JP2005211781A - 光触媒フィルタ及びその製造方法、ならびに光触媒処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の光触媒フィルタ51は、三次元網目構造を有する多孔体50の外面及び細孔内に光触媒物質52,56を担持する光触媒フィルタ51であり、紫外光の照射で光触媒活性を示す光触媒物質56に富む第一の部分53と、可視光が照射された際に上記光触媒物質56よりも高い光触媒活性を示す他の光触媒物質52に富む第二の部分57とから実質的に構成されている。
【選択図】 図7
Description
例えば、三次元網目構造を有するセラミック多孔体の表面に光触媒を担持させて成る光触媒フィルタ(特許文献1参照)が知られている。また、三次元網目構造のセラミック多孔体の表面にセラミック粒子を付着させて形成した凹凸な表面層を有するセラミック多孔体に光触媒を担持させて成る光触媒フィルタ(特許文献2参照)が知られている。このような光触媒フィルタは、多孔体の表面積が上記凹凸な表面層を形成した分だけ大きくなり、多孔体の単位容積当たりの光触媒担持量も増大する。その結果、単位容積当たりの光触媒活性を向上させることができる。
ところで、ブラックライト等の紫外光放射用光源のなかには、紫外光の他に可視領域の波長の光を放射するものが多い。そのような光源を利用する場合、エネルギーの効率的利用の観点からは、光源から放射された可視光の有効利用が望まれる。また、ブラックライトのような紫外光放射用の光源は比較的高価である。そこで、より安価な光源(例えば一般の蛍光灯や白熱灯)或いは自然光(太陽光)を利用しても高い光触媒活性が得られるような光触媒物質の利用が望まれる。例えば、特許文献3及び4には、紫外光のほかに可視光で利用し得る組成の光触媒物質が記載されている。
好ましくは、上記多孔体は、その外面及び細孔内にほぼ1μm〜100μmの平均粒径を有するセラミック粒子が付着して形成された凹凸な表面層を有している。これにより多孔体の表面積が増大し、単位容積当たりの光触媒担持量を増加させることができる。また、この多孔体は紫外光に比べて可視光の透過率が高く、表層だけでなく内部でも効率よく光触媒活性を発現できる。
従って、上記構成の光触媒フィルタは、所定の光源から上記多孔体の第一の部分に紫外光と可視光とを含む光(自然光を含む)を直接照射した際、当該照射部位に相当する第一の部分では紫外光を有効に利用して、高い光触媒機能を発揮させることができる。また、第二の部分では透過性の良い可視光を有効に利用して高い光触媒機能を発揮させることができる。このように、本構成の光触媒フィルタは、可視光応答型光触媒物質を利用することによって、光源から放射された可視光を有効に利用し得るとともに、紫外光応答型光触媒物質を併用することにより、光源から放射された可視光及び紫外光の両方を有効に利用して高い光触媒機能と経済性を実現することができる。
上記構成の光触媒フィルタの第一の部分側の幅広面に、紫外光と可視光とを含む光(自然光の場合を含む。以下同じ。)を直接照射した際、当該幅広面の近傍部分では紫外光を有効に利用して高い光触媒機能を発揮させることができる。また、多孔プレートを厚み方向に透過してきた可視光によって、光源から離れた面側においても効率よく光触媒処理を行うことができる。
上記構成の光触媒フィルタでは、紫外光の透過率が低下する多孔体の中心部分に可視光応答型光触媒物質が担持されている結果、紫外光と可視光とを含む光を直接照射した際、表層部分においては照射紫外光を有効に利用して高い光触媒機能を発揮させることができ、表層部分から離れた中心部分においてもそこに到達した可視光によって効率よく光触媒処理を行うことができる。このため、本構成の光触媒フィルタでは、比較的フィルタが厚くても多孔体の全域に亘って光触媒機能を発揮させることができる。
さらに、好ましくは、該金属酸化物は酸化チタンであることを特徴とする。該光触媒によって可視光照射時に特に高い光触媒活性を得ることができ、さらに長期間にわたって安定である。
すなわち、本発明の光触媒フィルタ製造方法は、三次元網目構造を有する多孔体の表面及び細孔内に光触媒物質を担持する光触媒フィルタを製造する方法であって、三次元網目構造を有する多孔体を用意する工程と、その多孔体の一部分に紫外光の照射で光触媒活性を示す光触媒物質を優先的に担持し、他の部分に可視光が照射された際に上記光触媒物質よりも高い光触媒活性を示す光触媒物質を優先的に担持する工程とを包含する。
このような方法によって、上述したような効率良く光を利用し得る光触媒フィルタを得ることができる。そのような光触媒フィルタは、例えば、上記可視光が照射された際に高い光触媒活性を示す光触媒物質として、(i)金属酸化物の結晶の酸素サイトの一部を窒素原子で置換したもの、(ii)金属酸化物の結晶の格子間に窒素原子をドーピングしたもの、および(iii)金属酸化物の結晶の多結晶集合体の粒界に窒素原子を配したもの、からなる群から選択される少なくとも1種の可視光で動作する光触媒物質を使用することにより好適に製造することができる。前記金属酸化物としては酸化チタンが特に好ましい。また、本方法は、経済的にも優れた光触媒フィルタ製造方法である。
かかる構成の光触媒処理装置では、上記光源から光触媒フィルタに紫外光を照射しつつ光触媒フィルタに被処理流体を流通させることにより、この流体を効率よく浄化すること(典型的には流体中の有害物質を光触媒作用によって除去すること)ができる。
かかる構成の光触媒処理装置では、本発明の光触媒フィルタを複数用いているために、高い触媒機能を発揮して高効率に被処理流体(例えばガス)を浄化することができる。本構成の光触媒処理装置によると、被処理流体の汚染の原因となる有機物を光触媒反応により効率よく酸化又は分解することができる。
かかる多孔体の三次元網目構造(骨格)を構成する材質としては、所望する機械的強度を維持し得る限り、いずれの種類であってもよい。セラミックス、金属等の無機材料が好適であり、高強度且つ軽量であるという点でセラミックスが特に好ましい。アルミナ、シリカ等の酸化物セラミックス、あるいは窒化ケイ素、炭化ケイ素等の非酸化物セラミックスが本発明に係る多孔体の構成材料として好ましい。
紫外光応答型光触媒物質としては、従来、光触媒として公知のいずれの無機系酸化物を用いてもよい。例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化鉄、酸化タングステン等から選択された1種または2種以上を用いることができる。特に光触媒活性が高い酸化チタンが好適である。また、使用する紫外光応答型光触媒物質および後述する可視光応答型光触媒物質の比表面積は、5m2/g以上が適当であり、50m2/g以上が好ましく、特に200m2/g以上であることが充分な光触媒活性を有するために好適である。また、多孔体に容易に担持可能な粒子形状であることが好ましい。多孔体の密度(気孔率)に応じて異なり得るが、使用する光触媒粒子の二次平均粒径は0.05μm〜10μmが適当である。
(I)酸化チタンあるいは含水酸化チタンを、アンモニアガスを含む雰囲気、あるいは窒素ガスを含む雰囲気、あるいは窒素ガスと水素ガスの混合雰囲気中で熱処理することによって製造できる。
(II)チタンアルコキシド溶液を、アンモニアガスを含む雰囲気、あるいは窒素ガスを含む雰囲気、あるいは窒素ガスと水素ガスの混合雰囲気中で熱処理することによって製造できる。
(III)エマルジョン燃焼法において、エマルジョン中の水相であるチタン塩水溶液あるいはサスペンジョン中にアンモニア、ヒドラジン等の窒素元素を含むイオンあるいは分子であって硝酸イオンは除くものが存在し、且つ反応装置内に導入する酸素量がエマルジョン中に含まれる油及び界面活性剤を含む燃焼成分が完全に燃焼し且つ水溶液中に含まれる金属イオンあるいは金属化合物が大気中で最も安定な酸化物を形成するために必要な酸素量以下の雰囲気中で、該エマルジョンを噴霧燃焼させることによって製造できる。
(IV)エマルジョン燃焼法において、エマルジョン中の水相であるチタン塩水溶液あるいはサスペンジョン中にアンモニア、ヒドラジン等の窒素元素を含むイオンあるいは分子であって硝酸イオンは除くものが存在する代わりに、アンモニア等の窒素含有ガスであって窒素ガスは除くガスを含み、且つ反応装置内に導入する酸素量が上記必要酸素量よりも少ない雰囲気中で、該エマルジョンを噴霧燃焼させることによって製造できる。
(V)窒化チタン結晶、あるいは窒酸化チタン結晶を、酸素、オゾン、水分子、あるいはヒドロキシル基を含む酸化雰囲気中で熱処理あるいはプラズマ処理することによって製造できる。
(VI)酸化チタンと、常温で前記酸化物に吸着し得る窒素化合物の混合物を加熱することにより、製造できる。
また、光触媒物質が酸化スズ、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化鉄、酸化銅、チタン酸鉄、酸化ニッケル、酸化ビスマスおよび酸化ケイ素をベースとする場合は、それぞれの酸化物、水酸化物、アルコキシド、金属塩を用いることによって製造できる。
なお、かかる可視光応答型光触媒物質の製造方法自体は、特許文献3および4に詳しく記載されているため、これ以上の詳細な説明は省略する。
本発明の光触媒フィルタでは、多孔体の密度(気孔率)や当該多孔体に担持する光触媒のサイズ(典型的には粒径分布)を変化させることにより、可視光における光透過性を顕著に向上させることができる。このため、厚みが10〜20mm(例えば13.5mm)或いはそれ以上(例えば20〜25mm)であっても可視光の光透過性に優れる。このことにより、フィルタの厚みを実用上増加させ得、高い光触媒機能(浄化能力)を発揮することができる。
あるいは、光の進行方向に従って、光源側から次第に紫外光応答型光触媒物質の濃度が漸次低下していく即ち可視光応答型光触媒物質の濃度が次第に高くなっていく濃度傾斜構造であってもよい。
光触媒フィルタの基材たる多孔体は、例えば以下のようにして製造することができる。まずセラミック微粉末(アルミナ、シリカおよびムライト等からなる微粉末の一種または二種以上を使用することができる。)と、結合材としてのバインダ(デキストリン、メチルセルロース、ポリビニルアルコール等の有機系バインダ、粘土、珪酸ナトリウム等の無機系バインダのいずれも使用可能である)とを、適宜水を加えて攪拌混合し、セラミック多孔体を形成するためのスラリーを調製する。そして、三次元網目構造を有する所定の形状(例えばプレート形状)の有機多孔体(ポリウレタンフォーム等)に上記スラリーを含浸させる。次いで、多孔体が乾燥する前に、平均粒子径が1〜100μmである表面層用セラミック粒子(アルミナ、シリカおよびムライト等からなる粒子の一種または二種以上を使用することができる。)を多孔体表面に付着させる。乾燥後、当該多孔体を加熱し、有機物を焼失させると共に上記セラミック微粉末及び表面層用セラミック粒子を焼結させる。
このような処理によって、図1及び図2に示すように、三次元網目構造の多孔体71を構成する骨格筋77の表面に表面層用セラミック粒子72が一体に保持(焼結)されたセラミック多孔体71が得られる。有機多孔体が焼失した部分には、図2に示すように、焼失痕78が形成される。なお、図1の一部は、説明のためにセラミック粒子72の表示を省略して骨格筋77を露出させている。
光触媒担持方法としては、かかるディップ法の他、光触媒のゾル又はスラリーをセラミック多孔体に直接吹き付ける手段によってもよい。
例えば、プレート状多孔体の一方の幅広面側から厚み方向にその中心部分まで、紫外光応答型光触媒物質をディップ又は吹付け等により担持させる一方、他方の幅広面側から中心部分までは可視光応答型光触媒物質をディップ又は吹付け等により担持させる。この手段によれば、プレート状多孔体の一方の側に紫外光応答型光触媒物質が優先的に分布する第一の部分を形成し、他方の側に可視光応答型光触媒物質が優先的に分布する第二の部分を形成し得る。
あるいは、予めいくつかの紫外光応答型光触媒物質濃度の高い多孔体と可視光応答型光触媒物質濃度の高い多孔体とをそれぞれ作製しておき、それらを互いの濃度が次第に傾斜するように貼り合せることにより、積層構造型の光触媒フィルタを得ることができる。この手段によれば、紫外光応答型光触媒物質および可視光応答型光触媒物質の濃度を、用いる多孔体部材の数に応じて段階的に変化させることができる。このようにして得られた光触媒フィルタは、好ましくは、紫外光応答型光触媒物質濃度が高い表面が紫外光放射用光源側に向くように配置して使用する。
光源は、好ましくは、紫外光及び可視光の両方が放射されるように設定される。例えば、紫外光用光源と可視光用光源とを別個に用意し、両者を同時に使用してもよい。あるいは紫外光及び可視光の両方を放射し得る光源を単独で用いてもよい。例えば可視光を含む光を放射し得る光源としては、一般的な蛍光灯、Xeランプその他のハロゲンランプ、白熱灯の他、太陽光をフィルタに照射可能に設置された反射鏡等が挙げられる。また、主として紫外光を放射し得る光源としては、ブラックライト、水銀灯、重水素ランプ等が挙げられる。ブラックライトには紫外線領域の他に2割程度の可視光領域が含まれるものがある。このため、ブラックライトを備えた光触媒処理装置では、ブラックライトが発生させ得る全波長域の光を有効に利用することができ、光利用効率が向上する。
これら光触媒フィルタ18,19は、一方の幅広面及びその近傍が第一の部分であり、他方の幅広面及びその近傍が第二の部分で構成されている。そして、いずれのフィルタ18,19も、第一の部分側が光源23に面するように配置されている。この配置によって、光源23から放射された紫外光及び可視光が各フィルタ18,19の第一の部分に照射され、可視光はフィルタ厚み方向を進行して第二の部分に到達する。これにより、第一の部分では主に紫外光によって光触媒反応を生じさせ、光源と反対側の第二の部分では主に可視光によって光触媒反応を生じさせることができる。
なお、必要に応じてガス導入管13の一部に活性炭等から構成される吸着部25を備えていてもよい。吸着材25によって、予め吸着可能な物質を除去することにより、光触媒フィルタ18,19における浄化効率をより向上させることができる。
なお、図5に示す装置30における他の構成(ガス導入管33、ガス排出管35、ケーシング37の吸気口37a及び排気口37b、送風機47、吸着材45)は、いずれも上述した図4に示す装置10と同様であり、重複した説明は省略する。
(1)多孔体の製造
容量2リットルのポリエチレン製のポットミル内に、セラミック微粉末(アルミナ微粉末)446.5g、タルク16.0g、木節粘土36.5g、水155gおよび分散剤12.5gを投入した。さらに、直径10mmのアルミナ玉石をポットミルの約1/3まで投入して5時間攪拌混合した。次いで、このポットミル内に有機バインダ(第一工業製薬(株)製、商品名「セラモTB−01」)を127.1g添加し、さらに20時間攪拌した。このようにして、セラミック多孔体を形成するためのスラリーを調製した。
このスラリーに、三次元網目構造を有するプレート形状の有機多孔体(ここではウレタンフォーム)を浸け、スラリーを多孔体表面に含浸させた。次いで、スラリー中からウレタンフォームを取り出し、余剰のスラリーをローラで押し出すようにして除去した。次いで、ウレタンフォームの空隙に詰まったスラリーを、スプレーを用いて吹き飛ばすことにより目詰まりを解消した。
得られたセラミック多孔体の嵩密度を測定したところ、0.26g/cm3であった。また、その表面積はBET法により測定したところ、約0.5m2/gであった。
1.紫外光応答型光触媒物質(酸化チタン)
比表面積が300m2/gのアナターゼ型酸化チタン粉末(平均一次粒子径:約8nm)を用意した。
2.可視光応答型光触媒物質(酸窒化チタン)
上記アナターゼ型酸化チタン粉末を50g秤量してガラス製ビーカに入れ、さらに試薬の二酸化チオ尿素の粉末を25g添加して攪拌混合した。次いで、大気中で上記ガラスビーカをマントルヒータ内に入れ、ビーカ内の混合物が200℃に達するまで撹拌しつつ加熱した。かかる熱処理によって酸窒化チタンを得た。この酸窒化チタンの平均一次粒子径を電子顕微鏡観察より算出したところ、約7nmであった。なお、酸窒化チタンの製造方法は、上記に限定するものではなく、発明の実施の形態の欄に示した方法によっても製造することができる。
1.二層構造光触媒フィルタの製造
図6に示すように、上記(1)により得られたセラミック多孔体(厚み20mm)50を、一方の表面54側から厚み方向のほぼ中心部55まで、上記(2)により用意した酸化チタン56のスラリー1に浸漬した。その後、スプレーにて過剰なスラリー1を除去した。次いで、他方の表面58側から厚み方向にほぼ中心部55まで、上記(2)により得られた酸窒化チタンのスラリー(図示せず)に同様に浸漬した。その後、スプレーにて過剰なスラリーを除去した。次いで、この多孔体50を500℃で焼成した。
次に、得られた光触媒フィルタの可視光透過率を以下のようにして測定した。すなわち、暗室内に光触媒フィルタを配置し、その一方の幅広面側にハロゲンランプを設置するとともに、他方の幅広面側に照度計(ミノルタ(株)製品:T−10P)の受光部を設置する。そして、ハロゲンランプから所定の光量(強度)の光を放射し、光触媒フィルタを透過した可視光の照度を上記照度計によって測定した。その結果、光触媒フィルタにおける可視光透過率は約6%であった。また、セラミック多孔体に対する光触媒の担持量は、平均で0.07g/cm3であった。
図8に示すように、上記(1)により得られたセラミック多孔体(厚み10mm)60を2つ用意し、その全体を、上記(2)により用意した酸化チタン56のスラリー1に浸漬した。その後、スプレーにて過剰なスラリー1を除去し、500℃で焼成した。また、上記(1)により得られたセラミック多孔体(厚み10mm)を1つ用意し、その全体を、上記(2)により得られた酸窒化チタンのスラリー(図示せず)に浸漬した。その後、スプレーにて過剰なスラリーを除去し、500℃で焼成した。
次に、上記2つの酸化チタン担持多孔体と酸窒化チタン担持多孔体を当該酸窒化チタン担持多孔体が中央に来るようにして厚み方向に重ね合わせ、シリコーン系接着剤にて接着した。これにより、図9に示すように、酸窒化チタン52が単独で担持された酸窒化チタン含有層64を中心として、その両側に酸化チタン56が単独で担持された酸化チタン含有層63,65が配置された三層構造の光触媒フィルタ61(フィルタサイズ:220mm×115mm、フィルタ厚:30mm)を得た。
上記(1)に説明したプロセスにより種々の厚み(5mm,7.5mm,10mm,13.5mm,15mm,20mm,25mm,30mm,35mm及び40mm、計10種類)のセラミック多孔体を用意した。それら多孔体の全体を、上記(2)により用意した酸化チタンのスラリーに浸漬し、その後スプレーにて過剰なスラリーを除去し、500℃で焼成した。これにより、各種厚みの紫外光応答型光触媒物質を担持した光触媒フィルター(以下「UV型光触媒フィルタ」という。)を製造した。次いで、これらUV型光触媒フィルタについての波長360nmの紫外光及び波長450nmの可視光の透過率を以下のようにして調べた。
すなわち、光源として超モノクロ光源(分光計器(株)製品:SM−5)を使用し、UV型光触媒フィルタを透過した光の強度は、紫外線強度計(ミノルタ(株)製品:UM−10)を使用し、波長360nmの透過紫外光及び波長450nmの透過可視光をそれぞれ受光部UM−360及びUM−400を用いて測定した。結果を図10に示す。
図10から明らかなように、波長360nmの紫外光線の透過率(%)は、フィルタ厚み13.5mmのUV型光触媒フィルタでゼロとなった。一方、波長450nmの可視光線の透過率は、フィルタ厚み13.5mmのUV型光触媒フィルタでも約20%あり、紫外光線と比較して可視光線がフィルタを透過し易いことが認められた。このことは、比較的厚みのあるフィルタでは、可視光と紫外光の両方を放射する光源から離れた部分(例えばフィルタの深層部分又は光源側からみて裏側部分)には可視光応答型光触媒物質を優先的又は選択的に担持することが有効であることを示している。他方、該光源に近い部分(例えばフィルタの光源側表層部分)には紫外光応答型光触媒物質を優先的又は選択的に担持することが有効であることを示している。すなわち、紫外光と可視光とを含む光(自然光を含む)を利用する場合には、本発明によって提供される種々の形態の光触媒フィルタのように、可視光応答型光触媒物質と紫外光応答型光触媒物質とを併用することにより、光源から放射された可視光及び紫外光の両方を有効に利用して高い光触媒機能及び経済性を実現することができる。
上記[1]光触媒フィルタの製造により得られた二層構造光触媒フィルタ51を用いて、ガス処理装置を構築した。すなわち、図4に示すように、ガスが通過可能なケーシング内において、ガスの進行方向に沿って相互に隔離して二箇所に光触媒フィルタ51をタンデムに配置した。これらフィルタの間に光源として10Wキセノンランプを配置した。なお、二つのフィルタ51は、いずれも酸化チタン含有層53の表面54が光源に向くように配置した(図7参照)。
構築したガス処理装置を用いて、ガスの浄化試験(脱臭性能評価試験)を行った。供試ガスとしては代表的な悪臭物質であるアセトアルデヒド、トリメチルアミン及びメチルメルカプタンの3種を採用した。すなわち、湿度45〜47%、室温24〜25℃の条件下、図4のガス処理装置10においてガス導入管13に被処理ガスとして1.40ppmのアセトアルデヒド、0.24ppmのトリメチルアミン、0.026ppmのメチルメルカプタンのいずれかを含む窒素ガスを供給するとともに、上記送風機27を作動させて被処理ガスを吸気口17aからケーシング17内に50m3/hrの風量で供給した。このとき、ガス排出管15の一部に図示しない整流機能付き絞り流量計(ウェットマスター(株)製品、「カラムアイ(商標)」)を設け、風量調整を行った。一方、光源としては、10Wのキセノンランプを使用し、当該ランプから光触媒フィルタに光を連続的に照射した。なお、ランプはそれぞれの被処理ガスを予め装置内に3時間流通させ、フィルタが吸着飽和していることを確認した後(即ちフィルタ上流側と下流側の供試ガス濃度が一定になった後)に点灯した。
そして、光照射開始から1,2,4,8,16,24時間経過後に、ガス排出管15から被処理ガスをそれぞれサンプリングし、ガス中の供試ガス濃度を測定した。
比較例として、本実施例に係る二層構造光触媒フィルタ51に代えて、同形状の多孔体に通常のアナターゼ型酸化チタンを担持して成るUV型光触媒フィルタ(フィルタサイズ:220mm×115mm、フィルタ厚:20mm、酸化チタン担持量:約0.07g/cm3)をケーシング17内に同様に配置した装置を用いて同様の試験を行った。結果をアセトアルデヒド濃度について表1、トリメチルアミン濃度について表2、及びメチルメルカプタン濃度について表3に示す。供試ガスの種類に拘わらず、UV型光触媒フィルタを使用した場合と比較して、本実施例に係る二層構造光触媒フィルタを使用した場合に優れたガス浄化性能(脱臭性能)を示した。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
17,37 ケーシング
18,19,38,51,61 光触媒フィルタ
23,43,44,59 光源
50,60,71 セラミック多孔体
52,56,76 光触媒
72 表面層用セラミック粒子
Claims (15)
- 三次元網目構造を有する多孔体の外面及び細孔内に光触媒物質を担持する光触媒フィルタであって、
紫外光の照射で光触媒活性を示す光触媒物質に富む第一の部分と、可視光が照射された際に前記光触媒物質よりも高い光触媒活性を示す光触媒物質に富む第二の部分とから実質的に構成されている、光触媒フィルタ。 - 前記多孔体は、その外面及び細孔内に1μm〜100μmの平均粒子径を有するセラミック粒子が付着して形成された凹凸な表面層を有する、請求項1に記載の光触媒フィルタ。
- 前記多孔体はプレート状に形成されており、一方の幅広面及びその近傍が前記第一の部分であり、他方の幅広面及びその近傍が前記第二の部分である、請求項1又は2に記載の光触媒フィルタ。
- 前記多孔体の表層部分が前記第一の部分であり、前記多孔体の中心部分が前記第二の部分である、請求項1又は2に記載の光触媒フィルタ。
- 前記第二の部分には、(i)金属酸化物の結晶の酸素サイトの一部を窒素原子で置換したもの、(ii)金属酸化物の結晶の格子間に窒素原子をドーピングしたもの、および(iii)金属酸化物の結晶の多結晶集合体の粒界に窒素原子を配したもの、からなる群から選択される少なくとも1種の可視光で動作する光触媒物質が優先的に担持されている、請求項1〜4のいずれかに記載の光触媒フィルタ。
- 前記金属酸化物は酸化チタンである、請求項5に記載の光触媒フィルタ。
- 三次元網目構造を有する多孔体の表面及び細孔内に光触媒物質を担持する光触媒フィルタを製造する方法であって、
三次元網目構造を有する多孔体を用意する工程と、
その多孔体の一部分に紫外光の照射で光触媒活性を示す光触媒物質を優先的に担持し、他の部分に可視光が照射された際に前記光触媒物質よりも高い光触媒活性を示す光触媒物質を優先的に担持する工程と、
を包含する方法。 - 前記多孔体として、その外面及び細孔内に1μm〜100μmの平均粒子径を有するセラミック粒子が付着して形成された凹凸な表面層を有する多孔体を使用する、請求項7に記載の製造方法。
- 前記多孔体の表層部分に前記紫外光の照射で光触媒活性を示す光触媒物質を優先的に担持し、前記多孔体の中心部分に前記可視光が照射された際に高い光触媒活性を示す光触媒物質を優先的に担持する、請求項7又は8に記載の製造方法。
- 前記多孔体としてプレート状に形成されたものを使用し、その一方の幅広面及びその近傍に前記紫外光の照射で光触媒活性を示す光触媒物質を優先的に担持し、他方の幅広面及びその近傍に前記可視光が照射された際に高い光触媒活性を示す光触媒物質を優先的に担持する、請求項7又は8に記載の製造方法。
- 前記可視光が照射された際に高い光触媒活性を示す光触媒物質として、(i)金属酸化物の結晶の酸素サイトの一部を窒素原子で置換したもの、(ii)金属酸化物の結晶の格子間に窒素原子をドーピングしたもの、および(iii)金属酸化物の結晶の多結晶集合体の粒界に窒素原子を配したもの、からなる群から選択される少なくとも1種の可視光で動作する光触媒物質を使用する、請求項7〜10のいずれかに記載の製造方法。
- 前記金属酸化物は酸化チタンである、請求項11に記載の製造方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の光触媒フィルタと、
該光触媒フィルタの第一の部分に紫外光を照射する光源と、
を備える光触媒処理装置。 - 前記光触媒フィルタの第二の部分に可視光を照射する光源を備える、請求項13に記載の光触媒処理装置。
- 吸気口と排気口とを有し、被処理流体が内部を通過可能なケーシングを備え、
前記光触媒フィルタは、そのケーシング内において、被処理流体の進行方向に沿って相互に隔離して複数箇所に配置されており、
前記光源は、前記複数箇所の光触媒フィルタのそれぞれに紫外光及び可視光を照射可能な位置に配置されている、請求項14に記載の光触媒処理装置。
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2004
- 2004-01-29 JP JP2004021228A patent/JP2005211781A/ja not_active Withdrawn
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