JP2008221111A - 光触媒フィルタ及びその製造方法 - Google Patents
光触媒フィルタ及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008221111A JP2008221111A JP2007062061A JP2007062061A JP2008221111A JP 2008221111 A JP2008221111 A JP 2008221111A JP 2007062061 A JP2007062061 A JP 2007062061A JP 2007062061 A JP2007062061 A JP 2007062061A JP 2008221111 A JP2008221111 A JP 2008221111A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- responsive photocatalyst
- visible light
- ultraviolet
- titanium oxide
- photocatalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 45
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 132
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 65
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical group O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 55
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 10
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O ammonium group Chemical group [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 7
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 7
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims description 6
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 23
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 21
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 10
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- -1 metal halide compound Chemical class 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 3
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 2
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 2
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 2
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten trioxide Chemical compound O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 1
- IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N acetaldehyde Chemical compound [14CH]([14CH3])=O IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000005215 alkyl ethers Chemical class 0.000 description 1
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229940030980 inova Drugs 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052575 non-oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011225 non-oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
【課題】可視光領域及び紫外線領域の光の両方を利用して光触媒作用を発揮することができる光触媒フィルタと、その製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の光触媒フィルタは、セラミック多孔質体に紫外線応答型光触媒及び可視光応答型光触媒が形成されてなる光触媒フィルタであって、該セラミック多孔質体に有機分散剤を含有する紫外線応答型光触媒が形成され、その上に可視光応答型光触媒が形成されている。本発明の光触媒フィルタを製造する方法は、有機分散剤を含有する紫外線応答型光触媒分散液にセラミック多孔質体を含浸させた後、乾燥し、その上に、可視光応答型光触媒を分散させた可視光応答型光触媒分散液を含浸させた後、乾燥し、次いで、焼成する。
【選択図】図２
【解決手段】本発明の光触媒フィルタは、セラミック多孔質体に紫外線応答型光触媒及び可視光応答型光触媒が形成されてなる光触媒フィルタであって、該セラミック多孔質体に有機分散剤を含有する紫外線応答型光触媒が形成され、その上に可視光応答型光触媒が形成されている。本発明の光触媒フィルタを製造する方法は、有機分散剤を含有する紫外線応答型光触媒分散液にセラミック多孔質体を含浸させた後、乾燥し、その上に、可視光応答型光触媒を分散させた可視光応答型光触媒分散液を含浸させた後、乾燥し、次いで、焼成する。
【選択図】図２
Description
本発明は光を利用して光触媒作用を発揮し得る光触媒フィルタと、その製造方法を提供することを目的とする。
従来、光触媒をセラミック多孔質体に担持させた光触媒フィルタが、空調機、空気清浄機、水処理装置などに応用されている。
Ｉ． 例えば、特開平３−１５７１２５号には、セラミック多孔質体に酸化チタンを担持させたものに紫外線を照射し、酸化チタンの光触媒作用によって気体の悪臭を除去することが記載されている。
しかしながら、上記公報の光触媒は紫外線領域で応答するものであるため、太陽光や蛍光灯の光を利用することができず、十分な光触媒機能を発揮させるためには、積極的に紫外線を照射させる必要がある。
II． 近年可視光領域の光を利用する為に種々の研究がなされ、例えば、特開２００４−２７５９９９号には酸化チタン系光触媒において、酸化チタンに金属ハロゲン化物等の金属化合物を含有させることにより、可視光領域に光触媒活性を発現させることが記載されている。また、特開２００１−２０５１０３号では豊田中央研究所は酸化チタンに窒素をドープすることで可視光領域に光触媒活性を発現させることを見出している。ＷＯ ００／１０７０６号では酸化チタンに酸素欠陥を導入することで可視光領域に光触媒活性を発現させることを見出している。九州工業大学の横野教授は硫黄をドープすることで可視光領域に光触媒活性を発現させることを見出している。
しかし上記公報の光触媒は可視光領域で光領域活性を発現するものの、セラミック多孔質体に担持した場合、ほとんど吸着能力を示さず、フィルタとして除去能力を考慮すると、十分ではない。吸着量を増大させる為には、ゼオライト等の吸着剤を用い、吸着層を作製しその上に光触媒層を作製する必要がある。吸着層と光触媒層を別々に焼成する為に、焼成作業が煩雑で非常に工数がかかり、ゼオライト等だけではセラミック多孔質体には担持できず、バインダー等を用いて焼結しなければならない。
特開平３−１５７１２５号
特開２００４−２７５９９９号
特開２００１−２０５１０３号
ＷＯ ００／１０７０６号
本発明は、可視光領域及び紫外光領域の光の両方を利用して光触媒作用を発揮し、かつ吸着剤を用いずに十分な吸着能力を持つ光触媒フィルタとその製造方法を提供することを目的とする。
請求項１の光触媒フィルタは、セラミック多孔質体に紫外線応答型光触媒層及び可視光応答型光触媒層が形成されてなる光触媒フィルタであって、有機分散剤を含有する紫外線応答型光触媒分散液を用いて紫外線応答型光触媒層が形成され、その上に可視光応答型光触媒層が形成されていることを特徴とするものである。
請求項２の光触媒フィルタは、請求項１において、該紫外線応答型光触媒層に含有する紫外線応答型光触媒が酸化チタン系光触媒であることを特徴とするものである。
請求項３の光触媒フィルタは、請求項１又は２において、該可視光応答型光触媒層に含有する可視光応答型光触媒層が酸化チタン系光触媒であることを特徴とするものである。
請求項４の光触媒フィルタは、請求項１ないし３のいずれか１項において、該有機分散剤がポリアクリル酸アンモニウムであることを特徴とするものである。
請求項５の光触媒フィルタは、請求項３において、該可視光応答型光触媒の酸化チタン系触媒は、Ｎ，Ｃ及びＳの少なくとも１種をドープしたドープ酸化チタン、酸素欠陥を有する酸素欠陥型酸化チタン、前記ドープ酸化チタンに金属を担持した酸化チタン、前記酸素欠陥型酸化チタンに金属を担持した酸化チタン並びに酸化チタンに金属を担持した酸化チタンよりなる群の少なくとも１種よりなるものであることを特徴とするものである。
請求項６の光触媒フィルタの製造方法は、請求項１ないし５に記載の光触媒フィルタを製造する方法であって、有機分散剤を含有する紫外線応答型光触媒分散液にセラミック多孔質体を含浸させた後、乾燥し、その上に、可視光応答型光触媒を分散させた可視光応答型光触媒分散液を含浸させた後、乾燥し、次いで、焼成することを特徴とするものである。
請求項７の光触媒フィルタの製造方法は、請求項６において、焼成温度が３００〜７００℃であることを特徴とするものである。
請求項８の光触媒フィルタの製造方法は、請求項６又は７において、前記セラミック多孔質体に担持された紫外線応答型光触媒及び可視光応答型光触媒の合量が、０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ３であることを特徴とするものである。
本発明の光触媒フィルタは、可視光応答型光触媒層及び紫外線応答型光触媒層が形成されているため、可視光領域及び紫外線領域の両方の光を利用して光触媒作用を発揮することができる。
また、本発明の光触媒フィルタは紫外線応答型光触媒液に有機分散剤を含有することでセラミック多孔質体上に紫外線応答型光触媒層を焼成した際に有機分散剤が消失し、紫外線応答型光触媒層が多孔質化することで、表面積が増大し、初期吸着能を発揮することができる。
本発明において、該有機分散剤がポリアクリル酸アンモニウムである場合、該ポリアクリル酸アンモニウムが酸化チタンを沈殿させることなく均一な分散液を得ることができる。
本発明の光触媒フィルタを製造するには、有機分散剤を含有する紫外線応答型光触媒分散液にセラミック多孔質体を含浸させた後、乾燥し、その上に、可視光応答型光触媒を分散させた可視光応答型光触媒分散液を含浸させた後、乾燥し、次いで、焼成する。
本発明の光触媒フィルタは、セラミック多孔質体に紫外線応答型光触媒層及び可視光応答型光触媒層が形成されてなる光触媒フィルタであって、有機分散剤を含有する紫外線応答型光触媒分散液を用いて紫外線応答型光触媒層が形成され、その上に可視光応答型光触媒層が形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の光触媒フィルタを製造する方法は、有機分散剤を含有する紫外線応答型光触媒分散液にセラミック多孔質体を含浸させた後、乾燥し、その上に、可視光応答型光触媒を分散させた可視光応答型光触媒分散液を含浸させた後、乾燥し、次いで、焼成することを特徴とするものである。
セラミック多孔質体としては、アルミナ、コージライト、ムライト、ジルコニア、シリカ、マグネシア等及びこれらの混合物よりなる金属酸化物系セラミック多孔質体や、炭化ケイ素、窒化ケイ素等よりなる非酸化物系セラミックス多孔質体などが挙げられる。
紫外線応答型光触媒としては、酸化スズ、酸化亜鉛、三酸化タングステン、酸化チタン、チタン酸ストロンチウムなどの金属酸化物、硫化亜鉛等の金属硫化物、炭化ケイ素、非金属酸化物などが挙げられる。
また、可視光応答型光触媒としては、酸化チタンに窒素、硫黄、炭素などの不純物準位を導入したドープ酸化チタン、酸化チタンに酸素欠陥を導入した酸素欠陥型酸化チタン、前記ドープ酸化チタンに金属を担持した酸化チタン、前記酸素欠陥型酸化チタンに金属を担持した酸化チタン、酸化チタンに金属を担持した酸化チタン、Ｔｉ以外の金属ハロゲン化合物や金属錯体などを含有させた酸化チタンなどを用いることもできる。金属化合物を含有させた酸化チタンとしては、上記特開２００４−２７５９９９号に記載されているものを用いることができる。上記公報には、他の金属として、Ｔｉ、Ｖ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｗ、Ｎｂ、Ｂｉ、Ｐ、Ｍｏ、Ｃｓ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｃｅ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ等が挙げられている。酸化チタンに金属ハロゲン化物などの金属化合物を含有させると、可視光によって光触媒活性を発現するようになる。
紫外光応答型光触媒及び可視光応答型光触媒が酸化チタンの場合、酸化チタンの結晶形はアナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型のいずれでもよい。また、前記結晶形が混合していても構わない。特に結晶形を限定するわけではないが、アナターゼ型を含んでいることが好ましい。
分散液中のこれら紫外線応答型光触媒及び可視光応答型光触媒の平均粒子径は、５００ｎｍ以下であることが好ましい。光触媒の平均粒子径が５００ｎｍより大きいと、皮膜の粉化や剥離が起こり易くなる。また、粒子の沈降が起こり易く、分散液の保存安定性も低下する。光触媒の平均粒子径は、より好ましくは３００ｎｍ以下、さらに一層好ましくは２００ｎｍ以下である。理想的には、分散液中の光触媒粒子は一次粒子の形態である。
光触媒粒子を分散させる溶媒（即ち、分散媒）としては、蒸留水、イオン交換水、超純水などの水；メタノール、エタノール、２−プロパノールなどのアルコール類；メチルエチルケトンなどのケトン類；ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、などが挙げられる。これらは、任意に混合して使用してもよい。
分散処理は、光触媒を固形分濃度が数ｍａｓｓ％〜５０ｍａｓｓ％の範囲となるように溶媒と混合して行うことが好ましい。固形分濃度がこの範囲外では、分散性が低下することがある。
上記分散液に含まれる有機分散剤としては界面活性剤を用いることができる。陰イオン性界面活性剤として、例えば、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキル硫酸エステル塩、高分子界面活性剤などが挙げられる。陽イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリアクリル酸アンモニウム、アルキルアミン塩、第４級アンモニウム塩などが挙げられる。非イオン性界面活性剤として、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステルなどが挙げられる。特にポリアクリル酸アンモニウムが好ましい。
有機分散剤の添加量は、紫外線応答型光触媒及び可視光応答型光触媒が酸化チタンである場合、酸化チタンに対し２０ｗｔ％以下であることが好ましく、更に１０ｗｔ％以下であることが好ましい。さらに好ましくは０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下である。２０ｗｔ％以上だと有機分散剤同士が凝集し、保存安定性が低下する。また、０．１ｗｔ％以下では光触媒が均一に分散せず、保存安定性が低下する。また、膜化した際に多孔質化度合いが低く、吸着能力が低下する。
分散液は解膠剤を含有していても良い。解膠剤としては塩酸、硫酸等が例示される。また、ｐＨ調整のため、分散液に塩基や酸を添加してもよい。
分散処理は、ペイントシェーカーを用いて行うこともできるが、例えば、メディアミル、回転刃を用いた剪断、薄膜旋回、超音波といった、より強力な分散が可能な手段により実施することが好ましい。２種以上の分散手段を組合わせて利用してもよい。
得られた分散液が凝集した粗大粒子を含んでいる場合、それらを濾過または遠心分離によって除去することが好ましい。粗大粒子は、皮膜中で剥離や粉化の起点となり易いからである。分散処理後の分散液に溶媒を加えて、固形分濃度を調整することもできる。
分散液は、さらにバインダーを含有してもよい。バインダー成分としては、シリカ、アルミナ、チタニア、マグネシア、ジルコニアなどの金属酸化物ゾルが利用できる。
上記紫外線応答型光触媒分散液にセラミック多孔質体を含浸させた後、必要に応じて加熱しながら乾燥させる。乾燥温度は、分散液の組成（溶媒やバインダーの種類）、セラミック多孔質体の耐熱温度などに合わせて決めればよい。溶媒が水の場合、１００℃以上で乾燥することが好ましい。
この紫外線応答型光触媒層を乾燥したセラミック多孔質体を焼成してもよい。紫外線応答型光触媒が酸化チタンの場合、焼成温度３００〜６００℃で焼成することが好ましい。
次いで、紫外線応答型光触媒を担持したセラミックス多孔質体を可視光応答型光触媒分散液に含浸させ、必要に応じて加熱させて乾燥させる。乾燥温度は、分散液の組成（溶媒やバインダーの種類）に応じて決めればよい。溶媒が水の場合、１００℃以上で乾燥することが好ましい。可視光応答型光触媒の場合、乾燥後、焼成温度３００〜６００℃で焼成することが好ましい。
この光触媒フィルタを形成させる紫外線応答型光触媒の担持量はセラミック多孔質体の孔径、厚さにもよるが、サイズが１９７ｍｍ×７０ｍｍ×７ｍｍで１ｉｎｃｈ当りのセルの数が９個の場合、０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ３、とりわけ０．０３〜０．３ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。担持量が０．０１ｇ／ｃｍ３よりも少ないと吸着量が少なく、０．５ｇ／ｃｍ３以上になると紫外線応答型光触媒が脱落したり、セルの目が詰まったりする。
また、この光触媒フィルタに形成される可視光応答型光触媒の担持量はセラミック多孔質体の孔径、厚さにもよるが、サイズが１９７ｍｍ×７０ｍｍ×７ｍｍで１ｉｎｃｈ当りのセルの数が９個の場合、０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ３、とりわけ０．０３〜０．３ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。担持量が０．０１ｇ／ｃｍ３以下であると可視光での光触媒活性が低くなる。０．５ｇ／ｃｍ３を超えると非常にコスト高になる。
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
なお、実施例及び比較例において、セラミックフォーム、紫外線応答型光触媒分散液及び可視光応答型光触媒分散液として以下のものを用いた。
セラミックフォーム：
（株）ブリヂストン製、材質コージェライト、
サイズ１９７ｍｍ×７０ｍｍ×７ｍｍ、＃０９
紫外線応答型光触媒分散液：
石原産業社製 酸化チタンゾル液「ＳＴＳ−２１」
可視光応答型光触媒分散液：
住友チタニウム（株）製 可視光応答型酸化チタンゾル液
「光触媒可視光型ゾル」
（株）ブリヂストン製、材質コージェライト、
サイズ１９７ｍｍ×７０ｍｍ×７ｍｍ、＃０９
紫外線応答型光触媒分散液：
石原産業社製 酸化チタンゾル液「ＳＴＳ−２１」
可視光応答型光触媒分散液：
住友チタニウム（株）製 可視光応答型酸化チタンゾル液
「光触媒可視光型ゾル」
なお、ＳＴＳ−２１には、ポリアクリル酸アンモニウムが１〜５質量％程度含まれている。
実施例１
セラミックフォームを紫外線応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。
セラミックフォームを紫外線応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。
次いで、このセラミックフォームを可視光応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。
この乾燥体を５００℃で１時間焼成することにより、評価用サンプルを得た。なお、紫外線応答型光触媒重量は紫外線応答型光触媒乾燥後の重量より算出した。可視光応答型光触媒は全体重量からセラミックフォーム重量、紫外線応答型光触媒重量を差し引いて算出した。
実施例２
セラミックフォームを紫外線応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。
セラミックフォームを紫外線応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。
次いで、このセラミックフォームを可視光応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。この可視光応答型光触媒分散液への含浸及び乾燥を、さらに２回繰り返した。
この乾燥体を５００℃で１時間焼成することにより、評価用サンプルを得た。なお、可視光応答型光触媒は全体重量からセラミックフォーム重量、紫外線応答型光触媒重量を差し引いて算出した。
比較例１
セラミックフォームを紫外線応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。
セラミックフォームを紫外線応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。
この乾燥体を５００℃で１時間焼成することにより、評価用サンプルを得た。なお、紫外線応答型光触媒重量は全重量からセラミックフォーム重量を差し引いて算出した。
比較例２
セラミックフォームを可視光応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。
セラミックフォームを可視光応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。
この乾燥体を５００℃で１時間焼成することにより、評価用サンプルを得た。なお、可視光応答型光触媒重量は全重量からセラミックフォーム重量を差し引いて算出した。
比較例３
セラミックフォームを可視光応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。この可視光応答型光触媒分散液への含浸及び乾燥を、さらに２回繰り返した。
セラミックフォームを可視光応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。この可視光応答型光触媒分散液への含浸及び乾燥を、さらに２回繰り返した。
この乾燥体を５００℃で１時間焼成することにより、評価用サンプルを得た。なお、可視光応答型光触媒重量は全重量からセラミックフォーム重量を差し引いて算出した。
比較例４
セラミックフォームを紫外線応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。
セラミックフォームを紫外線応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。
次いで、このセラミックフォームを可視光応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。
この乾燥体を２００℃で１時間焼成することにより、評価用サンプルを得た。なお、可視光応答型光触媒重量は全重量からセラミックフォーム重量及び紫外線応答型光触媒重量を差し引いて算出した。
比較例５
セラミックフォームを紫外線応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。
セラミックフォームを紫外線応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。
次いで、このセラミックフォームを可視光応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。
この乾燥体を８００℃で１時間焼成することにより、評価用サンプルを得た。なお、可視光応答型光触媒重量は全重量からセラミックフォーム重量及び紫外線応答型光触媒重量を差し引いて算出した。
比較例６
セラミックフォームを紫外線応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。
セラミックフォームを紫外線応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。
この紫外線応答型光触媒分散液への含浸及び乾燥を、さらに５回繰り返した。
次いで、このセラミックフォームを可視光応答型光触媒分散液に約１分間含浸した後、余分な分散液を除去し、１００℃で２時間乾燥した。
この可視光応答型光触媒分散液への含浸及び乾燥を、さらに１回繰り返した。
この乾燥体を５００℃で１時間焼成することにより、評価用サンプルを得た。なお、可視光応答型光触媒重量は全重量からセラミックフォーム重量及び紫外線応答型光触媒重量を差し引いて算出した。
上記実施例１，２及び比較例１〜６について、可視光応答型光触媒及び紫外線応答型光触媒の担持量は表１に示す通りである。
＜評価方法＞
図１に示す密閉型バッチ式装置１０を用い、以下の通り、アセトアルデヒド濃度の経時的変化を測定した。
図１に示す密閉型バッチ式装置１０を用い、以下の通り、アセトアルデヒド濃度の経時的変化を測定した。
１５Ｗの昼光色灯１を５本備える密閉型バッチ式装置１０の測定用チャンバー２（２７Ｌ、外寸サイズ；４６５ｍｍ×３００ｍｍ×１９０ｍｍ）にサンプル３をセットした。ガス導入口４から２５０ｐｐｍのアセトアルデヒドガス５Ｌを注入し、撹拌装置５を用いてアセトアルデヒドガスを測定用チャンバー２内に拡散させ、ＩＮＯＶＡ社製マルチガスモニター６にてアセトアルデヒド濃度を測定した。吸着平衡状態に達した後、昼光色灯１を点灯し、アセトアルデヒド濃度の経時変化を測定した。測定結果を図２に示す（但し、比較例４〜６は除く）。アセトアルデヒドの分解速度を数値化する為に、昼光色灯点灯後３分後から点灯時の濃度の１／５になるまでの減衰をｙ＝ｅｘでフィッティングを行い、擬１次反応速度定数とし、表１に示す。
図２から明らかな通り、実施例１，２及び比較例１は比較例２，３に比べて、昼光色灯を点灯させる前における初期吸着量が高かった。これは実施例１，２及び比較例１では有機分散剤が焼成時消失することで多孔質化され、その為表面積が増大し、吸着量が増えた為であると考えられる。
表１から明らかな通り、実施例１，２及び比較例１は比較例２，３に比べ、昼光色灯を点灯させる前における初期吸着量が高かった。これは実施例１，２及び比較例１では有機分散剤が焼失することで多孔質化され、そのため面積が増大し、吸着量が増えたためであると考えられる。
また、表１から明らかな通り、実施例１，２及び比較例２，３は比較例１に比べ、昼光色灯を点灯した後の分解の速度が速く、可視光応答型光触媒の担持量が増えるにつれて速くなっている。これは可視光応答型光触媒が有効に作用しているためであると考えられる。
また、表１から明らかな通り、実施例１は比較例４，５に比べ、昼光色灯を点灯した後の分解が速く、焼成温度により分解の速度が異なっている。これは焼成温度により光触媒の有効性が変化しているためであると考えられる。
また、表１から明らかな通り、比較例６では担持量が増えるものの、目詰まりや酸化チタンの脱落が見られる。この比較例６は、フィルタとして機能しない。
１ 昼光色灯
２ 測定用チャンバー
３ サンプル
４ ガス導入口
５ 撹拌装置
６ マルチガスモニター
１０ 密閉型バッチ式装置
２ 測定用チャンバー
３ サンプル
４ ガス導入口
５ 撹拌装置
６ マルチガスモニター
１０ 密閉型バッチ式装置
Claims (8)
- セラミック多孔質体に紫外線応答型光触媒層及び可視光応答型光触媒層が形成されてなる光触媒フィルタであって、
有機分散剤を含有する紫外線応答型光触媒分散液を用いて紫外線応答型光触媒層が形成され、その上に可視光応答型光触媒層が形成されていることを特徴とする光触媒フィルタ。 - 請求項１において、該紫外線応答型光触媒層に含有する紫外線応答型光触媒が酸化チタン系光触媒であることを特徴とする光触媒フィルタ。
- 請求項１又は２において、該可視光応答型光触媒層に含有する可視光応答型光触媒が酸化チタン系光触媒であることを特徴とする光触媒フィルタ。
- 請求項１ないし３のいずれか１項において、該有機分散剤がポリアクリル酸アンモニウムであることを特徴とする光触媒フィルタ。
- 請求項３において、該可視光応答型光触媒の酸化チタン系触媒は、Ｎ，Ｃ及びＳの少なくとも１種をドープしたドープ酸化チタン、酸素欠陥を有する酸素欠陥型酸化チタン、前記ドープ酸化チタンに金属を担持した酸化チタン、前記酸素欠陥型酸化チタンに金属を担持した酸化チタン並びに酸化チタンに金属を担持した酸化チタンよりなる群の少なくとも１種よりなるものであることを特徴とする光触媒フィルタ。
- 請求項１ないし５に記載の光触媒フィルタを製造する方法であって、
有機分散剤を含有する紫外線応答型光触媒分散液にセラミック多孔質体を含浸させた後、乾燥し、その上に、可視光応答型光触媒を分散させた可視光応答型光触媒分散液を含浸させた後、乾燥し、次いで、焼成することを特徴とする光触媒フィルタの製造方法。 - 請求項６において、焼成温度が３００〜７００℃であることを特徴とする光触媒フィルタの製造方法。
- 請求項６又は７において、前記セラミック多孔質体に担持された紫外線応答型光触媒及び可視光応答型光触媒の合量が、０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする光触媒フィルタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007062061A JP2008221111A (ja) | 2007-03-12 | 2007-03-12 | 光触媒フィルタ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007062061A JP2008221111A (ja) | 2007-03-12 | 2007-03-12 | 光触媒フィルタ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008221111A true JP2008221111A (ja) | 2008-09-25 |
Family
ID=39840318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007062061A Pending JP2008221111A (ja) | 2007-03-12 | 2007-03-12 | 光触媒フィルタ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008221111A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008279407A (ja) * | 2007-05-14 | 2008-11-20 | Kanac Corp | 可視光応答型二酸化チタン光触媒粉体およびその製造方法と装置 |
| JP2010075879A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Cs Engineering:Kk | 排ガスの脱臭処理方法 |
| JP2010179285A (ja) * | 2009-02-09 | 2010-08-19 | Catarise Corp | 光触媒体、光触媒担持体及び光触媒体キット |
| KR20190054821A (ko) * | 2017-11-14 | 2019-05-22 | 한국생산기술연구원 | 광촉매 필터 및 이의 제조방법 |
| WO2024181776A1 (ko) * | 2023-02-28 | 2024-09-06 | 삼성전자 주식회사 | 에어 필터 및 이를 포함하는 정화 장치 |
-
2007
- 2007-03-12 JP JP2007062061A patent/JP2008221111A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008279407A (ja) * | 2007-05-14 | 2008-11-20 | Kanac Corp | 可視光応答型二酸化チタン光触媒粉体およびその製造方法と装置 |
| JP2010075879A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Cs Engineering:Kk | 排ガスの脱臭処理方法 |
| JP2010179285A (ja) * | 2009-02-09 | 2010-08-19 | Catarise Corp | 光触媒体、光触媒担持体及び光触媒体キット |
| KR20190054821A (ko) * | 2017-11-14 | 2019-05-22 | 한국생산기술연구원 | 광촉매 필터 및 이의 제조방법 |
| KR102114846B1 (ko) | 2017-11-14 | 2020-05-26 | 한국생산기술연구원 | 광촉매 필터 및 이의 제조방법 |
| WO2024181776A1 (ko) * | 2023-02-28 | 2024-09-06 | 삼성전자 주식회사 | 에어 필터 및 이를 포함하는 정화 장치 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tobaldi et al. | Titanium dioxide modified with transition metals and rare earth elements: Phase composition, optical properties, and photocatalytic activity | |
| CN108187662B (zh) | 光催化剂及使用其的光催化剂分散液、光催化剂涂料、光催化剂膜和制品 | |
| JP5711744B2 (ja) | 光触媒層を備えた無機材料およびその製造方法、並びに無機材料用光触媒コーティング液 | |
| KR102686704B1 (ko) | 질소-도핑된 TiO2 나노 입자 및 광촉매에서 이의 사용 | |
| WO1998043733A1 (fr) | Photocatalyseur, procede de production correspondant et elements multifonctionnels | |
| JP5981483B2 (ja) | 親水性部材の製造方法 | |
| JP4145923B2 (ja) | 酸化チタン粒子およびその製造方法、製造装置ならびにこの酸化チタンを用いた処理方法 | |
| JP2008221111A (ja) | 光触媒フィルタ及びその製造方法 | |
| JP2004283646A (ja) | 光触媒および光触媒の製造方法 | |
| JP2012040550A (ja) | 触媒前駆体分散液、触媒及び排気ガスの浄化方法 | |
| JP2008168277A (ja) | 可視光応答型光触媒合成法 | |
| JPWO2007039985A1 (ja) | 酸化珪素膜で被覆された光触媒を含有する無機焼結体 | |
| JP5537356B2 (ja) | 光触媒、コーティング剤、内装材、及び光触媒の製造方法 | |
| JP2007098197A (ja) | 光触媒材料の製造方法 | |
| JP3567693B2 (ja) | 固定化光触媒の製造方法および有害物質の分解・除去方法 | |
| JP4883913B2 (ja) | 光触媒およびその製造方法 | |
| JP2004305947A (ja) | アナターゼ形酸化チタン光触媒担持シリカゲル及びその製法 | |
| WO2023079766A1 (ja) | 光触媒抗菌脱臭材料、その製造方法、抗菌脱臭材、および抗菌脱臭フィルター | |
| JP2008207161A (ja) | 空気浄化材製造方法および空気浄化材および空気浄化装置および空気浄化方法 | |
| JP4849862B2 (ja) | 新規ヘテロポリ酸塩、それを用いた光触媒、及び光触媒機能性部材 | |
| JP2006289356A (ja) | 光触媒用の機能性超微粒子材料、その製造方法及び製品 | |
| JP4580197B2 (ja) | 広い波長領域において光触媒活性を有する酸化チタン光触媒およびその製造方法 | |
| JPH10337478A (ja) | 酸化チタン光触媒用ゾル、光触媒多機能部材の製造方法および使用方法 | |
| JP3944152B2 (ja) | 水質汚染有機物質の除去方法 | |
| JP4190762B2 (ja) | すぐれたｃｏ除去能力を有する気体処理用材料の製造法 |