JP2005230757A - Photocatalyst carrier - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、基体に光触媒を担持させて成る光触媒担持体に係り、特に、基体に担持させる光触媒の表面積を大きく確保することのできる光触媒担持体に関する。 The present invention relates to a photocatalyst carrier formed by supporting a photocatalyst on a substrate, and more particularly to a photocatalyst carrier that can ensure a large surface area of the photocatalyst supported on the substrate.
酸化チタン(TiO2)等の光触媒は、紫外線等の光の照射を受けると活性化して強力な酸化還元作用を生じ、窒素酸化物(NOX)、硫黄酸化物(SOX)等の有害化合物や汚濁物等を効果的に分解する作用を発揮するものであることから、基体に光触媒を担持させて成る光触媒担持体を用いて空気や水の浄化を行う試みが成されている。
ところで、上記光触媒による有害化合物や汚濁物等の分解は、これら有害化合物や汚濁物等が光触媒に接触することによって生じる作用である。従って、光触媒による空気や水の浄化能力を向上させるためには、光触媒の表面積をできるだけ拡大することが望ましい。
Photocatalysts such as titanium oxide (TiO 2 ) are activated when irradiated with light such as ultraviolet rays to produce a strong redox effect, and harmful compounds such as nitrogen oxides (NO X ) and sulfur oxides (SO X ) Attempts have been made to purify air and water by using a photocatalyst carrying member in which a photocatalyst is carried on a substrate.
By the way, decomposition of harmful compounds, pollutants and the like by the photocatalyst is an effect caused by contact of these harmful compounds and pollutants with the photocatalyst. Therefore, in order to improve the ability of the photocatalyst to purify air and water, it is desirable to increase the surface area of the photocatalyst as much as possible.
そこで、本出願人は、先に、基体の表面に、表面を光触媒で被覆された多数の繊維状体を、上記基体表面に対して立設状態で被着して成る光触媒担持体を提案した(特開2003−205244号)。
図9に示すように、この光触媒担持体60は、ガラス、樹脂、金属等の適宜な材料より成る平板状の基体62の表面に、アナターゼ型の酸化チタン(TiO2)より成る光触媒64で被覆された多数の細長い繊維状体66が、接着剤68を介して、上記基体62表面に対して略垂直に立設状態で被着されている。この繊維状体66は、図10及び図11に示すように、ガラス繊維や樹脂繊維等の繊維70の表面に光触媒64をコーティングして構成されているものである。
Therefore, the present applicant has previously proposed a photocatalyst carrier in which a large number of fibrous bodies whose surfaces are coated with a photocatalyst are deposited on the surface of the substrate in a standing state. (Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-205244).
As shown in FIG. 9, this
上記光触媒担持体60における繊維状体66表面の光触媒64に、図示しない紫外線ランプ等からの紫外線が照射されると、光触媒64が活性化して該光触媒64表面に接触した空気や水の浄化を行うことができるのである。
上記光触媒担持体60は、光触媒64で被覆された多数の繊維状体66を、基体62表面に対して略垂直に立設状態で被着したことから、基体62の表面積が、被着された多数の繊維状体66の表面積分増大することとなり、その結果、基体62表面に配置される光触媒64の表面積を拡大できるものであった。
しかしながら、光触媒による空気や水の浄化能力を向上させるためには光触媒の表面積をできるだけ拡大することが望ましいことから、基体に担持させる光触媒の表面積を、より一層大きく確保できる光触媒担持体の出現が望まれていた。
The
However, since it is desirable to increase the surface area of the photocatalyst as much as possible in order to improve the ability of the photocatalyst to purify air and water, it is hoped that a photocatalyst carrier that can secure a much larger surface area of the photocatalyst supported on the substrate will appear. It was rare.
本発明は、上記要請に応えるためになされたものであり、その目的とするところは、基体に担持させる光触媒の表面積を大きく確保することのできる光触媒担持体の実現にある。 The present invention has been made to meet the above-described demands, and an object of the present invention is to realize a photocatalyst carrier that can secure a large surface area of the photocatalyst carried on a substrate.
上記の目的を達成するため、本発明に係る光触媒担持体は、基体の表面に、透光性の多孔質吸着材を多数配置すると共に、上記多孔質吸着材の表面及び細孔内に光触媒を保持せしめて成ることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the photocatalyst carrier according to the present invention has a large number of translucent porous adsorbents disposed on the surface of the substrate, and the photocatalyst is disposed on the surface and pores of the porous adsorbent. It is characterized by being held.
上記多孔質吸着材は、例えば、接着剤を介して基板の表面に固着される。
或いは、基体の表面に、上記多孔質吸着材を配置すると共に、これら多孔質吸着材を網状部材で被覆しても良い。この場合、多孔質吸着材を複数の層状に配置すると共に、反射材を基体表面に配置し、これら多孔質吸着材及び反射材を上記網状部材で被覆するようにしても良い。
The porous adsorbent is fixed to the surface of the substrate via an adhesive, for example.
Alternatively, the porous adsorbent may be disposed on the surface of the substrate and the porous adsorbent may be covered with a net-like member. In this case, the porous adsorbent may be arranged in a plurality of layers, and the reflective material may be arranged on the surface of the substrate, and the porous adsorbent and the reflective material may be covered with the mesh member.
上記多孔質吸着材としては、シリカゲル又は多孔質ガラスが該当する。 Silica gel or porous glass corresponds to the porous adsorbent.
本発明の光触媒担持体にあっては、基体の表面に、比表面積が極めて大きい多孔質吸着材を多数配置すると共に、これら多孔質吸着材の表面及び細孔内に光触媒を保持せしめたことから、基体に担持する光触媒の表面積を大きく確保することができる。 In the photocatalyst carrier of the present invention, a large number of porous adsorbents having a very large specific surface area are arranged on the surface of the substrate, and the photocatalyst is held on the surfaces and pores of these porous adsorbents. A large surface area of the photocatalyst carried on the substrate can be secured.
基体の表面に、多孔質吸着材を複数の層状に配置すると共に、これら多孔質吸着材を網状部材で被覆した場合には、基体に担持する光触媒の表面積をより一層大きく確保することができる。
この場合、多孔質吸着材と共に反射材を基体表面に配置することにより、光触媒を活性化させる光を様々な方向に反射させて光触媒への照射効率を向上させることができる。
When the porous adsorbent is arranged in a plurality of layers on the surface of the substrate and the porous adsorbent is coated with a net-like member, the surface area of the photocatalyst carried on the substrate can be further ensured.
In this case, by disposing the reflecting material together with the porous adsorbent on the substrate surface, the light for activating the photocatalyst can be reflected in various directions to improve the irradiation efficiency to the photocatalyst.
以下、図面に基づき、本発明に係る光触媒担持体の実施形態を説明する。
図1乃至図3は、本発明に係る第1の光触媒担持体10を示すものであり、該第1の光触媒担持体10は、ガラス、樹脂、金属等の適宜な材料より成る平板状の基体12の表面に、アナターゼ型の酸化チタン(TiO2)等より成る光触媒(図示せず)を保持して成る透光性の多孔質吸着材14が、透光性の接着剤16を介して多数固着されている。
上記光触媒は、紫外線の照射を受けて活性化する光触媒だけでなく、可視光の照射を受けて活性化する可視光型光触媒を用いることもできる。
上記透光性の接着剤16は、例えば、アルカリシリケート結合物、エチルシリケート結合物、アルコキシラン結合物、有機官能基を部分的に導入したアルコキシラン結合物及び有機ポリマーを反応させたアルコキシラン結合物等の無機結合材やハイブリッド系無機結合材を用いることができる。
Hereinafter, an embodiment of a photocatalyst carrier according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIGS. 1 to 3 show a
As the photocatalyst, not only a photocatalyst activated by irradiation with ultraviolet rays but also a visible light photocatalyst activated by irradiation with visible light can be used.
The
上記透光性の多孔質吸着材14は、径が10nm〜50nm程度の細孔を多数有する直径0.1mm〜5mm程度のビーズ状のシリカゲルで構成されており、細孔の比表面積が50m2/g〜300m2/g程度と極めて大きいものである。光触媒は、上記多孔質吸着材14の表面のみならず、細孔内にも吸着保持されている。
上記多孔質吸着材14の表面及び細孔内に光触媒を保持させるには、例えば、粒径が多孔質吸着材14の細孔径より小さい光触媒微粒子の分散液中に、多孔質吸着材14を浸漬した後、乾燥・焼成させることにより行うことができる。
The translucent porous adsorbent 14 is composed of bead-shaped silica gel having a diameter of about 0.1 mm to 5 mm having a large number of pores having a diameter of about 10 nm to 50 nm, and the specific surface area of the pores is 50 m 2. / G to about 300 m 2 / g. The photocatalyst is adsorbed and held not only on the surface of the porous adsorbent 14 but also in the pores.
In order to retain the photocatalyst on the surface and pores of the porous adsorbent 14, for example, the porous adsorbent 14 is immersed in a dispersion of photocatalyst fine particles whose particle diameter is smaller than the pore diameter of the porous adsorbent 14. Then, it can be performed by drying and firing.
上記多孔質吸着材14に保持された光触媒に、光触媒活性化作用を有する波長の光(紫外線や可視光)が照射されると、光触媒が活性化して該光触媒に接触した空気や水の浄化を行うことができるのである。
而して、上記第1の光触媒担持体10にあっては、基体12の表面に、比表面積が極めて大きい多孔質吸着材14を多数配置すると共に、これら多孔質吸着材14の表面及び細孔内に光触媒を保持せしめたことから、基体12に担持する光触媒の表面積を大きく確保することができる。
上記の通り、多孔質吸着材14は透光性を有していることから、細孔内に保持した光触媒にも光を十分に照射することが可能である。また、多数の細孔を有する多孔質吸着材14は、通気性、通水性に優れていることから、光触媒と、空気や水との接触効率が良好である。
When the photocatalyst held on the porous adsorbent 14 is irradiated with light having a photocatalytic activation wavelength (ultraviolet light or visible light), the photocatalyst is activated to purify the air or water that contacts the photocatalyst. It can be done.
Thus, in the
As described above, since the
図4及び図5は、本発明に係る第2の光触媒担持体18を示すものであり、該第2の光触媒担持体18は、基体12の表面に、多数の上記多孔質吸着材14を複数の層状に配置すると共に、これら多孔質吸着材14を、金属や樹脂等より成り、多数の連通孔19を備えた網状部材20で被覆して構成したものである。
この第2の光触媒担持体18にあっても、基体12の表面に、比表面積が極めて大きい多孔質吸着材14を多数配置すると共に、これら多孔質吸着材14の表面及び細孔内に光触媒を保持せしめたことから、基体12に担持する光触媒の表面積を大きく確保することができる。しかも、多孔質吸着材14が複数の層状に配置されているので、多孔質吸着材14が単層で配置されている上記第1の光触媒担持体10よりも、基体12に担持する光触媒の表面積をより一層大きく確保することができる。
4 and 5 show a
Even in the
図6は、第2の光触媒担持体18の変形例を示すものであり、この第2の光触媒担持体18の変形例は、多孔質吸着材14と共に複数のビーズ状の反射材22を、基体12表面に層状に配置し、これら多孔質吸着材14及び反射材22を網状部材20で被覆して構成したものである。
上記反射材22は、アルミニウム等の光反射率の高い材料で構成することができる。また、表面が光反射率の高い白色と成された部材で反射材22を構成しても良い。
このように、多孔質吸着材14と共に反射材22を配置することにより、光触媒を活性化させる光を様々な方向に反射させて光触媒への照射効率を向上させることができる。
FIG. 6 shows a modified example of the
The
Thus, by disposing the
図7及び図8は、本発明に係る第3の光触媒担持体24を示すものである。この第3の光触媒担持体24は、基体26が略円筒状に形成されており、該基体26の内表面に、光触媒を保持して成る上記多孔質吸着材14が、透光性の接着剤16を介して多数固着されている。図7及び図8において、28は基体26内部に挿通された紫外線ランプ等、光触媒を活性化させる波長の光を放射する光源である。
7 and 8 show a
上記第3の光触媒担持体24にあっては、光源28から光の照射を受けると、光触媒が活性化して該光触媒に接触した空気や水の浄化を行うことができるのである。
この第3の光触媒担持体24にあっても、基体26の内表面に、比表面積が極めて大きい多孔質吸着材14を多数配置すると共に、これら多孔質吸着材14の表面及び細孔内に光触媒を保持せしめたことから、基体26に担持する光触媒の表面積を大きく確保することができる。
また、この第3の光触媒担持体24にあっては、基体26を略円筒状に形成すると共に、基体26内表面に光触媒を保持して成る多孔質吸着材14を固着しているので、当該基体26内部に光源28を挿通配置するができ、該光源28から放射される全ての光を効率良く光触媒に照射して活性化することができる。
尚、図7及び図8においては、基体26の内表面に多孔質吸着材14を単層で配置した場合を例示したが、上記第2の光触媒担持体18の場合と同様に、多孔質吸着材14を複数の層状に配置しても良い。また、基体26の内部空間の略全体を、上記多孔質吸着材14で充填するようにしても良い。これらの場合には、光触媒への光の照射効率を向上させるため、多孔質吸着材14と共に反射材22が配置される。
In the
Even in the
In the
7 and 8 exemplify the case where the
尚、上記網状部材20を透光性樹脂等の透光性材料で構成し、光が網状部材20によって遮られないようにしても良い。
また、光触媒の表面積を拡大させるため、上記網状部材20に光触媒を担持させるようにしても良い。
The
In addition, the photocatalyst may be supported on the
上記光触媒としては、上記の酸化チタン以外に、ZnO、SrTiO3、BaTiO3、Fe2O3等、光触媒作用を有する他の金属酸化物を用いることができるが、アナターゼ型の酸化チタンが、光触媒活性に優れており最も好適に使用できる。 As the photocatalyst, other metal oxides having photocatalytic action such as ZnO, SrTiO 3 , BaTiO 3 , Fe 2 O 3 and the like can be used in addition to the above titanium oxide, but anatase type titanium oxide is a photocatalyst. It is excellent in activity and can be used most preferably.
上記においては、透光性の多孔質吸着材14をシリカゲルで構成した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、バイコールガラス等のnm単位の多数の細孔を有する多孔質ガラスで上記多孔質吸着材14を構成しても良い。
In the above description, the case where the translucent
尚、本発明の上記光触媒担持体10,18,24を、空気等の気体の浄化用に使用する場合には、上記多孔質吸着材14の表面をシリコン樹脂や、テトラフルオロエチレンの重合体(ポリテトラフルオロエチレン、PTFE)であるテフロン(登録商標)等の撥水性のある気体透過性樹脂で被覆しても良い。
このように、多孔質吸着材14の表面を撥水性のある気体透過性樹脂で被覆すると、多孔質吸着材14が空気中の水分を細孔内に吸着することが抑制され、その結果、浄化対象の気体を効率よく細孔内に吸着して、細孔内の光触媒と接触させることができる。
When the
As described above, when the surface of the
10 第1の光触媒担持体
12 基体
14 多孔質吸着材
16 透光性の接着剤
18 第2の光触媒担持体
20 網状部材
22 反射材
24 第3の光触媒担持体
26 基体
28 光源
10 First photocatalyst carrier
12 substrate
14 Porous adsorbent
16 Translucent adhesive
18 Second photocatalyst carrier
20 Mesh member
22 Reflector
24 Third photocatalyst carrier
26 Base
28 Light source
Claims (5)
の光触媒担持体。 4. The photocatalyst according to claim 3, wherein the porous adsorbent is disposed in a plurality of layers, a reflective material is disposed on the surface of the substrate, and the porous adsorbent and the reflective material are covered with the mesh member. Carrier.
The photocatalyst carrier according to any one of claims 1 to 4, wherein the porous adsorbent is silica gel or porous glass.
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