JP2008246303A - 光触媒分散体及びその製造方法 - Google Patents

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敬一郎 鈴木
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Abstract

【課題】菌体やカビ等の発生および増殖を抑制して、良好な保存安定性を保持できる光触媒分散体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】光触媒粒子、分散剤及び水系溶媒を含有する光触媒分散体であって、前記水系溶媒が、工場用純水を目開きが0.5μm以下のフィルターを通過させた純水であることを特徴とする光触媒分散体。
【選択図】なし

Description

本発明は、光触媒分散体及びその製造方法に関するものである。
半導体に紫外線を照射すると、強い還元作用を持つ電子と強い酸化作用を持つ正孔が生成し、半導体に接触した分子種を酸化還元作用により分解する。このような作用を光触媒作用と呼び、この光触媒作用を利用することによって水や大気中の有機物等の分解・無害化することができる。したがって、光触媒作用を示す物質すなわち光触媒は、近年、例えば、水処理、脱臭、排ガス処理、大気浄化、土壌処理、抗菌・抗カビ、防藻、防汚、防曇、防結露、防滴、防氷結など、様々は用途に普及し始めている。
光触媒作用を示す物質すなわち光触媒としては、例えば、酸化チタンが最も汎用的であり、酸化チタンからなる光触媒粉末や光触媒分散体が市販されている。これらのうち光触媒分散体は、保存容器内で光触媒機能を発現させないために、金属容器や遮光ポリ容器で、長時間保存する必要がある。
また、媒体中に有機物を含む場合に菌体やカビ等が発生・増殖しやすいため、保存中に異臭が生じたり、分散体中の光触媒粒子の分散粒径の増大やpH上昇を招いたりして、光触媒分散体の性状が変化してしまうことがある。このような問題は、とりわけpH3〜6程度の光触媒分散体に生じやすい傾向にある。
このような中、光触媒分散体中の菌体やカビ等の発生・増殖を抑制して保存安定性を向上させる技術として、防腐剤を添加する方法が知られている。
従来、防腐剤としては、イソチアゾリン系、ベンゾイソチアゾリン系、トリアジン系、次亜塩素酸ナトリウム、フェノール類、アジ化ナトリウム、銀、銅、亜鉛化合物などが汎用され、開示されている(特許文献1、2及び非特許文献1)。
しかしながら、これらの防腐剤が添加された光触媒分散体を塗布した基材に、可視光や紫外光を照射した場合、光触媒粒子近傍にある防腐剤を分解し、気体中に含まれる悪臭成分やVOCの分解反応速度定数が、防腐剤の添加量に比例して低下する傾向にある。したがって、塗布直後から、高い光触媒活性を有する光触媒分散体を得るためには、防腐剤の添加量が制限される。
特開2001−89706号公報 特開2003−261330号公報 「水性コーティング材料の開発と応用」シーエムシー出版、231頁、長沼 桂著、三代澤 良明監修
そこで、本発明は、菌体やカビ等の発生および増殖を抑制して、良好な保存安定性を保持できる光触媒分散体及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、防腐剤を含まない場合においても、工場用純水を所定のフィルターを通過させた純水を使用した光触媒分散体が、長期間に渡り良好な保存安定性を保持できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明における光触媒分散体は、光触媒粒子、分散剤及び水系溶媒を含有する光触媒分散体であって、前記水系溶媒が、工場用純水を目開きが0.5μm以下のフィルターを通過させた純水であることを特徴とする。
本発明に用いられる分散剤は、カルボン酸類であることが好ましい。
前記カルボン酸類は、蓚酸又はその塩であることが好ましい。
前記光触媒粒子は、酸化チタンであることが好ましい。
本発明の光触媒分散体の製造方法が、工場用純水を目開きが0.5μm以下のフィルターに通過させて純水を得る工程と、前記純水中に、分散剤を用いて光触媒粒子を分散する工程と、を含むことが好ましい。
本発明によれば、菌体やカビ等の発生および増殖を抑制して長時間にわたり良好な保存安定性を保持でききる光触媒分散体を得ることができ、その結果、本発明の光触媒分散体は、例えば、繊維材料、建築材料、自動車材料等の各種材料に光触媒体を塗布することを容易にし、これらの材料に高い光触媒活性を付与することを可能とするのである。本発明の光触媒分散体により光触媒活性が付与された各種材料は、大気中のNOxを分解したり、居住空間や作業空間での悪臭物質(例えば、煙草臭)を分解したり、細菌(例えば、放射菌)、藻類、黴類等の増殖を抑制することができる。
[光触媒分散体]
本発明の光触媒分散体は、光触媒粒子、分散剤及び水系溶媒を含有するものである。
本発明における光触媒粒子は、光触媒活性を示す成分を含む粉末であればよく、例えば、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb、Bi、La、Ceのような金属元素の1種または2種以上の酸化物、窒化物、硫化物、酸窒化物、酸硫化物、窒弗化物、酸弗化物、酸窒弗化物などを成分とする粉末が挙げられる。これらの中でも特に、本発明における光触媒粒子としては酸化チタンが好ましい。さらに詳しくは、酸化チタンにはアナターゼ型とルチル型とがあるが、光触媒活性の点ではアナターゼ型酸化チタンが好ましい。アナターゼ型酸化チタンの場合、そのアナターゼ化率は40%以上であるのが好ましく、より好ましくは60%以上、さらに好ましくは80%以上であるのがよい。なお、このときのアナターゼ化率は、X線回折法により回折スペクトルを測定し、このスペクトルにある酸化チタンの最強干渉線(面指数101)のピーク面積を求めることにより算出することができる。
光触媒粒子として用いられる酸化チタンは、例えば、チタン化合物と塩基とを反応させ、生成物にアンモニアを添加して熟成した後、固液分離し、次いで固形分を焼成する方法(以下、この方法を「酸化チタン調製方法A」と称することもある)などで調製することができる。以下、この酸化チタン調製方法Aについて述べるが、本発明における光触媒粒子は、勿論この調製方法によって得られたものに限定されるわけではない。
酸化チタン調製方法Aにおいては、チタン化合物として、例えば、三塩化チタン〔TiCl3〕、四塩化チタン〔TiCl4〕、硫酸チタン〔Ti(SO42・mH2O、0≦m≦20〕、オキシ硫酸チタン〔TiOSO4・nH2O、0≦n≦20〕、オキシ塩化チタン〔TiOCl2〕等を用い、チタン化合物と反応させる塩基として、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、アンモニア、ヒドラジン、ヒドロキシルアミン、モノエタノールアミン、非環式アミン化合物、環式脂肪族アミン化合物等を用いることができる。
酸化チタン調製方法Aにおいて、チタン化合物と塩基との反応は、pH2以上が好ましく、より好ましくはpH3以上であり、pH7以下が好ましく、より好ましくはpH5以下の範囲で行うのがよい。チタン化合物と塩基との反応の温度は、通常90℃以下が好ましく、より好ましくは70℃以下、更に好ましくは55℃以下とするのがよい。また、チタン化合物と塩基との反応は、過酸化水素水存在下で行うこともできる。
酸化チタン調製方法Aにおいて、チタン化合物と塩基との反応で得られた生成物にアンモニアを添加して熟成するに際し、添加するアンモニアの量は、前記反応の際に用いた塩基の量をも加えた合計量が、水存在下でチタン化合物を水酸化チタンに変えるのに必要となる塩基の化学量論量を超えることとなるよう設定することが好ましい。具体的には、前記化学量論量を基準に1.1倍以上が好ましく、より好ましくは1.5倍以上である。なお、このときの上限は、塩基の量があまりに多くても量に見合った効果は得られず、経済的に不利になるため、前記化学量論量を基準に20倍以下が好ましく、より好ましくは10倍以下である。
酸化チタン調製方法Aにおいて、アンモニアを添加して熟成する際の温度は、例えば、0℃以上が好ましく、より好ましくは10℃以上であり、また、上限としては110℃以下が好ましく、より好ましくは80℃以下、さらに好ましくは55℃以下であり、熟成する時間は1分間〜10時間が好ましく、より好ましくは10分間〜2時間、攪拌しながら保持する方法である。
酸化チタン調製方法Aにおいて、熟成された生成物の固液分離は、例えば、加圧濾過、減圧濾過、遠心分離、デカンテーションなどで行うことができる。また、固液分離では、得られた固形分を洗浄する操作をあわせて行うことが好ましい。
酸化チタン調製方法Aにおいて、固液分離された固形分または任意の洗浄を行った固形分の焼成は、例えば、気流焼成炉、トンネル炉、回転炉などの装置を用いて、通常300℃以上が好ましく、より好ましくは350℃以上であり、また、上限としては600℃以下が好ましく、より好ましくは500℃以下、更に好ましくは400℃以下である範囲内の温度で行うことである。焼成時間は、焼成温度や焼成装置等に応じて決定すればよく、特に限定されないが、通常10分間〜30時間が好ましく、より好ましくは30分間〜5時間である。
酸化チタン調製方法Aにおいては、焼成して得られた酸化チタンに、必要に応じて、タングステン酸化物、ニオブ酸化物、鉄酸化物、ニッケル酸化物のような固体酸性を示す化合物や、ランタン酸化物、セリウム酸化物のような固体塩基性を示す化合物や、インジウム酸化物、ビスマス酸化物のような可視光線を吸収する金属化合物等を担持させることもできる。
本発明における光触媒粒子は、波長約430nm〜約830nmの光照射に対して、光触媒活性を示すものが好ましい。具体的には、密閉式容器内に粉末状の光触媒とアセトアルデヒドを入れ、密閉した後、光触媒粒子から約15cm離れた位置にある光源(例えば500Wキセノンランプ)により波長約430nm〜約830nmの光を照射したとき、アセトアルデヒドの20分間(照射開始から20分後まで)の平均分解速度が、光触媒粒子1gあたり10μmol/hr以上であるものが好ましく、20μmol/hr以上であるものがより好ましい。
本発明の分散体中に占める光触媒粒子の含有量は、用途に応じて適宜設定すればよく特に制限されないが、通常、下限は0.1重量%以上が好ましく、より好ましくは1重量%以上、上限は30重量%以下になるように設定することが好ましい。
本発明における水系溶媒は、工場用純水、つまりはイオン交換水を、目開きが0.5μm以下のフィルターを通過させた純水である。
本発明においては、前記目開きが0.5μm以下のフィルターを使用するが、好ましくは、0.2μm以下である。0.5μmを超えると、菌体やカビ等(通常、数μm)を捕集することができず、光触媒分散体中の菌体やカビ等の発生・増殖を抑制し、保存安定性を向上させることができなくなる。
本発明の光触媒分散体は、分散剤を含有する。前記分散剤としては、カルボン酸類であることが好ましい。カルボン酸類を含有することにより、光触媒粒子を水系溶媒中に分散させ易くなり、分散安定性が向上することになる。
前記カルボン酸類は、蓚酸またはその塩であるものが好ましく、具体的には、蓚酸、蓚酸アンモニウム、蓚酸水素アンモニウム、蓚酸リチウム、蓚酸水素リチウム、蓚酸ナトリウム、蓚酸水素ナトリウム、蓚酸カリウム、蓚酸水素カリウム、蓚酸マグネシウム、蓚酸カルシウム、蓚酸ストロンチウムおよび蓚酸バリウムからなる群より選ばれる少なくとも1種である。
前記分散剤の含有量は、特に制限されないが、光触媒粒子1モルに対して0.005〜5モルであることが好ましく、より好ましくは、0.005〜0.03モルである。カルボン酸類の含有量が0.005モル未満であると、充分に分散安定性の効果が得られない恐れがあり、一方、5モルを超えると、分散体中の有機物が多くなるため、初期の光触媒活性が低下し、大気中の悪臭成分等に対する光触媒作用を発揮するまでに、時間を要する恐れがある。
更に、本発明の光触媒分散体には、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、各種添加剤を含有させることができる。各種添加剤としては、例えば、非晶質シリカ、シリカゾルのような珪素酸化物、非晶質アルミナ、アルミナゾルのようなアルミニウムの酸化物や水酸化物、ゼオライト、カオリナイトのようなアルミノ珪酸塩、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウムのようなアルカリ土類金属酸化物や水酸化物、リン酸カルシウム、モレキュラーシーブ、活性炭、並びにTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb、Bi、LaまたはCeのような金属元素の水酸化物またはこれらの金属元素の非晶質酸化物などが挙げられる。これら添加物は、1種のみであってもよいし、2種以上混合したものであってもよい。
本発明の光触媒分散体は、後述する本発明の光触媒分散体の製造方法によって容易に得ることができる。勿論、本発明の光触媒分散体は、後述の方法によって得られたものに限定されるわけではなく、例えば、光触媒粒子、分散剤など本発明の分散体に含まれる各成分を、本発明の製造方法とは異なる順序で混合するなどして本発明の分散体を得ることもできる。
本発明の光触媒分散体を保管する際には、光が当たらない条件下で保管することが好ましく、例えば、暗室内に保管するか、もしくは、紫外線および可視光線の透過率が各々10%以下の遮光性容器に入れて保管することが好ましい態様である。
本発明の光触媒分散体を用いて塗膜を形成するに際しては、例えば、スピンコート、ディップコート、ドクターブレード、スプレーまたはハケ塗りなど従来公知の方法により分散体を塗布し、その後、分散体中の水系溶媒を除去しうる温度で加熱する等すればよい。本発明の光触媒分散体による塗膜形成は、例えば、硝子、プラスチック、金属、陶磁器、コンクリートなど、あらゆる基材に対して行なうことができる。
本発明の光触媒分散体により形成された塗膜(すなわち光触媒体)は、例えば、以下のようにして使用される。すなわち、可視光線を透過するガラス容器内に光触媒体と被処理物とを入れ、光源を用いて光触媒体に波長430nm以上である可視光線を照射する方法等が挙げられる。照射時間は、光源の光線強度および被処理物の種類や量により適宜選択すればよい。用いる光源は、波長が430nm以上である可視光線を照射できるものであれば制限されるものではなく、太陽光線、蛍光灯、ハロゲンランプ、ブラックライト、キセノンランプ、ネオンサイン、LED、水銀灯またはナトリウムランプ等が適用できる。
本発明の光触媒分散体は、例えば、繊維材料、建築材料、自動車材料等の各種材料に光触媒体を形成することを容易にし、これらの材料に高い光触媒活性を付与することを可能とする。本発明の光触媒分散体により光触媒活性が付与された各種材料は、大気中のNOxの分解や、居住空間や作業空間での悪臭物質(例えば、煙草臭)の分解、細菌(例えば、放射菌)、藻類、黴類等の増殖を抑制することができる。
[光触媒分散体の製造方法]
本発明の光触媒分散体の製造方法は、工場用純水を目開きが0.5μm以下のフィルターに通過させて純水を得る工程と、前記純水中に、分散剤を用いて光触媒粒子を分散する工程と、を含むことができる。
前記純水を得る工程は、工場用純水を目開きが0.5μm以下のフィルターに通過させて前記水系溶媒である純水を得て、この純水を使用することにより、光触媒分散体中の菌体やカビ等の発生・増殖を抑制して保存安定性を向上させることができる。
また、前記分散工程では、光触媒粒子と、分散剤を水系溶媒に混合し、光触媒分散体を得る。ここで分散剤として、カルボン酸類を添加することにより、分散工程で得られる光触媒分散体のpHを下げることができ、光触媒粒子が分散しやすく、分散安定性の向上を図ることができるようになる。
前記分散に際しては、水系溶媒中に光触媒粒子を分散させることが可能な装置を用いればよく、例えば、媒体攪拌式分散機、転動ボールミル、振動ボールミルのような装置を採用することができる。これらの中でも特に媒体攪拌式分散機の適用が推奨される。また、これらの装置における分散媒体としては、例えば、材質がジルコニア、アルミナまたはガラスであり、直径が0.65mm以下であることが好ましく、より好ましくは0.5mm以下、更には0.3mm以下のビーズなどを用いることが好ましい態様である。
前記分散は、2段階以上に分けて行ってもよく、例えば、1段目では、直径が相対的に大きい分散媒体を入れた装置を用い、2段目以降では、順次、直径が小さいものを入れた装置を用いて行うことができる。このように混合を多段階で行うことにより、効率的に光触媒粒子を水系溶媒中に分散させることができ、光触媒粒子が均一に分散した分散体が得られることとなる。前記混合は、通常40℃未満、好ましくは30℃以下で行い、通常10℃以上、好ましくは20℃以上で行うのがよい。
本発明の製造方法おいては、さらに必要に応じて、粗大粒子の除去、光触媒粒子含有量の調整(希釈等)などの操作を施すことができる。これら操作の具体的手法としては、特に制限はなく、従来公知の方法を採用すればよい。
以下、実施例1および比較例1を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例1および比較例1における光触媒粒子の分散粒径(平均粒子径)、pH、菌体数の測定の評価は、以下の方法で行った。
<平均粒子径の測定>
サブミクロン粒度分布測定装置(コールター社製「N4Puls」)を用いて、光触媒粒子の分散粒径(平均粒子径)(nm)を測定した。
<pHの測定>
pH電極(堀場製作所製「9669−10D」)およびpHカウントメーター(堀場製作所製)を用いて、試料のpHを測定した。pH標準溶液としては、フタル酸塩標準液pH4.01、中性りん酸塩標準液pH6.86、ほう酸塩標準液pH9.18を用いた。
<菌体数(相対発光量)の測定>
ルミテスター及びルシフェールHSセット(キッコーマン社製)を用いて、試料の菌体数と良好な相関関係のある相対発光量(RLU:Relative light Unit)を測定し、相対発光量の増減で菌体数の増減を判断した。すなわち、ルシフェールHSセット測定専用のルミチューブに試料とする分散体の100倍希釈液1.0mLを採取し、このルミチューブに0.1mLのATP抽出試薬を添加した。2分後に0.1mLの発光試薬を添加して攪拌した後、10秒以内にルミテスターにて相対発光量を測定した。なお、ルミテスターによる相対発光量測定は、得られる測定値にかなりバラつきがあるが(例えば数百程度の誤差は通常である)、この測定は菌体数の挙動(増減)を大まかに調べるためのものであり、具体的には、得られる測定値の桁数の増減を目安に菌対数増減を判断するものである。例えば、モデル菌の場合において、相対発光量が1000RLUである時には、1mLあたり10万個の菌体が存在することになる。
<光触媒活性(アセトアルデヒド分解能)の評価>
外径70mm、内径66mm、高さ14mm、容量約48mLのガラス製シャーレ容器内に固形分で1.75±0.10g/m2となるように試料とする光触媒分散体を滴下し、シャーレ全体に均一にいきわたるように展開した。これを110℃の乾燥機で1時間乾燥させて、光触媒膜(酸化チタン膜)を形成し、得られた光触媒膜付きシャーレを測定サンプルとして用いた。
1リットルガスバッグに測定サンプルとして、上記の光触媒膜付きシャーレを入れて密閉し、ガスバッグ内を真空にした後、酸素と窒素の混合ガス(酸素:窒素=1:4(体積比))を600mL封入した。このガスバックの中にさらに、1%アセトアルデヒド3mL(50ppm相当量)を封入し、暗所で1時間安定化させた後、市販の蛍光灯を光源として光照射を開始してアセトアルデヒドの分解反応を行った。光照射は、測定サンプルの膜表面の照度が16000ルクスになるようにシャーレを設置して行った。光照射を開始してから1.5時間毎にガスバッグ内のガスをサンプリングし、アセトアルデヒドの残存濃度をガスクロマトグラフ(島津製作所製「GC−14A」)にて測定した。そして、照射時間に対し、照射時間毎のアセトアルデヒドの濃度減少を対数軸にプロットし、得られた直線の傾きを一次反応速度定数として求め、この値をもってアセトアルデヒド分解能を評価した。一次反応速度定数(1/hr)が大きいほど、アセトアルデヒド分解能は優れ、光触媒活性が高いといえる。
<光触媒(酸化チタン粉末)の製造例>
まず、オキシ硫酸チタン75kgをイオン交換水50kgに溶解させることにより調製したオキシ硫酸チタン水溶液に、冷却下で35%過酸化水素水30kgを添加して、混合溶液とした。この混合溶液を、イオン交換水が入った前述の反応容器に、42rpmで攪拌しながら530mL/分の速度で添加し、pHコントローラーにより反応容器に供給されるアンモニア水と反応させて、生成物を得た。このとき、反応温度は20℃〜30℃の範囲であった。混合溶液を全て添加した後、得られた生成物を攪拌しながら1時間保持し、次いで、pHが4となるまで25重量%アンモニア水を供給してスラリーを得、得られたスラリーを濾過した後、300kgの水で洗浄して、固形物(ケーキ)を得た。反応容器に供給された25重量%アンモニア水の合計量は90kgであり、オキシ硫酸チタンを水酸化チタンに変えるために必要な量の2倍であった。
次に、上記で得られた固形物(ケーキ)2.3kgを30cm×40cmのステンレス製トレイ12枚に分け入れた。このトレイ12枚を箱型乾燥機(旭科学製「スーパーテンプオーブン HP−60」、内容積:216リットル)に入れ、40m3/時間で乾燥空気を流通させ、115℃で5時間保持した後、続けて250℃で5時間乾燥を行ない、BET表面積18.0m2/gの乾燥粉末を得た。このときの乾燥機内最大水蒸気分圧は27.4kPaであった。次いで、得られた乾燥粉末を空気雰囲気下350℃で2時間焼成した後、室温まで冷却して、光触媒である酸化チタン粉末を得た。
(実施例1)
目開きが0.2μmのフィルターを通過させた純水73kgに蓚酸(和光純薬製、特級試薬)946gを溶解して蓚酸水溶液を調製した。この蓚酸水溶液と製造例で得られた光触媒(酸化チタン粉末)20kgとを媒体攪拌式分散機(シンマルエンタープライゼス社製「ダイノーミルKDL−PILOT A型」)に入れ、直径0.3mmのジルコニア製ビーズ 4.2kgを媒体とし、攪拌速度は周速8m/秒とし、循環液量3リットルで処理液循環して、合計処理時間252分間で混合した。ここで得られた分散体中の酸化チタン(光触媒粒子)の分散粒径(平均粒子径)は391nmであった。
次に、この分散体を媒体攪拌式分散機(コトブキ技研製「ウルトラアペックスミル」)に入れ、直径0.05mmのジルコニア製ビーズ13kgを分散媒体とし、攪拌速度は周速8m/秒(2000rpm)として184分間混合した。ここで得られた分散体中の酸化チタンの平均粒子径は64nmであった。この分散体10kgを10リットルポリ容器に入れ、60℃に昇温して同温度で12時間保持することにより加熱処理を施した。得られた分散体中の酸化チタンの結晶相はアナターゼとルチルであった。さらに、この分散体を1リットル用遠沈管に1リットル採取して4000rpmで30分間遠心分離を行うことにより粗粒分を除去したところ、分散体中の酸化チタンの平均粒子径は56nmであり、固形分濃度は18.4重量%となった。このようにして得られた分散体を酸化チタン分散体(A)とする。
前記酸化チタン分散体(A)543.5gに対し、目開きが0.2μmのフィルターに通過させた純水で稀釈した1重量%アンモニア水42.6gをゆっくり滴下してpH4.5になるよう調整した。さらに、固形分濃度が10重量%になるように、フィルター通過水413.9gを加えて、固形分濃度10重量%である本発明の光触媒分散体1000gを得た。
得られた光触媒分散体のpHは4.4であり、該分散体中の酸化チタンの平均粒子径は56nmであり、初期のアセトアルデヒド分解能は1.0(1/hr)であった。なお、該光触媒分散体は、酸化チタン1モルに対して、0.03モルの蓚酸を含有するものである。
(比較例1)
実施例1と同様にして得られた酸化チタン分散体(A)135.9gに対し、フィルターを通さない通常のイオン交換水で稀釈した1重量%アンモニア水を6.8gゆっくり滴下してpH4.5になるよう調整した。さらに、固形分濃度が10重量%になるように、フィルターを通さない通常のイオン交換水107.3gを加えて、固形分濃度10重量%、である本発明の光触媒分散体250gを得た。
得られた光触媒分散体のpHは4.5であり、該分散体中の酸化チタンの平均粒子径は56nmであり、初期のアセトアルデヒド分解能は1.0(1/hr)であった。なお、該光触媒分散体は、酸化チタン1モルに対して0.03モルの蓚酸を含有するものである。
次に、以上の実施例1および比較例1で得られた光触媒分散体の保存安定性について、以下のように評価した。すなわち、各光触媒分散体を遮光ポリ容器に入れ25℃〜30℃の温度下に保存した。そして、保存直後および所定日数経過後に、分散体中の酸化チタンの平均粒子径、pH、菌体数(相対発光量)を測定した。また、異臭の有無及び液の状態(目視)を観察した。これらの結果を表1に示す。
Figure 2008246303
表1より、工場用純水(イオン交換水)を、所定範囲の目開きのフィルターに通過させた純水を用いた実施例1の光触媒分散体では、28日後の酸化チタンの平均粒子径、pH、相対発光量ともに大きな変化はなく、異臭や目視による異変も認められなかった。この結果から、実施例1の光触媒分散体は、長期間に良好な保存安定性を保持するものであることが確認できた。
一方、比較例1では、所定範囲の目開きのフィルターを使用しなかったため、28日後の相対発光量が保存直後の109RLUから184164RLUにまで増大し、異臭を放ち、目視にてゲル化していることも確認された。また、酸化チタンの平均粒子径とpHについても、保存日数の経過とともに顕著に大きくなることが確認された。この原因としては、詳細は明らかではないが、保存安定性が悪い場合、まず、分散体中の菌体数(相対発光量)が増加し、それに伴いpHが上昇する。さらに、pHが中性領域に近づくにつれて光触媒粒子が凝集しやすくなり、酸化チタンの平均粒子径が大きくなるものと考えられる。また、光触媒活性(アセトアルデヒド分解能)の反応速度定数は、実施例1、比較例1ともに1.0(1/hr)であり、所定範囲の目開きのフィルターを通過させたイオン交換水を使用した場合でも、光触媒活性を低下させることなく、保存安定性が向上することが証明された。

Claims (5)

  1. 光触媒粒子、分散剤及び水系溶媒を含有する光触媒分散体であって、
    前記水系溶媒が、工場用純水を目開きが0.5μm以下のフィルターを通過させた純水であることを特徴とする光触媒分散体。
  2. 前記分散剤が、カルボン酸類であることを特徴とする請求項1記載の光触媒分散体。
  3. 前記カルボン酸類が、蓚酸又はその塩であることを特徴とする請求項2記載の光触媒分散体。
  4. 前記光触媒粒子が、酸化チタンであることを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の光触媒分散体。
  5. 工場用純水を目開きが0.5μm以下のフィルターに通過させて純水を得る工程と、
    前記純水中に、分散剤を用いて光触媒粒子を分散する工程と、を含む請求項1〜4いずれかに記載の光触媒分散体の製造方法。
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