako Pure Chemical Reagent) were mixed with titanium oxide sol (Nissan Chemical TA-15) so as to be 0.001 to 1% based on the solid content of titanium oxide in the titanium oxide sol. Then, a photocatalyst sol having Ag or Cu supported thereon by a simple mixing method or a supporting method before photoreduction and a silicone resin as a binder are mixed such that the solid content ratio of titanium oxide and the silicone resin is 7: 3. Then, the tile surface was spin-coated and heated at 150 ° C. to obtain a two-component reference tile (paint type).

この2成分系の参考タイル(焼き付けタイプ&塗料タイプ)について、化学物質の分解力の評価に対して以下の評価試験を行った。分解力は、抗菌力、油分解率によって直接的に評価できる。ここで、抗菌力は、上記した第3実施例で説明した大腸菌(Escherichiacoilw3110株)に対する抗菌率を用いることとし、光触媒(二酸化チタン)単体からなる光触媒層を有するタイルが発揮する抗菌力を1として評価した。油分解率は、以下のように定めた。試験体に1mg/100cm2だけサラダ油を塗布し、1mW/cm2の紫外線を7日間照射した。そして、油塗布前、油塗布直後、照射終了時点の光沢を測定し、以下の数式1から得られる値を油分解率とした。 The following evaluation tests were performed on the two-component reference tiles (baking type and paint type) to evaluate the decomposing ability of chemical substances. Decomposition power can be directly evaluated by antibacterial power and oil decomposition rate. Here, the antibacterial activity is based on the antibacterial activity against Escherichia coli (Escherichiacoil w3110 strain) described in the third embodiment, and the antibacterial activity exerted by a tile having a photocatalytic layer composed of a single photocatalyst (titanium dioxide) is defined as 1. evaluated. The oil decomposition rate was determined as follows. 1 mg / 100 cm 2 of salad oil was applied to the test body, and ultraviolet rays of 1 mW / cm 2 were irradiated for 7 days. Then, the gloss was measured before oil application, immediately after oil application, and at the end of irradiation, and the value obtained from the following equation 1 was defined as the oil decomposition rate.

Figure 2004290974
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また、光触媒による化学物質の分解は、主に光励起した光触媒から放出される活性酸素種による物質への酸化作用によるものであるので、光触媒による化学物質の分解能力の一つの指標として、光触媒の酸化力を用いることが可能である。ここではモデル反応として一酸化窒素(NO)から二酸化窒素(NO2)への酸化による転化量により、種々の光触媒薄膜のNO酸化力の評価も行った。このNO酸化力は、図4に示した試験装置を用い、第1実施例の評価試験1で述べたように、CNO/outを測定した。そして、この測定したCNO/outと既知の試験ガス濃度(CNO/in)とから、光照射後の経過時間ごとの(CNO/in−CNO/out)を求め、光照射開始から1時間経過するまでに酸化された全NOのモル数を、上記の(CNO/in−CNO/out)から算出し、これをNO酸化力とした。ただし、その際の条件は、NOガス(試験ガス)の流し込みは、2リットル/minで行い、サンプル片は5cmx50cmの大きさとした。 The decomposition of a chemical substance by a photocatalyst is mainly due to the oxidizing effect of the active oxygen species released from the photocatalyst upon photoexcitation to the substance. It is possible to use force. Here, as a model reaction, the NO oxidizing power of various photocatalytic thin films was also evaluated based on the conversion amount from oxidation of nitrogen monoxide (NO) to nitrogen dioxide (NO 2 ). The NO oxidizing power was measured by using the test apparatus shown in FIG. 4 and measuring CNO / out as described in the evaluation test 1 of the first embodiment. Then, from the measured CNO / out and the known test gas concentration (CNO / in), (CNO / in-CNO / out) for each elapsed time after light irradiation is obtained, and one hour elapses from the start of light irradiation. The number of moles of the total NO oxidized up to this was calculated from the above (CNO / in-CNO / out), and this was defined as the NO oxidizing power. However, at that time, the flow of the NO gas (test gas) was performed at 2 liter / min, and the size of the sample piece was 5 cm × 50 cm.

そして、上記の2成分系の参考タイル(焼き付けタイプ&塗料タイプ)についての抗菌力、油分解率、NO酸化力を、表2に示す。なお、この表2の抗菌力、油分解率、NO酸化力は、上記の説明からも明らかなように、タイルが明所下にある場合のものである。   Table 2 shows the antibacterial activity, oil decomposition rate, and NO oxidation activity of the two-component reference tiles (baked type and paint type). In addition, the antibacterial activity, the oil decomposition rate, and the NO oxidizing activity in Table 2 are obtained when the tile is in a light place, as is clear from the above description.

Figure 2004290974
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この表2から、焼き付けタイプの参考タイルにおいては、Cu添加系では、光還元前担持法によって調整されたCuをTiO2に対して1%担持したものが抗菌力、油分解率、NO酸化力とも最も優れている。Ag添加系ではやはり光還元前担持法が単純混合法よりも抗菌力、油分解率、NO酸化力とも最も優れている。表中のいずれの金属の添加によっても抗菌力、油分解率、NO酸化力とも無添加のものと比較して向上していることから、TiO2に担持されたCu、Ag、Pd、Fe等の金属はTiO2の分解力向上に寄与することが判った。焼き付けタイプにおいてはCu添加系では、光還元前担持法によって調整されたCuをTiO2に対して0.1〜1%担持したものが最も高い抗菌力を示す。また、Ag添加系はCu添加系よりも高い抗菌力を示すことが判った。 From Table 2, in the baking type reference tile, in the Cu-added system, Cu prepared by the pre-photoreduction supporting method with 1% supported on TiO 2 has antibacterial activity, oil decomposition rate, NO oxidation activity. Is the best. In the Ag-added system, the supporting method before photoreduction is also the most excellent in antibacterial activity, oil decomposition rate and NO oxidizing activity as compared with the simple mixing method. Antibacterial activity by addition of any metal in the table, the oil decomposition rate, with NO oxidation force from the fact that improved compared to that of no addition, Cu supported on TiO 2, Ag, Pd, Fe, etc. It was found that the metal contributed to the improvement of the decomposition power of TiO 2 . The Cu addition system in baked type, showing the highest antibacterial activity that the Cu adjusted by photoreduction front supporting method carries 0.1% to 1% with respect to TiO 2. It was also found that the Ag-added system exhibited higher antibacterial activity than the Cu-added system.

上記の結果より焼き付けタイプおよび塗料タイプの参考タイルにおいて、Cu、Ag、Pd、Fe等の金属をTiO2に担持することにより分解力が向上することが判る。つまり、上記の金属はTiO2の分解力を向上させる機能を持っていると結論できる。また、分解力に対しては金属種の担持方法として光還元前担持法は単純混合法よりも優れていることが判る。更には、上記の金属の担持量を調整することで、TiO2の分解力を変更することができるといえる。 From the above results, it can be seen that in the baking type and paint type reference tiles, the decomposition power is improved by supporting metals such as Cu, Ag, Pd, and Fe on TiO 2 . That is, it can be concluded that the above metals have a function of improving the decomposition power of TiO 2 . In addition, it can be seen that the supporting method before photoreduction is superior to the simple mixing method as a supporting method of the metal species with respect to the decomposing power. Further, it can be said that by adjusting the amount of the metal carried, the decomposition power of TiO 2 can be changed.

また、この焼き付けタイプの2成分系の参考タイルを暗所下に置いた場合の抗菌力について調べたところ、単純混合法でCuをTiO2に対して0.1%担持した参考タイルでは、抗菌力は約0.3であった。また、単純混合法でCuをTiO2に対して1%担持した参考タイルでも、抗菌力は約0.3であった。更には、単純混合法でAgをTiO2に対して0.1%担持した参考タイルでも、抗菌力は約0.3であった。このように暗所下では、光触媒は活性せずその抗菌力は、担持した金属自体が発揮するものにほかならない。そして、金属無添加のタイル、即ち光触媒のみのものでは、暗所下の抗菌力はほぼゼロであることを勘案すると、これら参考タイルでは、金属自体が発揮する抗菌力並びに光触媒のみのタイルが発揮する抗菌力(表2より1)を越える抗菌力を明所下において発揮できる。例えば、単純混合法でCuをTiO2に対して0.1%担持した参考タイルの明所下の抗菌力は、表2より1.5であるが、この値は、Cu自体が発揮する抗菌力(0.3)と光触媒のみのタイル抗菌力(1)の和を上回る。このため、CuをTiO2に対し担持することで、CuとTiO2を単に組み合わせたものよりも大きな効果を得ることができるといえる。 We also examined the antimicrobial activity when placed Reference tile of a two-component system of the baking type in the dark in the reference tile was 0.1% carrying Cu TiO 2 with a simple mixing method, the antibacterial The force was about 0.3. In addition, the antibacterial activity of the reference tile in which 1% of Cu was supported on TiO 2 by the simple mixing method was about 0.3. Furthermore, the antibacterial activity of the reference tile in which 0.1% of Ag was supported on TiO 2 by the simple mixing method was about 0.3. As described above, in a dark place, the photocatalyst is not activated, and its antibacterial activity is nothing but the effect of the supported metal itself. Considering that non-metal-added tiles, that is, photocatalysts only, have almost zero antibacterial activity in a dark place, these reference tiles exhibit the antibacterial activity exhibited by the metal itself and the tiles containing only the photocatalyst. The antibacterial activity exceeding the antibacterial activity (1 in Table 2) can be exhibited in a light place. For example, antibacterial photopic under reference tile was 0.1% carrying Cu TiO 2 with a simple mixing method, but it is 1.5 from Table 2, the value of Cu itself exhibits antimicrobial Exceeds the sum of the force (0.3) and the tile antibacterial activity (1) of the photocatalyst alone. Therefore, it can be said that the Cu By carrying to TiO 2, it is possible to obtain a large effect than that simply combining Cu and TiO 2.

ここで、上記した参考タイルでの効果を踏まえ、第6、第7実施例の実施例タイルについて説明する。この第6、第7実施例では、新たな評価項目である親水性に関しても評価した。まず、親水性の試験等に先立ち、親水性と表面汚濁の関係について説明する。   Here, the example tiles of the sixth and seventh examples will be described based on the effects of the reference tile described above. In the sixth and seventh examples, a new evaluation item, hydrophilicity, was also evaluated. First, the relationship between hydrophilicity and surface contamination will be described prior to a hydrophilicity test or the like.

近年になって、表面を親水性とすることでその表面の汚れを防止できることが知見されるに到った(高分子、第44巻、1995年5月号、p.307)。親水性は水との接触角で換算でき、この接触角が小さいほど水に対する濡れ性が向上し、親水性表面に接触した水はその接触表面に止まりにくくなる。そして、このように水が止まりにくくなれば、雨水等に含まれた都市塵埃等の汚れ成分は水と共に親水性表面から流れ落ち、汚れ防止効果が高まる。   In recent years, it has been found that soiling of the surface can be prevented by making the surface hydrophilic (Polymer, Vol. 44, May 1995, p. 307). The hydrophilicity can be converted into a contact angle with water. The smaller the contact angle, the better the wettability to water, and the less water that contacts the hydrophilic surface is less likely to remain on the contact surface. Then, if the water does not easily stop, the dirt components such as urban dust contained in the rainwater flow down from the hydrophilic surface together with the water, and the dirt prevention effect is enhanced.

このため、親水性が付与されたグラフトポリマーを建築物外壁等に塗布し、このグラフトポリマーの塗膜にて汚れ防止を図ることが提案されているが、水との接触角で換算される親水性が約30〜約40゜であるために表面に水が比較的止まりやすく、汚れ防止効果や防曇効果が必ずしも十分ではない。また、粘土鉱物で代表される無機質塵埃は、水との接触角が約20〜約50゜であるために、上記接触角を有するグラフトポリマーとの親和性を呈し、グラフトポリマー表面に付着しやすい。このことと相俟って、グラフトポリマーの塗膜やフィルムは、特に無機質塵埃に対する高い汚れ防止効果を奏することは困難であった。   For this reason, it has been proposed to apply a graft polymer imparted with hydrophilicity to an outer wall of a building or the like so as to prevent contamination with a coating film of the graft polymer. However, hydrophilicity calculated by a contact angle with water has been proposed. Since the water resistance is about 30 ° to about 40 °, water tends to remain on the surface relatively easily, and the stain prevention effect and the antifogging effect are not always sufficient. In addition, since inorganic dust represented by clay mineral has a contact angle with water of about 20 to about 50 °, it exhibits an affinity with the graft polymer having the above-mentioned contact angle and easily adheres to the surface of the graft polymer. . In conjunction with this, it has been difficult for the coating film or film of the graft polymer to exhibit a high stain-preventing effect, particularly against inorganic dust.

そして、接触角を、親油性成分を多く含む都市塵埃や粘土鉱物のような無機質塵埃等の接触角よりも小さくすれば、基材表面にはこれら塵埃が親和性を発揮することはなく、汚れ防止効果をより一層高めることができる。しかも、接触角がゼロ度に近づくほど親水性は高まり、水は基材表面で膜状に拡散し流れやすくなるので、上記の都市塵埃はもとより無機塵埃も容易に基材表面から水と共に流れ落ちる。この場合、汚れ防止効果を高める上では、接触角が約20゜以下でゼロに近い値であることがより好ましい。   If the contact angle is made smaller than the contact angle of inorganic dust such as urban dust or clay mineral containing a large amount of lipophilic component, the dust does not exert an affinity on the base material surface, and The prevention effect can be further enhanced. In addition, as the contact angle approaches zero degree, the hydrophilicity increases, and the water diffuses in a film form on the surface of the base material and flows easily. Therefore, not only the above-mentioned urban dust but also the inorganic dust easily flows down with water from the base material surface. In this case, in order to enhance the stain prevention effect, it is more preferable that the contact angle is approximately 20 ° or less and a value close to zero.

光触媒を用いた本発明の実施例(第6、第7実施例)をこのような問題を踏まえて検討したところ、光触媒の呈する触媒反応により水酸ラジカル・OHが生成されることから、上記したように親水性の指標となる水との接触角を調べた。その試験の概要は以下の通りである。   Examinations of the examples (sixth and seventh examples) of the present invention using a photocatalyst based on such a problem show that the hydroxyl radical / OH is generated by the catalytic reaction exhibited by the photocatalyst. As described above, the contact angle with water as an index of hydrophilicity was examined. The outline of the test is as follows.

既述した第6、第7実施例の実施例タイル、2成分系・3成分系の参考タイルおよび比較例タイルについて、それぞれ焼き付けタイプのものを用意し、適宜な大きさのサンプル片を準備した。そして、このサンプル片に滴下した水滴の接触角を、タイル製造後に紫外線を照射するランプ(波長が320〜380nmにおいてサンプル片の受光量が約1mW/cm2)で約24時間に亘って紫外線を照射した後(明所下)と、この光触媒による活性がほぼ完全に停止するに十分な時間に亘って暗所に放置した後(暗所下)について測定した。その測定結果を表3に示す。 Regarding the above-described example tiles of the sixth and seventh examples, two-component and three-component reference tiles, and comparative example tiles, baking-type tiles were prepared, and sample pieces of appropriate sizes were prepared. . Then, the contact angle of the water droplet dropped on the sample piece is measured by using a lamp (irradiation amount of the sample piece is about 1 mW / cm 2 at a wavelength of 320 to 380 nm) for irradiating the ultraviolet ray after manufacturing the tile for about 24 hours. The measurement was performed after irradiation (under a light place) and after being left in a dark place for a time sufficient to completely stop the activity of the photocatalyst (under a dark place). Table 3 shows the measurement results.

Figure 2004290974
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この表3の結果から、金属配合の影響を調べた2成分系の参考タイルと同様、4成分系の実施例タイル(第6実施例)にあっても、Cu、Ag等の表中の金属を配合することで、抗菌力、油分解力、NO酸化力とも向上し分解力を高めることができた。しかも、Cu、Ag等の表中の金属自体が発揮する抗菌力と光触媒のみの比較例タイル或いは3成分系の実施例タイルの抗菌力の和を上回る抗菌力を得ることができた。しかも、表面層のモース硬度は、表面層を有しない単なるタイルが有するモース硬度と同等であり、タイルとしての実用性を備えていた。   From the results shown in Table 3, as in the case of the two-component reference tile in which the effect of the metal composition was investigated, even in the four-component example tile (sixth embodiment), the metals such as Cu and Ag in the table were used. By blending the compound, the antibacterial power, the oil decomposition power, and the NO oxidation power were improved, and the decomposition power was increased. Moreover, an antibacterial activity exceeding the sum of the antibacterial activity exhibited by the metal itself in the table, such as Cu and Ag, and the antibacterial activity of the comparative tile or the three-component tile of the photocatalyst alone could be obtained. Moreover, the Mohs hardness of the surface layer is equivalent to the Mohs hardness of a mere tile having no surface layer, and has practicality as a tile.

また、第6、第7実施例の接触角は、比較例タイルより明時/暗時を問わず小さくなっていることから、表面層にTiO2と共に配合されたSiO2は、或いはAl23又はこの両者は、既述したように水酸基の吸着を通してタイル表面の親水性向上に寄与することが明らかになった。しかも、Cu、Ag等の表中の金属を配合したことで、接触角の増大、即ち親水性の低下は起きないことが判った。これらのことから、分解力と親水性を両立する機能性薄膜或いはこのような薄膜を有する機能材は、分解力向上に寄与するCu、Ag、Pd、Fe、Ni、Cr、Co、Pt、Au、Rh、Ru等の金属のTiO2への担持と、親水性の向上に寄与するSiO2又はAl23或いはこの両者のTiO2への配合を経て製造することができる。 Further, since the contact angles of the sixth and seventh examples were smaller than the comparative example tiles regardless of whether they were bright or dark, the SiO 2 compounded with TiO 2 in the surface layer or Al 2 O It was revealed that 3 or both contributed to the improvement of the hydrophilicity of the tile surface through the adsorption of hydroxyl groups as described above. In addition, it was found that the addition of the metals listed in the table, such as Cu and Ag, did not cause an increase in the contact angle, that is, a decrease in the hydrophilicity. From these facts, a functional thin film having both decomposing power and hydrophilicity or a functional material having such a thin film can be used for Cu, Ag, Pd, Fe, Ni, Cr, Co, Pt, and Au which contribute to improving the decomposing power. , Rh, Ru and the like can be produced by supporting the metal on TiO 2 and blending SiO 2 or Al 2 O 3 or both of them with TiO 2 which contributes to the improvement of hydrophilicity.

また、この第6、第7実施例の実施例タイルは、その表面層にTiO2に加えてAl23を含んでいることから、第1、第2実施例で説明したように窒素酸化物等の有害物質の削減効果を有することは勿論である。なお、上記の金属を含まない3成分系の第7実施例の実施例タイルのNO酸化力が比較例タイルと同等であるが、第6、第7実施例の実施例タイルにあっては、第1、第2実施例で説明したように中間生成物(NO2)を硝酸にまで化学変化させることでこのNO2までも削減する。よって、第6、第7実施例の実施例タイルによれば、NOおよびNO2を含んだ有害物質全体の削減効果を発揮できることに矛盾はない。 Further, since the tiles of the sixth and seventh embodiments contain Al 2 O 3 in addition to TiO 2 in the surface layer, nitrogen oxides are used as described in the first and second embodiments. Of course, it has the effect of reducing harmful substances such as substances. In addition, although the NO oxidation power of the three-component example tile of the seventh embodiment containing no metal is equal to that of the comparative example tile, in the example tiles of the sixth and seventh examples, As described in the first and second embodiments, the intermediate product (NO 2 ) is chemically changed to nitric acid to reduce NO 2 . Therefore, according to the example tiles of the sixth and seventh examples, there is no contradiction that the total harmful substance containing NO and NO 2 can be reduced.

上記した分解力の向上効果が塗料タイプの第6、第7実施例の実施例タイルについても得られるかについて調べたところ、表4のような結果となった。よって、塗料タイプであっても、第6、第7実施例の実施例タイルによれば、表中金属の配合を通して、抗菌力、油分解力、NO酸化力とも向上させ分解力を高めることができことが実証された。なお、この塗料タイプの第6、第7実施例の実施例タイルであっても、上記の焼き付けタイプの実施例タイルと同様、TiO2と共に配合したSiO2による水酸基吸着を通してタイル表面の親水性向上に寄与することができることは勿論である。また、この塗料タイプのものであっても、表面層は4Hの鉛筆硬度を有することから、タイルとしての実用性を備えていた。 It was examined whether or not the above-described effect of improving the decomposing power can be obtained also in the paint-type tiles of the sixth and seventh examples. The results are shown in Table 4. Therefore, even in the case of the paint type, according to the example tiles of the sixth and seventh examples, it is possible to improve the antibacterial power, the oil decomposition power, and the NO oxidation power to increase the decomposition power by blending the metals in the table. Proof of what was possible. Even in the paint-type tiles according to the sixth and seventh embodiments, similarly to the above-described baking-type tiles, the hydrophilicity of the tile surface is improved through hydroxyl group adsorption by SiO 2 blended with TiO 2. Of course. Even with this paint type, the surface layer had a pencil hardness of 4H, so that it had utility as a tile.

Figure 2004290974
Figure 2004290974

ここで、上記したCu、Ag等の配合量について、光触媒/金属/アルミナ/シリカの4成分系の第6実施例の実施例タイルを例に採り説明する。第6実施例の実施例タイルは、配合割合決定比(SIO2/(TiO2+Al23+SiO2))を1/10と一定とし、金属の重量をc、TiO2の重量をdと表した場合、c/d(金属配合比)が種々の値となるように配合したものを準備した。そして、各実施例タイルについて、この金属配合比と抗菌力との関係を調べた。その結果を、焼き付けタイプと塗料タイプの別に図11、図12に示す。なお、この場合の抗菌力は、光触媒/アルミナ/シリカの3成分系の第7実施例の実施例タイルが発揮する抗菌力を1として表した。 Here, the mixing amounts of Cu, Ag, and the like described above will be described by taking an example tile of the sixth embodiment of the four-component system of photocatalyst / metal / alumina / silica as an example. In the example tile of the sixth example, the mixing ratio determination ratio (SIO 2 / (TiO 2 + Al 2 O 3 + SiO 2 )) was fixed at 1/10, the weight of metal was c, and the weight of TiO 2 was d. In the case where it was expressed, those prepared so as to have various values of c / d (metal mixing ratio) were prepared. Then, for each example tile, the relationship between the metal compounding ratio and the antibacterial activity was examined. The results are shown in FIGS. 11 and 12 for the baking type and the paint type. The antibacterial activity in this case is expressed as 1 as the antibacterial activity exhibited by the tile of Example 7 of the three-component system of photocatalyst / alumina / silica.

この図11、図12から判るように、焼き付けタイプ、塗料タイプとも、Ag、Pd、Pt、Cu、Crのいずれの金属であっても金属配合比が約0.00001以上であれば、「値1」以上の抗菌力を得ることができた。また、Ag、Pd、Ptでは金属配合比が約0.001で抗菌力のピークとなり、Cu、Crでは約0.01でピークとなり、その後、抗菌力は減少する傾向となった。従って、Ag、Pd、Pt、Cu、Cr等の金属は、その金属配合比が約0.00001〜0.05の値となるように配合すればよいことが判った。つまり、これら金属が0.00001以上の金属配合比で配合されていれば、金属が少なすぎて抗菌力の向上に全く寄与しないというようなことは起きず、0.05以下であれば、光触媒(TiO2)に対して金属が過剰となって光触媒の触媒反応に悪影響を与えるといったことが起きずに好ましい。また、Ag、Pd、Ptを第4の成分として含有する表面層の実施例タイルは、Cu、Crを第4の成分として含有する表面層の実施例タイルより抗菌力が勝ることが判った。 As can be seen from FIGS. 11 and 12, in both the baking type and the paint type, if any metal of Ag, Pd, Pt, Cu, and Cr has a metal compounding ratio of about 0.00001 or more, “Value” Antimicrobial activity of 1 or more was obtained. Further, in the case of Ag, Pd, and Pt, the antibacterial activity peaked at a metal compounding ratio of about 0.001, and peaked at approximately 0.01 in Cu and Cr, and thereafter, the antibacterial activity tended to decrease. Therefore, it was found that metals such as Ag, Pd, Pt, Cu, and Cr should be blended so that the metal blending ratio becomes a value of about 0.00001 to 0.05. In other words, if these metals are blended at a metal blending ratio of 0.00001 or more, it will not occur that the amount of the metals is too small and does not contribute to the improvement of the antibacterial activity at all. It is preferable because the metal does not become excessive with respect to (TiO 2 ) and adversely affects the catalytic reaction of the photocatalyst. In addition, it was found that the example tile of the surface layer containing Ag, Pd, and Pt as the fourth component had higher antibacterial activity than the example tile of the surface layer containing Cu and Cr as the fourth component.

ここで、上記した光触媒ゾルを用いてタイル表面に形成された表面層の表面性状について、光触媒/金属/アルミナ/シリカの4成分系の第6実施例の実施例タイルと光触媒/アルミナ/シリカの3成分系の第7実施例の実施例タイルを例に採り説明する。この場合、第6、第7実施例の実施例タイルは、配合割合決定比(SIO2/(TiO2+Al23+SiO2))を1/10と一定とし、表面性状の一つである膜厚が種々の値となるようにした表面層を有するものを準備した。そして、各実施例タイルについて、この表面層膜厚と、接触角、抗菌力、油分解力或いはNO酸化力との関係を調べた。その結果を図13〜図17に示す。 Here, regarding the surface properties of the surface layer formed on the tile surface using the photocatalyst sol described above, the four-component photocatalyst / metal / alumina / silica example of the sixth example tile and the photocatalyst / alumina / silica were used. An example tile of the seventh embodiment of the three-component system will be described. In this case, in the tiles of the sixth and seventh embodiments, the mixture ratio determination ratio (SIO 2 / (TiO 2 + Al 2 O 3 + SiO 2 )) is constant at 1/10, and is one of the surface properties. Those having a surface layer having various thicknesses were prepared. Then, for each example tile, the relationship between the thickness of the surface layer and the contact angle, antibacterial power, oil decomposition power or NO oxidizing power was examined. The results are shown in FIGS.

図13〜図16は、4成分系の第6実施例の実施例タイル(焼き付けタイプ)についてのものである。そして、図13は表面層膜厚と明時接触角との関係を表すグラフであり、図14は表面層膜厚と抗菌力との関係を表すグラフであり、図15は表面層膜厚と油分解力との関係を表すグラフであり、図16は表面層膜厚とNO酸化力との関係を表すグラフである。なお、この場合の抗菌力は、光触媒/アルミナ/シリカを含有した表面層を有するタイルが発揮する抗菌力を1として表した。図17は、3成分系の第7実施例の実施例タイル(焼き付けタイプ)における表面層膜厚と明時接触角との関係を表すグラフである。なお、4成分系の実施例タイルは、表面層にAg、Pd、Pt、Cu、Crをそれぞれ含有するものとし、膜厚は、0.005〜3μmのものについて調べた。   FIGS. 13 to 16 show the tile (printing type) according to the sixth embodiment of the four-component system. FIG. 13 is a graph showing the relationship between the surface layer thickness and the light contact angle, FIG. 14 is a graph showing the relationship between the surface layer thickness and the antibacterial activity, and FIG. FIG. 16 is a graph showing the relationship between the oil decomposition power and FIG. 16 is a graph showing the relationship between the surface layer thickness and the NO oxidation power. In this case, the antibacterial activity in the case where the tile having the surface layer containing photocatalyst / alumina / silica exerts 1 as the antibacterial activity. FIG. 17 is a graph showing the relationship between the surface layer thickness and the bright contact angle in the example tile (baked type) of the seventh example of the three-component system. Note that the four-component example tiles were assumed to contain Ag, Pd, Pt, Cu, and Cr in the surface layer, respectively, and were examined for those having a thickness of 0.005 to 3 μm.

3成分系、4成分系の実施例タイルでは、その表面層に、既述したように水酸基の吸着を通して親水性の向上に寄与するSiO2を含有させたことから、SiO2を含有させたことで得られる機能(親水性の向上)が求められる。この場合の親水性の向上は既述したように低い接触角の有無で確かめられ、接触角が20゜以下であることが好ましい。この観点から図13、図17を考察すると、焼き付けタイプの3成分系、4成分系の実施例タイルでは、表面層の膜厚が約0.01μm以上であれば、20゜以下の小さな接触角が得られ、親水性の向上を通した汚れ防止効果が得られ好ましい。表面層膜厚が約0.01μm以上であると20゜以下の接触角が得られるのは、膜(表面層)が薄すぎることがないために、基材が大きな接触角をもっていても、この基材(タイル)に形成した表面層自体の接触角を呈することができるからだと考えられる。 In the three-component and four-component example tiles, since the surface layer contained SiO 2 which contributes to the improvement of hydrophilicity through the adsorption of hydroxyl groups as described above, the surface layer contained SiO 2. (Improved hydrophilicity) is required. The improvement in hydrophilicity in this case can be confirmed by the presence or absence of a low contact angle as described above, and the contact angle is preferably 20 ° or less. Considering FIG. 13 and FIG. 17 from this viewpoint, in the case of the baking-type three-component and four-component example tiles, if the thickness of the surface layer is about 0.01 μm or more, a small contact angle of 20 ° or less is obtained. Is obtained, and an effect of preventing contamination through improvement in hydrophilicity is obtained, which is preferable. When the surface layer thickness is about 0.01 μm or more, a contact angle of 20 ° or less is obtained because the film (surface layer) is not too thin, even if the substrate has a large contact angle. This is considered to be because the contact angle of the surface layer itself formed on the base material (tile) can be exhibited.

この図13、図17に示すように、表面層膜厚が約0.5μm以上であれば接触角は小さな値のままとなる。その一方、表面層膜厚が厚くなればなるほど表面層の密着面積当たり重量が増加するので、表面層膜厚が厚すぎると、基材と表面層との密着性の低下を来し表面層が剥離することがある。よって、表面層膜厚は、基材と表面層との密着性の維持の観点から、約3μm以下であることが好ましい。また、表面層膜厚が厚すぎると、表面層の下層には紫外線が全く浸透しなくなり光触媒としての機能を表面層全体で発揮できないことから、表面層膜厚は約3μm以下であることが好ましいともいえる。   As shown in FIGS. 13 and 17, when the thickness of the surface layer is about 0.5 μm or more, the contact angle remains small. On the other hand, as the surface layer thickness increases, the weight per contact area of the surface layer increases, so if the surface layer thickness is too thick, the adhesion between the base material and the surface layer decreases, and the surface layer becomes May peel off. Therefore, the thickness of the surface layer is preferably about 3 μm or less from the viewpoint of maintaining the adhesion between the substrate and the surface layer. When the thickness of the surface layer is too large, ultraviolet light does not penetrate into the lower layer of the surface layer at all, and the function as a photocatalyst cannot be exhibited by the entire surface layer. Therefore, the thickness of the surface layer is preferably about 3 μm or less. It can also be said.

そして、図14〜図16に示すように、上記のように定めた表面層膜厚範囲(約0.01〜約3μm)であれば、抗菌力、油分解力およびNO酸化力を確実に向上させることができ、好ましい。   Then, as shown in FIGS. 14 to 16, if the surface layer thickness is determined as described above (about 0.01 to about 3 μm), the antibacterial power, oil decomposition power, and NO oxidation power are surely improved. And is preferred.

上記の表面層膜厚の他に、次の表面性状についても調べた。   In addition to the above surface layer thickness, the following surface properties were examined.

紫外線が照射されると光触媒により励起電子が水酸ラジカルと共に生成される。よって、この励起電子により表面層で起きる現象を特定し、その様子を観察すれば、この励起電子の生成状態、即ち水酸ラジカル・OHの生成状態が判明する。第6、第7実施例の実施例タイルは、その表面層に、水酸基を吸着・保持するSiO2を含有することから、光触媒により生成された水酸ラジカル・OHはこのSiO2に保持される。従って、光触媒による励起電子の生成が多いほど生成した水酸ラジカル・OHの量が多くなり、結果としてSiO2の表面おける水酸基密度が高まり、水の接触角が小さくなって親水性が高まると考えられる。このため、表面層に硝酸銀溶液を付着させた状態で紫外線照射を行えば、表面層に付着した硝酸銀溶液における銀イオンの電荷はこの励起電気により変化し、呈色反応が起き、紫外線照射の前後で色差△Eが観察される。この色差△Eは、反応に関与する励起電子が多いほど大きくなるので、親水性の程度を示す指標となる。よって、以下のようにして色差△Eを観察することとした。 When irradiated with ultraviolet rays, excited electrons are generated together with hydroxyl radicals by a photocatalyst. Therefore, by specifying the phenomenon that occurs in the surface layer due to the excited electrons and observing the state, the state of generation of the excited electrons, that is, the state of generation of hydroxyl radicals / OH can be determined. In the tiles of the sixth and seventh embodiments, since the surface layer contains SiO 2 that adsorbs and retains hydroxyl groups, hydroxyl radicals / OH generated by the photocatalyst are retained in this SiO 2. . Therefore, it is considered that the larger the amount of excited electrons generated by the photocatalyst, the larger the amount of hydroxyl radicals / OH generated. As a result, the hydroxyl group density on the surface of SiO 2 increases, the contact angle of water decreases, and the hydrophilicity increases. Can be Therefore, if ultraviolet irradiation is performed with the silver nitrate solution adhered to the surface layer, the charge of silver ions in the silver nitrate solution adhered to the surface layer changes due to the excitation electricity, a color reaction occurs, and before and after ultraviolet irradiation. And a color difference ΔE is observed. Since the color difference ΔE increases as the number of excited electrons involved in the reaction increases, it becomes an index indicating the degree of hydrophilicity. Therefore, the color difference ΔE was observed as follows.

この色差△Eの測定には、呈色反応を呈する試薬として一般的な1%の硝酸銀溶液を用いた。この溶液に含まれる銀イオンは、光触媒により生成された励起電子(e-)と反応し銀として析出される。反応式は、以下の通りである。このように銀が析出することで、硝酸銀溶液の付着表面では、茶色或いは黒色に変色し、色差△Eが明確に得られる。 In the measurement of the color difference ΔE, a general 1% silver nitrate solution was used as a reagent that exhibits a color reaction. Silver ions contained in this solution react with excited electrons (e ) generated by the photocatalyst and are precipitated as silver. The reaction formula is as follows. By the precipitation of silver in this manner, the surface of the silver nitrate solution adheres to brown or black, and a color difference ΔE is clearly obtained.

Ag++e-→Ag↓ Ag + + e - → Ag ↓

よって、1%の硝酸銀溶液を塗料タイプの第6実施例(4成分)と第7実施例(3成分)の実施例タイルの表面層に付着させ、この状態で紫外線照射を行い、各タイルについて色差△Eを測定するととした。紫外線は、表面層上において1.2mW/cm2の強度となるように照射し、照射時間は5分間とした。そして、測定した色差△Eと、接触角、抗菌力、油分解力或いはNO酸化力との関係を調べた。その結果を図18〜図22に示す。なお、色差△Eの測定に際しては、タイル表面の残留水溶液をキムタオルで拭き取り、この状態でのタイル表面の銀呈色量と試験前(紫外線照射前)の銀呈色量との差を求めた。そして、銀呈色量の測定には、日本変色工業社の色差計ND300Aを用い、JISZ8729(1980)およびJISZ8730(1980)に準拠した。 Accordingly, a 1% silver nitrate solution is applied to the surface layer of the paint type tiles of the sixth embodiment (four components) and the seventh embodiment (three components), and in this state, ultraviolet irradiation is performed. The color difference ΔE was measured. Ultraviolet rays were irradiated on the surface layer so as to have an intensity of 1.2 mW / cm 2 , and the irradiation time was 5 minutes. Then, the relationship between the measured color difference ΔE and the contact angle, antibacterial power, oil decomposition power or NO oxidizing power was examined. The results are shown in FIGS. When measuring the color difference ΔE, the residual aqueous solution on the tile surface was wiped off with a Kim towel, and the difference between the silver color amount on the tile surface in this state and the silver color amount before the test (before ultraviolet irradiation) was determined. . Then, the measurement of the silver coloring amount was performed according to JISZ8729 (1980) and JISZ8730 (1980) using a color difference meter ND300A of Nippon Shokuhin Kogyo Co., Ltd.

図18〜図21は、4成分系の第6実施例の実施例タイル(塗料タイプ)についてのものである。そして、図18は色差△Eと明時接触角との関係を表すグラフであり、図19は色差△Eと抗菌力との関係を表すグラフであり、図20は表面層膜厚と油分解力との関係を表すグラフであり、図21は色差△EとNO酸化力との関係を表すグラフである。なお、この場合の抗菌力も、光触媒/アルミナ/シリカを含有した表面層を有するタイルが発揮する抗菌力を1として表した。図22は、3成分系の第7実施例の実施例タイル(塗料タイプ)における色差△Eと明時接触角との関係を表すグラフである。なお、4成分系の実施例タイルは、表面層にAgを含有するものとし、色差△Eが0〜60となるものについてまで調べた。この場合、色差△Eがゼロのタイルは、励起電子を生成することのない単なるタイル(塗料のみからなる表面層を有するに過ぎないタイル)である。   FIGS. 18 to 21 relate to the tile (paint type) of the sixth embodiment of the four-component system. FIG. 18 is a graph showing the relationship between the color difference ΔE and the light contact angle, FIG. 19 is a graph showing the relationship between the color difference ΔE and the antibacterial activity, and FIG. FIG. 21 is a graph showing the relationship between the color difference ΔE and the NO oxidizing power. In this case, the antibacterial activity of the tile having the surface layer containing the photocatalyst / alumina / silica is expressed as 1 as the antibacterial activity. FIG. 22 is a graph showing the relationship between the color difference ΔE and the light contact angle in the three-component system tile (paint type) of the seventh embodiment. The four-component example tiles were assumed to contain Ag in the surface layer, and the tiles having a color difference ΔE of 0 to 60 were examined. In this case, a tile having a color difference ΔE of zero is simply a tile that does not generate excited electrons (a tile having only a surface layer composed of only paint).

図18、図22から、色差△Eが1以上あれば、20゜以下の小さな接触角が得られ、親水性の向上を通した汚れ防止効果が得られ好ましい。そして、色差△Eが約10以上であれば接触角は小さな値のままとなる。その一方、光触媒の量が増えれば励起電子の生成は活発となるので、色差△Eは大きくなるが、光触媒以外の成分(Al23、SiO2若しくはこれらと上記の金属)の総量に対する光触媒の量が多くなり、光触媒量が増えるほど基材への密着性が低下し表面層の剥離が起きやすくなると考えられる。このため、色差△Eが50以下であれば、光触媒以外の成分の総量に対する光触媒の量が多すぎることがなく、表面層剥離を抑制する観点から好ましい。 18 and 22, when the color difference ΔE is 1 or more, a small contact angle of 20 ° or less can be obtained, and a stain prevention effect through improvement in hydrophilicity can be obtained, which is preferable. If the color difference ΔE is about 10 or more, the contact angle remains at a small value. Meanwhile, since the generation amount is Fuere if excited electrons of the photocatalyst becomes active, the color difference △ Although E increases, the photocatalyst to the total amount of components other than the photocatalyst (Al 2 O 3, SiO 2 or those with the above metal) It is considered that as the amount of the photocatalyst increases and the amount of the photocatalyst increases, the adhesion to the substrate decreases, and the peeling of the surface layer easily occurs. Therefore, when the color difference ΔE is 50 or less, the amount of the photocatalyst is not too large relative to the total amount of the components other than the photocatalyst, which is preferable from the viewpoint of suppressing the surface layer peeling.

そして、図19〜図21に示すように、上記のように定めた色差△Eの範囲(約1〜約50)であれば、抗菌力、油分解力およびNO酸化力を確実に向上させることができ、好ましい。   Then, as shown in FIGS. 19 to 21, if the color difference ΔE is in the range (about 1 to about 50) determined as described above, the antibacterial, oil-decomposing and NO-oxidizing powers can be reliably improved. Is preferred.

次に、TiO2の親水性の向上に寄与するSiO2又はAl23等の他成分(金属酸化物)の添加による超親水性機能の向上について説明する。まず、焼き付けタイプの実施例(第8実施例)から説明する。 Next, the improvement of the superhydrophilic function by the addition of another component (metal oxide) such as SiO 2 or Al 2 O 3 which contributes to the improvement of the hydrophilicity of TiO 2 will be described. First, a description will be given of a printing type embodiment (eighth embodiment).

1) 光触媒ならびに金属酸化物のゾルの調達;
光触媒性物質/
TiO2ゾル:平均粒子径約0.02μm(石原産業STS−11)又は平均粒子径約0.01μm(多木化学A−6L)
SnO2ゾル:平均粒子径約0.002μm(多木化学)
1) Procurement of photocatalyst and metal oxide sol;
Photocatalytic substance /
TiO 2 sol: average particle diameter of about 0.02 μm (Ishihara STS-11) or average particle diameter of about 0.01 μm (Taki Chemical A-6L)
SnO 2 sol: average particle size about 0.002 μm (Taki Chemical)

本第8実施例では、無害且つ化学的に安定で、かつ安価なアナターゼ型TiO2の他、SnO2ゾルを使用したが、他の光触媒性物質である結晶性TiO2、SrTiO3、ZnO、SiC、GaP、CdS、CdSe、MoS3、V25、WO3、SnO2、Bi25、Fe23を代替物質として用いる事ができる。 In the eighth embodiment, in addition to the harmless, chemically stable and inexpensive anatase TiO 2 , SnO 2 sol was used, but other photocatalytic substances such as crystalline TiO 2 , SrTiO 3 , ZnO, SiC, can be used GaP, CdS, CdSe, and MoS 3, V 2 O 5, WO 3, SnO 2, Bi 2 O 5, Fe 2 O 3 as an alternative material.

金属酸化物/
SiO2ゾル:平均粒子径約0.007〜約0.009μm(日産化学スノーテックスS)
Al23ゾル:平均粒子径約0.01μm×約0.1μm(日産化学アルミナゾル200・無定形)又は平均粒子径約0.01〜約0.02μm(日産化学アルミナゾル520・ベーマイト)
SiO2+K2Oゾル:(日産化学スノーテックスK・SiO2/K2Oモル比3.3〜4.0)
SiO2+LiO2ゾル:(日産化学リチウムシリケート35・SiO2/LiO2モル比3.5)
ZrO2ゾル:平均粒子径約0.07μm(日産化学NZS−30B)
Metal oxide /
SiO 2 sol: average particle size of about 0.007 to about 0.009 μm (Nissan Chemical Snowtex S)
Al 2 O 3 sol: average particle diameter of about 0.01 μm × about 0.1 μm (Nissan Chemical Alumina Sol 200, amorphous) or average particle diameter of about 0.01 to about 0.02 μm (Nissan Chemical Alumina Sol 520, boehmite)
SiO 2 + K 2 O sol: (Nissan Chemical Snowtex K · SiO 2 / K 2 O molar ratio 3.3 to 4.0)
SiO 2 + LiO 2 sol: (Nissan Chemical Lithium Silicate 35, SiO 2 / LiO 2 molar ratio 3.5)
ZrO 2 sol: average particle size about 0.07 μm (Nissan Chemical NZS-30B)

上記のゾルはすべて市販品を用いたが、出発原料として金属のアルコキシドに塩酸またはエチルアミンのような加水分解抑制剤を添加し、エタノールやプロパノールのようなアルコールで希釈した後、部分的に加水分解を進行、又は完全に加水分解を進行させた液を用いても良い。たとえばチタンのアルコキシドであればテトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラn−プロポキシチタン、テトラブトキシチタン、テトラメトキシチタンなどを挙げる事ができる。またその他の有機金属化合物(キレート、アセテート)、TiCl4、Ti(SO42のような無機金属化合物を出発原料とする事も可能である。 All the above sols were commercially available, but as a starting material, a hydrolysis inhibitor such as hydrochloric acid or ethylamine was added to the metal alkoxide, diluted with an alcohol such as ethanol or propanol, and then partially hydrolyzed. Or a solution in which hydrolysis has completely proceeded. For example, in the case of titanium alkoxide, tetraethoxytitanium, tetraisopropoxytitanium, tetra-n-propoxytitanium, tetrabutoxytitanium, tetramethoxytitanium and the like can be mentioned. In addition, other organic metal compounds (chelates and acetates), and inorganic metal compounds such as TiCl 4 and Ti (SO 4 ) 2 can be used as starting materials.

2) 親水性付与材の調整;
前記光触媒性物質と金属酸化物のゾルの混合は固形分の濃度が0.4重量%の濃度となるようにあらかじめ希釈し、後述の表5に示す比率で各ゾルを混合し、充分に撹拌した。混合後の固形分重量比は使用した各ゾルの液重量比となる。
2) Adjustment of hydrophilicity imparting material;
The sol of the photocatalytic substance and the metal oxide is diluted in advance so that the concentration of the solid content is 0.4% by weight, and the respective sols are mixed at a ratio shown in Table 5 described below and sufficiently stirred. did. The solid content weight ratio after mixing is the liquid weight ratio of each sol used.

3) 親水性発揮タイルの作製;
施釉タイル(TOTO製AB06E11)を基材として用意し、このタイルの表面に所定量の上記混合ゾルをその膜厚が約0.5μmとなるようにスプレー塗布した。これをRHK(ローラーハースキルン)で最高温度約700℃〜900℃、焼成時間60分で焼成し、第8実施例タイルを製造した。この第8実施例タイルでは、スプレー塗布を行ったが、コーティング方法としてフローコーティング、スピンコーティング、ディップコーティング、ロールコーティング、刷毛塗り、その他のコーティング方法が使用可能である。また、この第8実施例では基材としてタイルを用いたが、その他に金属、セラミックス、陶磁器、ガラス、プラスチックス、木、石、セメント、コンクリートまたはそれらの組み合わせ、それらの積層体を使用する事が可能である。なお、この第8実施例は、使用するゾルが上記のゾルの調達で述べたものであることから、光触媒と、アルミナで代表される両性或いは塩基性若しくは酸性金属酸化物と、シリカ等の第4実施例で述べたその他の化合物(酸化物)とを、組み合わせた2成分系、3成分系のものである。もっとも、後述の表5に示すように、1成分で複数種の化合物(金属酸化物)を用いる場合もある。
3) Preparation of tiles exhibiting hydrophilicity;
A glazed tile (AB06E11 made by TOTO) was prepared as a base material, and a predetermined amount of the mixed sol was spray-coated on the surface of the tile so as to have a film thickness of about 0.5 μm. This was fired at a maximum temperature of about 700 ° C. to 900 ° C. for 60 minutes in an RHK (roller hearth kiln) to produce an eighth example tile. In the tile of the eighth embodiment, spray coating was performed. However, as a coating method, flow coating, spin coating, dip coating, roll coating, brush coating, and other coating methods can be used. In the eighth embodiment, a tile is used as a base material. In addition, a metal, ceramics, ceramics, glass, plastics, wood, stone, cement, concrete, a combination thereof, or a laminate thereof is used. Is possible. In the eighth embodiment, since the sol to be used is the one described in the above-mentioned procurement of the sol, a photocatalyst, an amphoteric or basic or acidic metal oxide represented by alumina, and a second It is a two-component or three-component system in which other compounds (oxides) described in the fourth embodiment are combined. However, as shown in Table 5 below, a plurality of compounds (metal oxides) may be used as one component in some cases.

4) 評価;
親水性の評価は水の静止接触角で評価した。まず、試験タイル(第8実施例タイルおよび比較例タイル)を紫外線強度約1.5mW/cm2のBLB蛍光灯(三共電気製ブラックライトランプ、FL20BLB)で24時間照射した後、水との接触角を測定した。その後、72時間遮光保存(暗所保存)し、再度、水との接触角を測定した。結果を前記表に示す。また、膜強度をモース硬度を用いて評価した。結果を表5に示す。
4) Evaluation;
The hydrophilicity was evaluated by the static contact angle of water. First, the test tiles (the eighth example tile and the comparative example tile) were irradiated with a BLB fluorescent lamp (black light lamp manufactured by Sankyo Electric Co., Ltd., FL20BLB) having an ultraviolet intensity of about 1.5 mW / cm 2 for 24 hours, and then contacted with water. The corner was measured. After that, it was stored for 72 hours in a light-shielded state (stored in a dark place), and the contact angle with water was measured again. The results are shown in the above table. The film strength was evaluated using Mohs hardness. Table 5 shows the results.

Figure 2004290974
Figure 2004290974

この表5のNo.2〜No.14から、紫外線照射による親水化ではTiO2/(TiO2+SiO2+Al23)≧0.4の範囲では水との接触角が10度以下となり充分な親水化がなされている事が判る。また、暗所保存後はTiO2の量が同量ならAl23の添加量が多いほど親水性が高い状態で維持されている事が判る。また、SiO2を添加する事により、またその添加量を多くする事により硬度が上昇する事が判る。これらのことから、光触媒(TiO2)にSiO2およびAl23を添加する事で、光触媒単体よりも光照射下での親水性が向上し、また暗所下での親水性の維持力も向上し、さらに膜硬度と緻密性の向上も確認された。この効果のうち、この実施例で示したゾルを用いた場合には、親水性の向上は主としてAl23の添加によってもたらされ、膜硬度の向上はSiO2の添加によってもたらされると考えられる。なお、表4のNo.1は、上記の施釉タイルについての結果であり、No.2は、光触媒のみのタイル(比較例タイル)についての結果である。 In Table 5 No. 2-No. From FIG. 14, it can be seen that in the hydrophilicity by ultraviolet irradiation, the contact angle with water is 10 degrees or less in the range of TiO 2 / (TiO 2 + SiO 2 + Al 2 O 3 ) ≧ 0.4, and sufficient hydrophilicity is achieved. . In addition, after storage in a dark place, if the amount of TiO 2 is the same, it can be seen that the higher the amount of Al 2 O 3 added, the higher the hydrophilicity is maintained. It is also found that the hardness increases by adding SiO 2 and by increasing the amount of SiO 2 added. From these facts, by adding SiO 2 and Al 2 O 3 to the photocatalyst (TiO 2 ), the hydrophilicity under light irradiation is improved as compared with the photocatalyst alone, and the hydrophilicity maintaining power in a dark place is also improved. It was also confirmed that the film hardness and the density were improved. Among these effects, when the sol shown in this example is used, it is considered that the improvement in hydrophilicity is mainly brought about by the addition of Al 2 O 3 , and the improvement in film hardness is brought about by the addition of SiO 2. Can be Note that, in Table 4, No. No. 1 is the result of the above glazed tile, No. 2 is a result about the tile only of a photocatalyst (comparative example tile).

表5のNo.15〜No.18は同様の試験を行ったものだが、SiO2の一部をK2Oに置き換えたものである。この結果も同様にSiO2、K2O、Al23の添加により親水性機能の向上と膜硬度の上昇が焼成温度が約700度〜約800度の範囲で達成されている。またNo.19はSiO2の一部をLiO2で置き換えた試験であるがこれも同様に親水性機能と膜硬度の向上が達成されている。 No. 5 in Table 5. 15-No. No. 18 was obtained by performing the same test, except that a part of SiO 2 was replaced with K 2 O. Similarly, the results show that the addition of SiO 2 , K 2 O, and Al 2 O 3 achieves an improvement in the hydrophilicity function and an increase in the film hardness in a firing temperature range of about 700 to about 800 degrees. No. Reference numeral 19 denotes a test in which a part of SiO 2 was replaced with LiO 2 , which also achieved improvement in hydrophilicity and film hardness.

No.17とNo.18はアルミナゾルの原料形状について検討を行ったものであるが、無定形で羽毛状組織であるアルミナゾルを使用する事で更に親水性機能の向上が確認された。これは親水性機能を向上させるためには、粒子状であるよりも親水基の多い組織であるほうが特に効果が高いと考えられる。   No. 17 and No. No. 18 examined the raw material shape of the alumina sol, and it was confirmed that the use of alumina sol having an amorphous and feather-like structure further improved the hydrophilicity function. It is considered that a tissue having more hydrophilic groups than a particle-like structure is particularly effective in improving the hydrophilic function.

No.20はTiO2にZrO2を添加した場合の結果である。これからZrO2でも親水性向上に効果がある事がわかった。 No. 20 shows the result when ZrO 2 is added to TiO 2 . This indicates that ZrO 2 is also effective in improving hydrophilicity.

No.21とNo.22は光触媒としてSnO2を使用した試験の結果である。SnO2単体でも親水化効果が見られ、さらにAl23を添加する事で親水性の向上が確認できた。この時膜硬度の低下はなく、SnO2がそれ自身バインダーとしての機能も持つ事が確認された。 No. 21 and no. 22 shows the result of a test using SnO 2 as a photocatalyst. Even with SnO 2 alone, a hydrophilizing effect was observed, and improvement of hydrophilicity was confirmed by adding Al 2 O 3 . At this time, there was no decrease in film hardness, and it was confirmed that SnO 2 itself also had a function as a binder.

また、No.3〜No.14から、Al23添加量が増すほど、接触角が小さくなり、親水性が向上する。よって、Al23添加量を調整することで、親水性の程度を変更することができる。そして、表2の結果から、Cu、Ag、Pd、Fe等の金属の光触媒への担持量を調整することで、TiO2の分解力を変更することができることを勘案すると、Al23添加量調整と上記の金属の担持量調整を行うことで、親水性性能と分解力(分解性能)のバランスを調整できる。この結果、強力な分解力を必要とする場合には、親水性を光触媒で発揮できる程度と同程度以上に維持しつつ、この必要とされる強力な分解力を発揮することができるといえる。 No. 3-No. From 14, it can be seen that as the amount of Al 2 O 3 added increases, the contact angle decreases and the hydrophilicity improves. Therefore, the degree of hydrophilicity can be changed by adjusting the amount of Al 2 O 3 added. From the results in Table 2, considering that the decomposition power of TiO 2 can be changed by adjusting the amount of the metal such as Cu, Ag, Pd, and Fe supported on the photocatalyst, the addition of Al 2 O 3 is considered. By adjusting the amount and the amount of the metal carried, the balance between hydrophilicity performance and decomposition power (decomposition performance) can be adjusted. As a result, when a strong decomposing power is required, it can be said that the required strong decomposing power can be exerted while maintaining the hydrophilicity at the same level as that which can be exhibited by the photocatalyst.

このように親水性性能と分解性能を兼備させると、次のような利点がある。親水性に基づく汚れ除去と、分解性能に基づく汚れ除去という2段階のプロセスにより、付着汚れの除去効率の格段の向上と、除去スピードの向上を図ることができる。この場合、汚れの種類によっては、親水性に基づく汚れ除去後に残された僅かな汚れの付着強度が高いこともあり得るが、上記の金属の担持量調整を経た分解力向上により、このような付着強度が高い僅かな汚れも除去できる。更には、このように汚れが除去されることから光触媒への光を遮蔽することがなくなって、光触媒に照射される光量を増すことができる。よって、親水性に基づく汚れ除去と分解性能に基づく汚れ除去とを極めて効率よく持続することができる。   Combining hydrophilicity and decomposition performance in this way has the following advantages. By a two-step process of removing stains based on hydrophilicity and removing stains based on decomposition performance, it is possible to significantly improve the efficiency of removing attached stains and improve the removal speed. In this case, depending on the type of the stain, the adhesion strength of the slight stain left after the removal of the stain based on the hydrophilicity may be high. Even small stains with high adhesion strength can be removed. Further, since the dirt is removed as described above, the light to the photocatalyst is not blocked, and the amount of light applied to the photocatalyst can be increased. Therefore, the stain removal based on the hydrophilicity and the stain removal based on the decomposition performance can be maintained extremely efficiently.

以上総括すると、光触媒にSiO2、Al23、ZrO2を添加することで、光照射下接触角と暗所保持後の親水性維持力が向上する事がわかった。この効果は、これらの物質の親水性によりもたらされるものと考えられるが、物質の親水性を示す指標として湿潤熱が挙げられ、光触媒として好ましいTiO2の湿潤熱はアナターゼ型で320〜512×10-3Jm-2、ルチル型で293〜645×10-3Jm-2である。このことから、500×10-3Jm-2以上の湿潤熱をもつ化合物であることが好ましく、上記3種類の金属酸化物のほかにGeO2、ThO2、ZnOが挙げられる。これらの金属酸化物は結晶構造を持つものばかりでなく、無定形のものでもよくその粒子径の範囲は0.1μm以下である事が分かった。また、SiO2を添加する事で膜硬度が向上する事がわかった。SiO2の添加量の一部をK2OあるいはLiO2にする事で焼成温度が低くても膜硬度を向上させる事ができた。特に上記の効果が期待できる範囲として、TiO2/(親水性付与調整剤の全固形分量)≧0.5、SiO2/(親水性付与調整剤の全固形分量)≦0.5の条件を満たす場合である。 In summary, it has been found that the addition of SiO 2 , Al 2 O 3 , and ZrO 2 to the photocatalyst improves the contact angle under light irradiation and the ability to maintain hydrophilicity after holding in a dark place. This effect is believed to be caused by the hydrophilic nature of these substances, wet heat can be mentioned as an index indicating the hydrophilicity of the material, heat of wetting preferred TiO 2 as a photocatalyst is anatase type three hundred and twenty to five hundred and twelve × 10 -3 Jm -2, is 293~645 × 10 -3 Jm -2 rutile. For this reason, the compound is preferably a compound having a heat of wetting of 500 × 10 −3 Jm −2 or more, and includes GeO 2 , ThO 2 , and ZnO in addition to the above three types of metal oxides. It has been found that these metal oxides have not only a crystalline structure but also an amorphous one, and the particle size range is 0.1 μm or less. It was also found that the film hardness was improved by adding SiO 2 . By making K 2 O or LiO 2 a part of the added amount of SiO 2, the film hardness could be improved even at a low firing temperature. In particular, as the range in which the above effects can be expected, the conditions of TiO 2 / (total solid content of hydrophilicity-imparting modifier) ≧ 0.5 and SiO 2 / (total solid content of hydrophilicity-imparting modifier) ≦ 0.5 are set. This is the case.

次に、TiO2の親水性の向上に寄与するSiO2又はAl23等の他成分(金属酸化物)の添加による超親水性機能の向上並びに他の機能の向上(膜硬度向上)の有無を、塗料タイプの実施例(第9実施例)について説明する。 Next, the addition of another component (metal oxide) such as SiO 2 or Al 2 O 3, which contributes to the improvement of the hydrophilicity of TiO 2 , improves the superhydrophilic function and improves other functions (film hardness). The presence / absence will be described for a paint type embodiment (ninth embodiment).

1) 光触媒ならびに金属酸化物のゾルの調達;
光触媒性物質/
TiO2ゾル:(日産化学TA−15)
なお、この第9実施例でも、無害且つ化学的に安定で、かつ安価なアナターゼ型TiO2の他、SnO2ゾルを使用したが、他の光触媒性物質である結晶性TiO2、SrTiO3、ZnO、SiC、GaP、CdS、CdSe、MoS3、V25、WO3、SnO2、Bi25、Fe23を代替物質として用いる事ができる。
1) Procurement of photocatalyst and metal oxide sol;
Photocatalytic substance /
TiO 2 sol: (Nissan Chemical TA-15)
In the ninth embodiment, SnO 2 sol was used in addition to harmless, chemically stable and inexpensive anatase TiO 2 , but other photocatalytic substances such as crystalline TiO 2 , SrTiO 3 , ZnO, SiC, may be used GaP, CdS, CdSe, and MoS 3, V 2 O 5, WO 3, SnO 2, Bi 2 O 5, Fe 2 O 3 as an alternative material.

金属酸化物/
SiO2ゾル:(日本合成ゴム製グラスカT2202)
Al23ゾル:平均粒子径約0.01〜約0.02μm(日産化学アルミナゾル520・ベーマイト)
Metal oxide /
SiO 2 sol: (Glaska T2202 made by Japan Synthetic Rubber)
Al 2 O 3 sol: average particle size of about 0.01 to about 0.02 μm (Nissan Chemical Alumina Sol 520 Boehmite)

SiO2は市販品を用いたが、シリコーン(オルガノポリシロキサン)またはシリコーンの前駆体からなる塗膜形成要素を用いる事が可能である。また、TiO2およびAl23ゾルについても、市販品を用いたが、上記した第8実施例と同様、出発原料として金属のアルコキシドに塩酸またはエチルアミンのような加水分解抑制剤を添加する等の既述した工程を経て、これらゾルを用意する事も可能である。 Although a commercial product was used for SiO 2, it is possible to use a film-forming element composed of silicone (organopolysiloxane) or a precursor of silicone. Commercially available TiO 2 and Al 2 O 3 sols were also used, but as in the above-described eighth embodiment, a hydrolysis inhibitor such as hydrochloric acid or ethylamine was added to a metal alkoxide as a starting material. It is also possible to prepare these sols through the above-mentioned steps.

2) 親水性付与材の調整;
上記原料を一定比で混合した後、エタノールで3倍に希釈し、コーティング液とした。作製したコーティング液の成分比は、次の表6に示す。
2) Adjustment of hydrophilicity imparting material;
After mixing the above raw materials at a fixed ratio, the mixture was diluted three times with ethanol to obtain a coating liquid. The composition ratio of the prepared coating liquid is shown in Table 6 below.

Figure 2004290974
Figure 2004290974

3) 親水性発揮タイルの作製;
上記の第8実施例と同様、施釉タイルを基材として用意し、スピンコーティング法でコーティングし、150度で30分加熱し、塗膜を硬化した。この第9実施例では、スピンコーティングを行ったが、コーティング方法としてフローコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティング、ロールコーティング、刷毛塗り、その他のコーティング方法が使用可能である。また、この第9実施例でも、タイルのほか、金属、セラミックス、陶磁器、ガラス、プラスチックス、木、石、セメント、コンクリートまたはそれらの組み合わせ、それらの積層体を基材として使用する事が可能である。なお、この第9実施例も、使用するゾルが上記のゾルの調達で述べたものであること、および表5に示す成分がTiO2、SiO2又はAl23であることから、光触媒と、アルミナで代表される両性或いは塩基性若しくは酸性金属酸化物と、シリカ等の第4実施例で述べたその他の化合物(酸化物)とを、組み合わせた2成分系、3成分系のものである。
3) Preparation of tiles exhibiting hydrophilicity;
As in the eighth embodiment, a glazed tile was prepared as a base material, coated by a spin coating method, and heated at 150 ° C. for 30 minutes to cure the coating film. In the ninth embodiment, spin coating is performed, but flow coating, spray coating, dip coating, roll coating, brush coating, and other coating methods can be used as the coating method. Also in this ninth embodiment, in addition to tiles, metal, ceramics, ceramics, glass, plastics, wood, stone, cement, concrete or a combination thereof, or a laminate thereof can be used as a base material. is there. In the ninth embodiment, the photocatalyst was used because the sol to be used was the one described in the procurement of the above sol and the components shown in Table 5 were TiO 2 , SiO 2 or Al 2 O 3. A two-component or three-component system obtained by combining an amphoteric, basic or acidic metal oxide represented by alumina, and other compounds (oxides) such as silica described in the fourth embodiment. .

4) 評価;
膜硬度については、鉛筆硬度試験(JISK5400塗料一般試験)を試験タイル(第9実施例タイルおよび比較例タイル)に実施した。その結果を表7に示す。また、親水性については、上記の第8実施例と同様、水の静止接触角を、試験タイル(第9実施例タイルおよび比較例タイル)について測定した。その結果を表8に示す。この場合の紫外線強度は約1.2mW/cm2、照射時間は12時間とした。
4) Evaluation;
Regarding film hardness, a pencil hardness test (JISK5400 paint general test) was performed on test tiles (ninth example tile and comparative example tile). Table 7 shows the results. As for the hydrophilicity, the static contact angle of water was measured for the test tiles (the ninth example tile and the comparative example tile) in the same manner as in the eighth example. Table 8 shows the results. In this case, the ultraviolet intensity was about 1.2 mW / cm 2 , and the irradiation time was 12 hours.

Figure 2004290974
Figure 2004290974

Figure 2004290974
Figure 2004290974

この表7から、SiO2/TiO2が0.1以下のものは、バインダ(SiO2ゾル)不足で、膜強度の低下を来すことが判明した。また、表8から、SiO2/TiO2が1/5〜2の範囲において、Al23/TiO2が1/12〜2であれば、アルミナ添加による親水速度向上の効果が発現することが判明した。この効果も、第8実施例で述べたように、Al23の親水性によりもたらされるものと考えられるが、物質の親水性を示す指標として湿潤熱が挙げられ、光触媒として好ましいTiO2の湿潤熱はアナターゼ型で320〜512×10-3Jm-2、ルチル型で293〜645×10-3Jm-2である。このことから、500×10-3Jm-2以上の湿潤熱をもつ化合物であることが好ましく、この実施例であっても、ZrO2、GeO2、ThO2、ZnOが挙げられる。これらの金属酸化物は結晶構造を持つものばかりでなく、無定形のものでもよい。 From Table 7, it was found that those having a ratio of SiO 2 / TiO 2 of 0.1 or less were insufficient in binder (SiO 2 sol), resulting in a decrease in film strength. Also, from Table 8, it can be seen that, when SiO 2 / TiO 2 is in the range of 1/5 to 2 and Al 2 O 3 / TiO 2 is in the range of 1/12 to 2, the effect of improving the hydrophilic speed by adding alumina is exhibited. There was found. This effect, as mentioned in the eighth embodiment, but are considered to be caused by the hydrophilicity of Al 2 O 3, wet heat can be mentioned as an index indicating the hydrophilicity of the material, preferred TiO 2 as a photocatalyst heat of wetting in anatase 320~512 × 10 -3 Jm -2, is 293~645 × 10 -3 Jm -2 rutile. For this reason, it is preferable that the compound has a heat of wetting of 500 × 10 −3 Jm −2 or more, and even in this example, ZrO 2 , GeO 2 , ThO 2 , and ZnO are mentioned. These metal oxides may be not only those having a crystal structure but also amorphous ones.

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記の実施例や実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention. is there.

例えば、銅やその酸化物等の粒子を固着して抗菌機能の補充が可能なタイルを製造するに当たっては、Ti/Alゾルのタイル表面への塗布並びに焼成を経て予め光触媒配合物からなる表面層を有するタイルを製造し、そのタイルの表面層に改めて第3のゾルを塗布して焼成しても良い。   For example, in producing a tile capable of replenishing the antibacterial function by fixing particles such as copper and oxides thereof, a Ti / Al sol is applied to the tile surface and baked beforehand to form a surface layer composed of a photocatalyst compound. May be manufactured, and the third sol may be applied again to the surface layer of the tile and fired.

光触媒である二酸化チタンで窒素酸化物を酸化する際に、この二酸化チタンと共にアルミナを配合した場合における触媒反応の進行の様子と、触媒反応の中間生成物のアルミナによる結合の様子を模式的に示す説明図。When oxidizing nitrogen oxides with titanium dioxide as a photocatalyst, the state of progress of the catalytic reaction when alumina is blended with this titanium dioxide and the state of bonding of the intermediate product of the catalytic reaction by alumina are schematically shown. FIG. 光触媒である二酸化チタンで硫黄酸化物を酸化する際に、この二酸化チタンと共にアルミナを配合した場合における触媒反応の中間生成物のアルミナによる結合の様子を模式的に示す説明図。FIG. 4 is an explanatory view schematically showing a state of bonding of an intermediate product of a catalytic reaction by alumina when alumina is blended with titanium dioxide when oxidizing sulfur oxides with titanium dioxide as a photocatalyst. 光触媒である二酸化チタンで一酸化炭素を酸化する際に、この二酸化チタンと共にアルミナを配合した場合における触媒反応の中間生成物のアルミナによる結合の様子を模式的に示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing a state of bonding of an intermediate product of a catalytic reaction by alumina when alumina is blended with titanium dioxide when carbon monoxide is oxidized by titanium dioxide as a photocatalyst. 本発明の第1実施例における実施例タイルによる窒素酸化物の削減効果の測定に用いた試験装置の概略構成図。The schematic block diagram of the test apparatus used for the measurement of the nitrogen oxide reduction effect by the example tile in the 1st Example of this invention. 第1実施例における実施例タイルによる窒素酸化物の削減効果の結果を示すグラフ。7 is a graph showing a result of a nitrogen oxide reduction effect of the example tile in the first example. 第1実施例における実施例タイルによるアンモニアの削減効果を説明するためグラフGraph for explaining the effect of reducing ammonia by the example tile in the first example. 第1実施例における実施例タイルによる二酸化硫黄の削減効果を説明するためグラフ。7 is a graph for explaining the effect of reducing sulfur dioxide by the example tile in the first example. 第1実施例における実施例タイルによる窒素酸化物の削減効果の結果を示すグラフ。7 is a graph showing a result of a nitrogen oxide reduction effect of the example tile in the first example. 第1実施例における実施例タイルによる窒素酸化物の削減効果の結果を示すグラフ。7 is a graph showing a result of a nitrogen oxide reduction effect of the example tile in the first example. 本発明の第3実施例における実施例タイルが果たす抗菌効果の結果を示すグラフ。9 is a graph showing the results of the antibacterial effect of the example tile according to the third example of the present invention. 4成分系の第6実施例の実施例タイル(焼き付けタイプ)において担持した金属の重量をc、TiO2の重量をdと表した場合のc/d(金属配合比)と抗菌力との関係を示すグラフ。Relationship between c / d (metal compounding ratio) and antimicrobial activity when the weight of the metal carried on the tile (baked type) of the sixth embodiment of the four-component system is represented by c and the weight of TiO 2 is represented by d A graph showing. 4成分系の第6実施例の実施例タイル(塗料タイプ)において担持した金属の重量をc、TiO2の重量をdと表した場合のc/d(金属配合比)と抗菌力との関係を示すグラフ。4 relationship component sixth the weight of the example tiles metal carrying in (paint type) of Example c of, c / d (metal formulation ratio) when the weight of TiO 2 was expressed as d and the antimicrobial activity A graph showing. 4成分系の第6実施例の実施例タイル(焼き付けタイプ)における表面層膜厚と明時接触角との関係を表すグラフ。13 is a graph showing the relationship between the surface layer thickness and the light contact angle in a four-component tile (baked type) of Example 6 of Example 6; 4成分系の第6実施例の実施例タイル(焼き付けタイプ)における表面層膜厚と抗菌力との関係を表すグラフ。13 is a graph showing the relationship between the surface layer thickness and the antibacterial activity of the four-component tile (baked type) of the sixth example of the sixth example. 4成分系の第6実施例の実施例タイル(焼き付けタイプ)における表面層膜厚と油分解力との関係を表すグラフ。13 is a graph showing the relationship between the surface layer film thickness and the oil decomposition power in the example tile (baked type) of the sixth example of the four-component system. 4成分系の第6実施例の実施例タイル(焼き付けタイプ)における表面層膜厚とNO酸化力との関係を表すグラフ。13 is a graph showing the relationship between the thickness of the surface layer and the NO oxidizing power in the example tile (baked type) of the sixth example of the four-component system. 3成分系の第7実施例の実施例タイル(焼き付けタイプ)における表面層膜厚と明時接触角との関係を表すグラフ。13 is a graph showing the relationship between the surface layer thickness and the bright contact angle in the example tile (baked type) of the seventh example of the three-component system. 4成分系の第6実施例の実施例タイル(塗料タイプ)における色差△Eと明時接触角との関係を表すグラフ。16 is a graph showing the relationship between the color difference ΔE and the light contact angle in the example tile (paint type) of the sixth example of the four-component system. 4成分系の第6実施例の実施例タイル(塗料タイプ)における色差△Eと抗菌力との関係を表すグラフ。14 is a graph showing the relationship between the color difference ΔE and the antibacterial activity of the four-component tile (paint type) of the sixth embodiment. 4成分系の第6実施例の実施例タイル(塗料タイプ)における色差△Eと油分解力との関係を表すグラフ。13 is a graph showing the relationship between the color difference ΔE and the oil decomposition power in the example tile (paint type) of the sixth example of the four-component system. 4成分系の第6実施例の実施例タイル(塗料タイプ)における色差△EとNO酸化力との関係を表すグラフ。13 is a graph showing the relationship between the color difference ΔE and the NO oxidizing power in the example tile (paint type) of the sixth example of the four-component system. 3成分系の第7実施例の実施例タイル(塗料タイプ)における色差△Eと明時接触角との関係を表すグラフ。13 is a graph showing the relationship between the color difference ΔE and the light contact angle in a three-component tile (paint type) of the seventh embodiment of the seventh embodiment.

符号の説明Explanation of reference numerals

10 ガラスセル
12 ボンベ
14 エアーポンプ
15 湿度調整器
16 流量調整バルブ
18 NOxセンサ
20 ランプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Glass cell 12 Cylinder 14 Air pump 15 Humidity adjuster 16 Flow control valve 18 NOx sensor 20 Lamp

Claims (38)

光の照射を受けると触媒として機能する光触媒と他の化合物が配合された光触媒配合物であって、
前記他の化合物は、
前記光触媒が関与する触媒反応に供される被反応物が該触媒反応を受けて化学変化し該被反応物の構造と前記触媒反応とで規定される最終生成物に変遷する場合、前記光触媒との共存下で、前記被反応物から前記最終生成物への変遷程度を高めるよう機能する化合物である
ことを特徴とする光触媒配合物。
A photocatalyst compound comprising a photocatalyst functioning as a catalyst when irradiated with light and another compound,
The other compound is
When the reactant subjected to a catalytic reaction involving the photocatalyst undergoes the catalytic reaction and undergoes a chemical change and changes to a final product defined by the structure of the reactant and the catalytic reaction, the photocatalyst and A photocatalyst compound, which is a compound that functions to enhance the degree of transition from the reactant to the final product in the presence of
請求項1記載の光触媒配合配合物であって、
前記他の化合物は、
前記被反応物或いは前記被反応物が前記触媒反応を受けて前記最終生成物に変遷する以前に生成される中間生成物と化学的に結合する化合物である、光触媒配合物。
A photocatalyst formulation according to claim 1,
The other compound is
A photocatalyst formulation, wherein the reactant or a compound that chemically reacts with an intermediate product generated before the reactant undergoes the catalytic reaction and transforms into the final product.
請求項1又は請求項2記載の光触媒配合物であって、
前記光触媒は、照射された光のエネルギにより励起電子と正孔を生成し、触媒表面での酸素と水分の存在下で前記励起電子と正孔により活性酸素種を生成する光触媒である、光触媒配合物。
A photocatalyst formulation according to claim 1 or claim 2,
The photocatalyst is a photocatalyst that generates excited electrons and holes by the energy of irradiated light and generates active oxygen species by the excited electrons and holes in the presence of oxygen and moisture on the catalyst surface. object.
請求項3記載の光触媒配合物であって、
前記他の化合物は、前記活性酸素種に基づく前記触媒反応に供される前記被反応物或いは前記中間生成物と化学的に結合する両性金属酸化物、塩基性金属酸化物又は酸性金属酸化物の少なくとも一の金属酸化物である、光触媒配合物。
A photocatalyst formulation according to claim 3, wherein
The other compound is an amphoteric metal oxide, a basic metal oxide or an acidic metal oxide chemically bonded to the reactant or the intermediate product subjected to the catalytic reaction based on the active oxygen species. A photocatalyst formulation that is at least one metal oxide.
請求項4記載の光触媒配合物であって、
前記他の化合物としての前記両性金属酸化物は、Al23、ZnO、SnO、SnO2 から選ばれた少なくとも一の金属酸化物であり、前記塩基性金属酸化物は、SrO、BaO、MgO、CaO、Rb2O 、Na2O 、K2O から選ばれた少なくとも一の金属酸化物であり、前記酸性金属酸化物は、P25ある、光触媒配合物。
A photocatalyst formulation according to claim 4, wherein
The amphoteric metal oxide as the other compound is at least one metal oxide selected from Al 2 O 3 , ZnO, SnO, and SnO 2 , and the basic metal oxide is SrO, BaO, MgO , CaO, a Rb 2 O, Na 2 O, at least one metal oxide selected from K 2 O, the acidic metal oxide is P 2 O 5, photocatalyst formulation.
請求項2ないし請求項5いずれか記載の光触媒配合物であって、
前記他の化合物は、その重量をa、前記光触媒の重量をbと表した場合、a/(a+b)が約0.0001〜0.8となるように配合されている、光触媒配合物。
A photocatalyst formulation according to any one of claims 2 to 5, wherein
The photocatalyst composition, wherein the other compound is formulated such that a / (a + b) is about 0.0001 to 0.8 when the weight is represented by a and the weight of the photocatalyst is represented by b.
請求項2ないし請求項6のいずれか記載の光触媒配合物であって、
前記光触媒と前記他の化合物とは、約0.005〜0.5μmの粒径範囲で調整されて配合されている、光触媒配合物。
The photocatalyst composition according to any one of claims 2 to 6, wherein
A photocatalyst composition, wherein the photocatalyst and the other compound are adjusted and blended in a particle size range of about 0.005 to 0.5 μm.
請求項1ないし請求項7いずれか記載の光触媒配合物であって、
前記光触媒と前記他の化合物に加え、水酸基を化学吸着する性質を有する化合物を第3の成分として配合して備え、
前記水酸基を前記光触媒および前記第3の成分としての化合物の表面に化学吸着して保持し、該保持された水酸基により親水性を発揮する、光触媒配合物。
A photocatalyst formulation according to any one of claims 1 to 7, wherein
In addition to the photocatalyst and the other compound, a compound having a property of chemically adsorbing a hydroxyl group is provided as a third component,
A photocatalyst formulation, wherein the hydroxyl group is chemically adsorbed and retained on the surface of the photocatalyst and the compound as the third component, and the retained hydroxyl group exhibits hydrophilicity.
請求項8記載の光触媒配合物であって、
前記第3の成分としての化合物は、前記光触媒が有する湿潤熱と同程度以上の湿潤熱を有する化合物である、光触媒配合物。
A photocatalyst formulation according to claim 8, wherein
The compound as the third component is a compound having a heat of wetting equal to or higher than that of the photocatalyst.
請求項9記載の光触媒配合物であって、
前記第3の成分としての化合物は、SiO2 ,Al23,ZrO2 ,GeO2,ThO2 ,ZnOから選ばれた少なくとも一の金属酸化物である、光触媒配合物。
A photocatalyst formulation according to claim 9, wherein
The photocatalyst composition, wherein the compound as the third component is at least one metal oxide selected from SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , GeO 2 , ThO 2 , and ZnO.
請求項8ないし請求項10いずれか記載の光触媒配合物であって、
前記光触媒と前記他の化合物および前記第3の成分としての化合物に加え、抗菌性を発揮する金属を第4の成分として配合して備え、
前記第4の成分としての金属は前記光触媒に担持されている、光触媒配合物。
The photocatalyst formulation according to any one of claims 8 to 10, wherein
In addition to the photocatalyst, the other compound and the compound as the third component, a metal exhibiting antibacterial properties is compounded as a fourth component, and
A photocatalyst formulation, wherein the metal as the fourth component is supported on the photocatalyst.
請求項11記載の光触媒配合物であって、
前記第4の成分としての金属は、前記光触媒が放出する自由電子の有する電位以上の還元電位を有する金属である、光触媒配合物。
A photocatalyst formulation according to claim 11, wherein
The photocatalyst formulation, wherein the metal as the fourth component is a metal having a reduction potential equal to or higher than the potential of free electrons emitted by the photocatalyst.
請求項12記載の光触媒配合物であって、
前記第4の成分としての金属は、Ag、Cu、Pd、Fe、Ni、Cr、Co、Pt、Au、Li、Ca、Mg、Al、Zn、Rh、Ruから選ばれた少なくとも一の金属である、光触媒配合物。
A photocatalyst formulation according to claim 12, wherein
The metal as the fourth component is at least one metal selected from Ag, Cu, Pd, Fe, Ni, Cr, Co, Pt, Au, Li, Ca, Mg, Al, Zn, Rh, and Ru. There is a photocatalyst formulation.
請求項13記載の光触媒配合物であって、
前記第4の成分として選ばれた金属の重量をc、前記光触媒の重量をdと表した場合、c/dが約0.00001〜0.05となるように配合されている、光触媒配合物。
A photocatalyst formulation according to claim 13,
When the weight of the metal selected as the fourth component is represented by c and the weight of the photocatalyst is represented by d, the photocatalyst composition is formulated such that c / d is about 0.00001 to 0.05. .
光の照射を受けると触媒として機能する光触媒を有する光触媒含有材であって、
請求項1ないし請求項7いずれか記載の光触媒配合物が塗料又は釉薬に混合分散されてなる、光触媒含有材。
A photocatalyst-containing material having a photocatalyst that functions as a catalyst when irradiated with light,
A photocatalyst-containing material, wherein the photocatalyst composition according to any one of claims 1 to 7 is mixed and dispersed in a paint or glaze.
光の照射を受けると触媒として機能する光触媒を有する光触媒含有材であって、
請求項8ないし請求項14いずれか記載の光触媒配合物が塗料又は釉薬に混合分散されてなる、光触媒含有材。
A photocatalyst-containing material having a photocatalyst that functions as a catalyst when irradiated with light,
A photocatalyst-containing material, wherein the photocatalyst composition according to any one of claims 8 to 14 is mixed and dispersed in a paint or glaze.
基材層とその表面に形成された表面層とを有し、光の照射を受けると光触媒機能を発揮する材料であって、
前記表面層として、
請求項1ないし請求項7いずれか記載の光触媒配合物からなる表面層、又は請求項15記載の光触媒含有材からなる表面層を有する、光触媒機能発揮材。
A material having a base layer and a surface layer formed on the surface thereof, and exhibiting a photocatalytic function when irradiated with light,
As the surface layer,
A photocatalyst exhibiting material having a surface layer comprising the photocatalyst composition according to claim 1 or a surface layer comprising the photocatalyst-containing material according to claim 15.
基材層とその表面に形成された表面層とを有し、光の照射を受けると光触媒機能を発揮する材料であって、
前記表面層として、
請求項8ないし請求項14いずれか記載の光触媒配合物からなる表面層、又は請求項16記載の光触媒含有材からなる表面層を有する、光触媒機能発揮材。
A material having a base layer and a surface layer formed on the surface thereof, and exhibiting a photocatalytic function when irradiated with light,
As the surface layer,
A photocatalytic function exhibiting material having a surface layer comprising the photocatalyst composition according to any one of claims 8 to 14, or a surface layer comprising the photocatalyst-containing material according to claim 16.
請求項18記載の光触媒機能発揮材料であって、
前記表面層は、下記の条件(1)、(2)のいずれかを満たす表面性状を有する。
(1)表面層膜厚:約0.01〜約3.0μm
(2)1%の硝酸銀溶液を表面層に付着させた状態で、該表面層上における紫外線強度が1.2mW/cm2 で前記表面層に紫外線を5分間照射した際の紫外線照射前と紫外線照射後の表面層の色差△E:1〜50
It is a photocatalytic function exhibiting material according to claim 18,
The surface layer has a surface property satisfying one of the following conditions (1) and (2).
(1) Surface layer thickness: about 0.01 to about 3.0 μm
(2) In the state where a 1% silver nitrate solution is adhered to the surface layer, the ultraviolet ray intensity on the surface layer is 1.2 mW / cm 2 , and the ultraviolet ray is irradiated on the surface layer for 5 minutes before and after ultraviolet irradiation. Color difference of surface layer after irradiation ΔE: 1 to 50
基材層とその表面に形成された表面層とを有し、光の照射を受けると光触媒機能を発揮する材料であって、
前記表面層は、
請求項1ないし請求項14いずれか記載の光触媒配合物がバインダを介在させて前記基材層表面に形成された表面層である、光触媒機能発揮材。
A material having a base layer and a surface layer formed on the surface thereof, and exhibiting a photocatalytic function when irradiated with light,
The surface layer,
15. A photocatalytic function-executing material, wherein the photocatalyst composition according to any one of claims 1 to 14 is a surface layer formed on the surface of the base material layer with a binder interposed therebetween.
請求項20記載の光触媒機能発揮材であって、
前記バインダは、前記基材層の基材の変質温度以下の温度で、重合若しくは溶融して前記基材層表面に前記光触媒配合物を接着するバインダである、光触媒機能発揮材。
It is a photocatalytic function exhibiting material according to claim 20,
The photocatalytic function-exhibiting material, wherein the binder is a binder that bonds or polymerizes or melts the photocatalyst composition to the surface of the base material layer at a temperature equal to or lower than the transformation temperature of the base material of the base material layer.
請求項20又は請求項21いずれか記載の光触媒機能発揮材であって、
前記バインダは、釉薬又は塗料のいずれかである、光触媒機能発揮材。
The photocatalytic function-exhibiting material according to claim 20 or claim 21,
The photocatalytic function-exhibiting material, wherein the binder is either glaze or paint.
基材層とその表面に形成された表面層とを有し、光の照射を受けると光触媒機能を発揮する材料であって、
前記表面層は、光触媒としてのTiO2 に加え、Al23と、SiO2 と、抗菌性を発揮する金属を含有する、光触媒機能発揮材。
A material having a base layer and a surface layer formed on the surface thereof, and exhibiting a photocatalytic function when irradiated with light,
The surface layer, in addition to TiO 2 as a photocatalyst, Al 2 O 3, and SiO 2, which contains a metal which exhibits antimicrobial, photocatalytic exhibited material.
請求項17ないし請求項23いずれか記載の光触媒機能発揮材であって、
前記基材層は、セラミック、樹脂、金属、ガラス、陶器、木材、珪カル板、コンクリート板、セメント板、セメント押出整形板、石膏ボード若しくはオートクレープ養生軽量コンクリート板のいずれかの基材からなる、光触媒機能発揮材。
The photocatalytic function-exhibiting material according to any one of claims 17 to 23,
The base material layer is formed of any base material of ceramic, resin, metal, glass, pottery, wood, silica plate, concrete plate, cement plate, cement extrusion shaping plate, gypsum board or autoclave-cured lightweight concrete plate. , Photocatalyst function material.
請求項17ないし請求項24いずれか記載の光触媒機能発揮材であって、
前記表面層は、熱処理して形成されている、光触媒機能発揮材。
The photocatalytic function-exhibiting material according to any one of claims 17 to 24,
The photocatalytic function exhibiting material, wherein the surface layer is formed by heat treatment.
請求項17ないし請求項25いずれか記載の光触媒機能発揮材であって、
前記表面層の表面には、抗菌性を発揮する金属又は金属化合物が固着されている、光触媒機能発揮材。
It is a photocatalytic function exhibiting material according to any one of claims 17 to 25,
A photocatalytic material, wherein a metal or a metal compound exhibiting antibacterial properties is fixed to the surface of the surface layer.
基材層とその表面に形成された表面層とを有し、光の照射を受けると光触媒機能を発揮する材料の製造方法であって、
請求項1ないし請求項14いずれか記載の光触媒配合物又は該光触媒配合物が分散された光触媒配合物分散ゾルを準備する工程と、
前記光触媒配合物又は前記光触媒配合物分散ゾルを前記基材層表面に層状に配設する配設工程と、
前記表面層を形成する工程とを有することを特徴とする光触媒機能発揮材の製造方法。
A method for producing a material having a substrate layer and a surface layer formed on the surface thereof, and exhibiting a photocatalytic function when irradiated with light,
Preparing a photocatalyst composition according to any one of claims 1 to 14 or a photocatalyst composition dispersion sol in which the photocatalyst composition is dispersed;
An arrangement step of arranging the photocatalyst composition or the photocatalyst composition dispersion sol in a layer on the surface of the base material layer,
Forming the surface layer.
請求項27記載の製造方法であって、
前記配設工程は、
前記光触媒配合物又は前記光触媒配合物分散ゾルを前記基材層表面に層状に配設する際に、前記光触媒配合物又は前記光触媒配合物分散ゾルを、前記基材層表面に層状に載置、塗布或いは印刷する工程を有する、光触媒機能発揮材の製造方法。
The manufacturing method according to claim 27,
The disposing step includes:
When disposing the photocatalyst composition or the photocatalyst composition dispersion sol in a layer on the surface of the substrate layer, the photocatalyst composition or the photocatalyst composition dispersion sol is placed in a layer on the surface of the substrate layer, A method for producing a photocatalytic function exhibiting material, comprising a step of applying or printing.
基材層とその表面に形成された表面層とを有し、光の照射を受けると光触媒機能を発揮する材料の製造方法であって、
請求項1ないし請求項14いずれか記載の光触媒配合物又は該光触媒配合物が分散された光触媒配合物分散ゾルを準備する工程と、
前記基材層表面にバインダを層状に配設し、バインダ層を形成する工程と、
前記光触媒配合物又は前記光触媒配合物分散ゾルを前記バインダ層表面に層状に配設する配設工程と、
前記バインダの性質に応じて熱処理し、前記表面層を形成する工程とを有することを特徴とする光触媒機能発揮材の製造方法。
A method for producing a material having a substrate layer and a surface layer formed on the surface thereof, and exhibiting a photocatalytic function when irradiated with light,
Preparing a photocatalyst composition according to any one of claims 1 to 14 or a photocatalyst composition dispersion sol in which the photocatalyst composition is dispersed;
A step of disposing a binder in a layer on the surface of the base material layer to form a binder layer,
An arrangement step of disposing the photocatalyst composition or the photocatalyst composition dispersion sol in a layer on the surface of the binder layer,
Heat-treating the surface layer according to the properties of the binder to form the surface layer.
請求項29記載の製造方法であって、
前記バインダは釉薬であり、前記表面層を形成するに当たり、前記釉薬の軟化温度よりも30℃以上300℃以下の範囲で高く、且つ、前記基材層の基材の変質温度よりも低い温度環境下で熱処理する、光触媒機能発揮材の製造方法。
The method according to claim 29, wherein
The binder is a glaze, and in forming the surface layer, the temperature is higher than the softening temperature of the glaze in a range of 30 ° C. or more and 300 ° C. or less, and lower than the deterioration temperature of the base material of the base material layer. A method for producing a photocatalytic function-exhibiting material that is heat-treated under the following conditions.
請求項29記載の製造方法であって、
前記バインダは塗料であり、前記表面層を形成するに当たり、前記基材層の基材の変質温度以下の温度環境下で熱処理する、光触媒機能発揮材の製造方法。
The method according to claim 29, wherein
The method for producing a photocatalytic function-executing material, wherein the binder is a paint, and a heat treatment is performed in a temperature environment equal to or lower than a deterioration temperature of the base material of the base material layer when forming the surface layer.
請求項30記載の製造方法であって、
前記表面層を形成するに当たり、約150〜約1300℃の温度環境下で熱処理する、光触媒機能発揮材の製造方法。
31. The method according to claim 30, wherein
A method for producing a photocatalytic function-executing material, wherein heat treatment is performed in a temperature environment of about 150 to about 1300 ° C. to form the surface layer.
請求項27ないし請求項32いずれか記載の製造方法であって、
前記表面層を形成する工程に続いて、前記形成された表面層の表面に抗菌性を発揮する金属又は金属化合物が分散された溶液を塗布する工程と、前記金属又は金属酸化物を前記表面層の表面に固着させる工程を有する、光触媒機能発揮材の製造方法。
The manufacturing method according to any one of claims 27 to 32,
Following the step of forming the surface layer, a step of applying a solution in which a metal or metal compound exhibiting antibacterial properties is dispersed on the surface of the formed surface layer, and applying the metal or metal oxide to the surface layer. A method for producing a photocatalytic function-exhibiting material, comprising a step of fixing the material to a surface of a photocatalyst.
請求項27ないし請求項32いずれか記載の製造方法であって、
前記配設工程は、
前記光触媒配合物又は前記光触媒配合物分散ゾルを層状に配設した後に、抗菌性を発揮する金属又は金属化合物が分散された溶液を塗布する工程を有し、
前記表面層を形成する工程は、
前記表面層の形成と同時に前記金属又は金属酸化物を前記表面層の表面に固着させる工程を有する、光触媒機能発揮材の製造方法。
The manufacturing method according to any one of claims 27 to 32,
The disposing step includes:
After arranging the photocatalyst composition or the photocatalyst composition dispersion sol in a layer, a step of applying a solution in which a metal or a metal compound exhibiting antibacterial properties is dispersed,
The step of forming the surface layer,
A method for producing a photocatalytic function exhibiting material, comprising a step of fixing the metal or metal oxide to the surface of the surface layer simultaneously with the formation of the surface layer.
請求項27ないし請求項32いずれか記載の製造方法であって、
前記表面層を形成する工程に続いて、前記形成された表面層の表面に抗菌性を発揮する金属のイオンを含む金属塩水溶液を塗布する工程と、前記表面層に紫外線を照射して前記金属イオンの光触媒への光還元を利用して前記表面層における光触媒に前記金属を担持・固定する工程を有する、光触媒機能発揮材の製造方法。
The manufacturing method according to any one of claims 27 to 32,
Following the step of forming the surface layer, a step of applying a metal salt aqueous solution containing a metal ion exhibiting antibacterial properties to the surface of the formed surface layer, and irradiating the surface layer with ultraviolet light to form the metal A method for producing a photocatalytic function-executing material, comprising a step of supporting and fixing the metal on a photocatalyst in the surface layer using photoreduction of ions to a photocatalyst.
光の照射を受けると触媒として機能する光触媒と前記他の化合物と前記第3の成分としての化合物と前記第4の成分としての金属とが配合された請求項11記載の光触媒配合物の製造方法であって、
前記光触媒と前記他の化合物と前記第3の成分としての化合物のうち、少なくとも前記光触媒が分散された光触媒分散ゾルを準備する工程と、
抗菌性を発揮する金属のイオンを含む金属塩水溶液を前記光触媒分散ゾルに混合し、前記金属を第4の成分として前記光触媒に担持する工程とを有することを特徴とする光触媒配合物の製造方法。
The method for producing a photocatalyst compound according to claim 11, wherein a photocatalyst that functions as a catalyst when irradiated with light, the other compound, the compound as the third component, and a metal as the fourth component are mixed. And
Preparing a photocatalyst-dispersed sol in which at least the photocatalyst is dispersed among the photocatalyst, the other compound, and the compound as the third component;
Mixing a metal salt aqueous solution containing an ion of a metal exhibiting antibacterial properties with the photocatalyst-dispersed sol, and supporting the metal as a fourth component on the photocatalyst. .
光の照射を受けると触媒として機能する光触媒と前記他の化合物と前記第3の成分としての化合物と前記第4の成分としての金属とが配合された請求項11記載の光触媒配合物の製造方法であって、
前記光触媒と前記他の化合物と前記第3の成分としての化合物のうち、少なくとも前記光触媒が分散された光触媒分散ゾルを準備する工程と、
抗菌性を発揮する金属のイオンを含む金属塩水溶液を前記光触媒分散ゾルに混合した後に前記金属の塩と前記光触媒とを共沈させ、前記金属を第4の成分として前記光触媒に担持する工程とを有することを特徴とする光触媒配合物の製造方法。
The method for producing a photocatalyst compound according to claim 11, wherein a photocatalyst that functions as a catalyst when irradiated with light, the other compound, the compound as the third component, and a metal as the fourth component are mixed. And
Preparing a photocatalyst-dispersed sol in which at least the photocatalyst is dispersed among the photocatalyst, the other compound, and the compound as the third component;
After mixing an aqueous solution of a metal salt containing ions of a metal exhibiting antibacterial properties with the photocatalyst-dispersed sol, co-precipitating the salt of the metal and the photocatalyst, and loading the metal as a fourth component on the photocatalyst; A method for producing a photocatalyst composition, comprising:
光の照射を受けると触媒として機能する光触媒と前記他の化合物と前記第3の成分としての化合物と前記第4の成分としての金属とが配合された請求項11記載の光触媒配合物の製造方法であって、
前記光触媒と前記他の化合物と前記第3の成分としての化合物のうち、少なくとも前記光触媒が分散された光触媒分散ゾルを準備する工程と、
抗菌性を発揮する金属のイオンを含む金属塩水溶液を前記光触媒分散ゾルに混合した後に紫外線を照射し、前記金属イオンの光還元を利用して前記金属を第4の成分として前記光触媒に担持する工程とを有することを特徴とする光触媒配合物の製造方法。
The method for producing a photocatalyst compound according to claim 11, wherein a photocatalyst that functions as a catalyst when irradiated with light, the other compound, the compound as the third component, and a metal as the fourth component are mixed. And
Preparing a photocatalyst-dispersed sol in which at least the photocatalyst is dispersed among the photocatalyst, the other compound, and the compound as the third component;
A metal salt aqueous solution containing a metal ion exhibiting antibacterial properties is mixed with the photocatalyst-dispersed sol, and then irradiated with ultraviolet light, and the metal is loaded on the photocatalyst as a fourth component by utilizing photoreduction of the metal ions. And a process for producing a photocatalyst composition.
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