JP2008525188A - 光触媒による汚れの自動洗浄工程 - Google Patents

Abstract

本発明は、半導体性を有する光触媒の薄膜に、蛍光灯等の光を当て、当該光に含まれる紫外線で光触媒薄膜を光励起して汚れを光分解し、自動洗浄することで、表面の汚れを処理するための工程を提供する。

Description

本発明は、セラミックタイル上に塗布した二酸化チタンによる、香辛料の光触媒による酸化に関する。特に、ＴｉＯ_２被覆セラミックタイルと室内の蛍光灯の光とを有効に使って、キッチンの壁や調理台上に飛び散ったりこぼれたりしたチリやターメリックによるしつこい汚れを分解させることに関する。

水や排出水などのような流水には、ハロゲン化物、有機化合物、窒素酸化物、ハロカーボン、農薬、有機染料などの汚染物質が、しばしば溶解している。光触媒を利用して、これらの汚染物質をより除去しやすい、有害性の低い材料または物質に変換することで、流水を浄化することができる。

汚染物質の変換は、排出水または有毒汚染物質が、近紫外線または蛍光灯の光源によって照明された光触媒と接触することで行われる。光触媒は、被覆形態もしくは分散形態のいずれかである。典型的には、光触媒は、流水に流されないように、当該構造体の表面に堆積されて安定した光触媒面を提供する。好ましくは、汚染物質が光触媒の所へ運ばれて接触しなければならない。

被覆形態または分散形態のいずれかのＴｉＯ_２での光触媒酸化反応は、公知の技術である。７５％以上のアナターゼを含み、かつ市場で入手可能な合成ＴｉＯ_２を光触媒として使用することで、様々な有機種を分解し、環境的に安全なものとすることができる。支持材上に被覆、または水溶液の中に分散されたこれらのＴｉＯ_２は、有機物を酸化または還元する効果を与えたい場合に、光触媒によるよい低減効果があるということが知られている。二酸化チタンは、（ｉ）太陽光または励起光の照射による水環境汚染物質の酸化、（ｉｉ）農薬、殺虫剤、除草剤に用材として広く使用されているハロゲン炭素、すなわちジブロモエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼンなどの完全な光分解、（ｉｉｉ）排水中の異なる種類の有機染料および生物学的染色の光破壊、（ｉｖ）鋼業界、電気メッキ、金抽出、炭鉱における抽出などの洗浄水中にみられるシアン化合物を、ＯＣＮのような毒性の低い酸化物質へ酸化、ただし後者は、ＮＯ^３−およびＣＯ_３ ^２−へさらに酸化される。（ｖ）排水からの毒性および貴金属イオンを取り除くため、金属イオンの金属状態への還元、(ｖｉ)水性ＴｉＯ_２懸濁液を使用し、太陽光または励起光の下での陰イオン、陽イオン、および非イオン界面活性剤の光破壊、などに使用できる光触媒としての特性を有している。

結晶性、高いアナターゼ率、表面帯電状態、表面水和性／ヒドロキシル化性などのような広い範囲に亘る表面特性が、微細な粒径、高い比表面積、低い密度、および化学的不活性と組み合わさることにより、二酸化チタンが光／環境化学の産業分野における光触媒となる可能性がある。多孔状態にあるこのようなＴｉＯ_２を使用して、ここで説明する単純な方法を使って光触媒酸化反応を起こすことができる。

無機分子とイオン、すなわちＣＯ_２，ＳＯ_２，ＮＯ_３，ＮＨ_４ ^＋は、ＴｉＯ_２表面上における光触媒酸化反応の反応生成物である。好ましい条件下では、（ｉ）放出排水、（ｉｉ）ハロカーボン、（ｉｉｉ）色素および染料、（ｉｖ）界面活性剤、（ｖ）有毒汚染物質などに存在する有機種は、ＴｉＯ_２の表面に紫外線または蛍光管の光を照射されることで、光触媒酸化反応を起こす。

Ｍ．Ａ．Ａｎｄｅｒｓｏｎ他に付与された米国特許第５，０３５，７８４（１９９１）
は、有機分子を吸収し、ＵＶ光の下で複雑な有機分子を分解する性質をも有する高多孔チタンセラミック膜の製法を開示している。この製法では、室温で、有機アルコール中においてチタンアルコキシドの加水分解を行う。大量の水を加えることにより、水酸化チタンを沈殿させ、続いて室温で、ＨＮＯ_３により解膠する。懸濁液を８５℃で攪拌しながら加熱し、それを１２時間維持することにより、コロイドゲルを支持体の上で固化させ、５００℃の温度で焼成することにより、高多孔の焼結粒子が連続する丈夫な膜を形成する。この工程に伴う欠点は、（ｉ）コロイド混合物のｐＨのコントロールが難しい、（ｉｉ）いかなるアルコールも、溶剤として十分ではない、などがある。アルコール溶剤は、チタンアルコキシドの中のアルキル基とは異なるアルキルアルコールが好ましく、さらに、（ｉｉｉ）出来上がったセラミックにひびが入る可能性があるため、焼成温度が重要であること、などがある。

Ｔ．Ｗａｔａｎａｂｅ他に付与された米国特許第５，８７４，７０１（１９９９）は、細菌に汚染された病院の部屋、居住空間、空中に悪臭のひどい物質が浮遊している室内空間を光触媒で処理する工程を開示している。これは、部屋の内壁に塗布したＴｉＯ_２の薄いフィルムからなり、これに蛍光灯や、ランプの光に含まれる少量の紫外線によって励起される光を照射する。蛍光灯のワット数や薄膜とランプの間の距離、紫外線の光強度は、光励起した薄膜上に付着した細菌や化合物を光分解するように設定して決められている。この工程は、細菌および危険な化合物（浮遊）物質を光分解できるということに限定されている。キッチンの壁や調理台上の香辛料による汚れの自動洗浄については言及していない。

Ａ．Ｇｏｎｚａｌａｚ Ｍａｒｔｉｎ他に付与された米国特許第５，７７９，９１２（１９９８）は、室温および低圧で効果的に稼動する光触媒反応装置における独自の２相または３相の界面系での光触媒酸化によって、水または空気の中の有機汚染物質を無機物化するための方法と装置を開示している。半導体ＴｉＯ_２を多孔物質、すなわち多孔ポリマー、多孔金属、多孔炭素あるいはグラファイト、または多孔セラミック上に様々な技術で被覆して、分解工程において使用する様々な酸化剤を、様々な割合で通過させる。この工程の欠点は、光触媒として２成分金属酸化物を選択し、低温で行ったときにのみ、この方式が有効となるという点である。酸化物が存在するということが光分解にとって本質的要素である。

Ｏ．Ｔａｗａｒｅに付与された日本特許第９，２７６，６９４（１９９７）は、ＴｉＯ_２、ガラス粉および水からペーストを生成し、このペーストの薄膜を焼成前にセラミック表面上に塗布して基板に強力に接着し、寿命が長く、固く孔の少ないＴｉＯ_２層を得る方法を開示している。この方法の問題点は、この光触媒は、空気や排気ガス、水などを洗浄するための窒素やリンの化合物の分解と両立するという点である。

本発明の主な目的は、先に詳述したような欠点や制限を除いた、セラミックタイル上に被覆したＴｉＯ_２で、香辛料を光触媒酸化するための方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、手作業では届きにくいキッチンの壁および調理台上に調味料が飛び散ることによる汚れの自動洗浄である。

本発明の別の目的は、基板の表面に光触媒を定着させ、排出水が流れても光触媒が除去されないようにすることである。

本発明のさらに別の目的は、蛍光灯の光でもより効果的に香辛料を分解することである
。

本発明の別の目的は、光触媒としてアナターゼ型ＴｉＯ_２、およびそれに類似したＴｉＯ_２を使用することである。

本発明の別の目的は、周知の被覆技術にあるような複雑な工程をなくして、支持材料を被覆する単純で有効な方法を提供することにある。

よって、本発明は、セラミックタイルをＴｉＯ_２で被覆することによって香辛料による汚れを分解する工程を提供する。（ｉ）２から５％のＴｉＯ_２粉を、５％のシリカゾルが分散されたセラミックタイルの粗表面に、噴射することと、（ｉｉ）タイルを１００から３５０℃の範囲の温度で２０から６０分乾燥／加熱することと、（ｉｉｉ）タイルに対し、再び噴射と工程（ｉｉ）の乾燥／加熱を行うことと、（ｉｖ）１から５％の濃度範囲で水にチリまたはターメリックを分散させたスラリ、あるいはチリまたはターメリックを分散させた油を含む乳状液の滴を、被覆したセラミックタイル上に載せることと、（ｖ）ＴｉＯ_２表面を、２０から８０分間の範囲の有効な接触時間の間、５から２０ルクスの範囲の強度を有する通常の蛍光灯の光で励起させる工程を含む。

本発明の実施形態において、ＴｉＯ_２のような光触媒は粉末状であり、重量の少なくとも８０％はアナターゼ型ＴｉＯ_２を含み、表面積は２５から６０ｍ２ｇ−１の範囲であり、Ｘ線回折ピークは２０＝２５．３５Ａ°、３７．８８Ａ°および４８．１５Ａ°である。

本発明の別の実施形態では、支持材はセラミックタイル、ガラス、または硬質アクリルシートである。

本発明のさらに別の実施形態では、２から５％の範囲のＴｉＯ_２粉が、５から１０％のシリカゾルの中に分散せしめられ、支持材の上に噴射される。

本発明の別の実施形態では、被覆したセラミックタイルを１００から３５０℃の温度範囲で、２０から６０分間の範囲で時間加熱する。

本発明の別の実施形態では、テストした香辛料としては、チリとターメリックを濃度範囲１から５％で、水に分散もしくは油を含むエマルジョンのいずれかに入れたものである。

本発明の別の実施形態では、蛍光灯の光は５０から３５０ルクスの範囲で変化させる。

本発明の別の実施形態では、照射時間は２０から５０時間の範囲で変化させる。

本研究において、本発明の実施に有効であるとともに、光触媒的に、より活発な二酸化チタンは、アナターゼ型ＴｉＯ_２として知られたクラスに属する。一般的に、ＴｉＯ_２は、アナターゼとルチルの混合体として存在し、ルチルの含有量の割合が低い。アナターゼおよびルチル型二酸化チタンは、正方結晶構造を特徴とする。アナターゼ型ＴｉＯ_２とルチル型ＴｉＯ_２は、それぞれ格子定数ａ＝３．７８Ａとｃ＝９．４９Ａ、およびａ＝４．５８Ａとｃ＝２．９５Ａである。特に好ましい型としては、光触媒酸化反応が適切に行われ、且つ、安定した被覆が可能なアナターゼ型ＴｉＯ_２および同様のＴｉＯ_２である。これらのＴｉＯ_２は、粒子の１００％が２０ミクロンより細かく、ＢＥＴ表面積が３０から
６０ｍ^２ｇ^−１の範囲という微粒子からなる。二酸化チタンは、結晶材料であり、Ｘ線粉末回折図形からわかるように２０＝２５．３５、３７．８８および４８．１５に一定のピーク位置を呈する。典型的な、合成かつ市場で入手可能なＴｉＯ_２は、約７５％がアナターゼ型ＴｉＯ_２であり、その残りの配合分がルチル型ＴｉＯ_２である。

アナターゼ型二酸化チタンは、３．２電子ボルトのバンドギャップエネルギーを有し、波長３８８ナノメートルの紫外（ＵＶ）線に相当する。ルチル型二酸化チタンは、３．０電子ボルトのバンドギャップエネルギーを有し、波長４１３ナノメートルのＵＶ線に相当する。よって、このＴｉＯ_２は、伝導体電子および価電子帯ホールを生成するために必要な光エネルギーが最小となるバンドギャップエネルギーを有するものである。ＴｉＯ_２表面上に形成されたホールは、水と反応して非常に反応性が高いヒドロキシルラジカル（ＯＨ）を生成する。ホールとヒドロキシルラジカルは、強力な酸化物であり、ほとんどの有機物を酸化することができる。

上記のＴｉＯ_２に加え、本発明の過程において見出された、アナターゼとルチルの割合が異なる素性が異なるＴｉＯ_２も、次の固有特性を有するならば、すなわち（ｉ）家庭での通常の照明条件下での光量子を照射された際に、電子の活動が促進する、（ｉｉ）ヒドロキシルラジカルと超酸化イオンとを形成することができる、（ｉｉｉ）塗布しやすいコロイド分散液を形成し、光吸収効率を最大限にする、ならば光触媒酸化にも有効であることが判明した。ＴｉＯ_２表面は、酸性媒体中では陽性に帯電し、アルカリ性媒体中では陰性に帯電する。これらの表面は、程度の違いこそあれ、酸化物質に対し誘引または反発する。

セラミックタイル上への薄膜ＴｉＯ_２の形成は、まず、ＴｉＯ_２粉末を脱塩した水に分散させ、希釈されたスラリを調製する。噴射法により被覆／層形成を行う前に、セラミックタイルの表面を機械的に粗面とする。セラミックタイル上の層を、電気オーブンにて加熱して付着している水分を取り除き、続いてマッフル炉にて焼成して接着力の強いＴｉＯ_２を得る。タイルの表面に対するＴｉＯ_２の接着力は、１）タイルを異なるｐＨ（４−１０）の水の中に保持してタイルに付着しているＴｉＯ_２を測定する、２）タイルを異なる温度（６０−７０℃）の水の中に保持してタイルに付着しているＴｉＯ_２を測定する、３）タイルを流水の下に２時間保持し、タイルに付着しているＴｉＯ_２を測定する、４）タイルに接着テープを貼り、ＴｉＯ_２のタイルからの除去の状態をチェックする、ことによってテストした。

大部分の二酸化チタンは、その自然な状態において、ＵＶ光または蛍光灯の光に励起されると、光触媒活動を呈する。通常の室内光は、通常、ＵＶ成分を含む。ルチル型ＴｉＯ_２は、光触媒活動が低いといわれ、一方、アナターゼ型ＴｉＯ_２は、光触媒として使用すると、遙かに活発な活動が見られる。活発な光活動を呈するアナターゼ型ＴｉＯ_２は、ＴｉＯ_２粉末を、セラミックタイルに被覆する際に、管理された熱処理を施すことによって生成できることがわかっている。

一般的な方法では、支持材上のＴｉＯ_２の被覆／層は、滑らかなペーストを塗布し、余分なＴｉＯ_２を除去し、より高温で加熱／焼成することによって生成することができる。薄膜形成の他の方法としては、噴霧熱分解、化学蒸着、プラズマ蒸着などがある。本発明の実施において、他の、容易で安定した被覆生成方法として、脱塩した水中に均一に分散させた粒子を噴射して、その後、より高い温度で加熱または焼成する方法を採用することができる。光活性剤をタイル製造工程、特に艶出し工程において組み入れることができる。

一般的に、励起表面とターメリックやチリパウダー中の有機分との間における光触媒反
応は、室内の弱い照明の影響下において行われる。本発明において、進歩した光触媒物質、即ち、効率の良いＴｉＯ_２薄膜層を用いることで、蛍光灯、白熱球、あるいは窓からの太陽光のいずれかによっても活性化される。有機物の分解に関するアナターゼ型ＴｉＯ_２の効率を上げるには、約３．２ｅＶというエネルギーバンドギャップが大きく影響することがわかる。そのようなＴｉＯ_２光触媒におけるバンドギャップエネルギーとは、材料に導電性を付与するために必要な最小限の光エネルギーである。制御された光による光反応は、表面励起を引き起こすと同時に、ターメリックおよびチリ中に存在する色素体有機種を分解する。後者は、水との混合体の形態もしくは、通常様々な料理の途中の皿に有るような油と水を含むエマルジョンがありうる。

本発明は、水やオイルのエマルジョン中のチリやターメリックを、キッチンのタイルや調理台上にこぼしたことによる汚れを光触媒的に処理するための工程を提供する。

本発明による光触媒工程の第１の特徴は、光触媒が、固体の半導体材料の薄膜形態で室内の壁や調理台の表面全体に設けられているので、光触媒作用に反応表面が利用可能である。この光触媒の薄膜で被覆されたタイルや調理台は、蛍光灯の光がある状態では、大面積の光触媒反応装置としてみなすことができる。これは、本発明の工程を、水または油を含むエマルジョン中のチリやターメリックをこぼしたことによる汚れの自動洗浄を、実行する際に特に有利である。チリやターメリックによる汚れは、光触媒の薄膜で被覆された壁表面と接触すると、その場所で、光触媒の作用により自動的に洗浄され、光分解による洗浄効果が効率よく実現される。

本発明によるこの光触媒工程の第２の特徴は、室内に配設された蛍光灯などの電気照明を利用して光触媒を励起することにある。蛍光灯は、半導体光触媒のバンドギャップエネルギーよりも大きい光エネルギーを有する範囲の波長の紫外線を、少量含んでいる。よって、蛍光灯は、その本来の目的である照明に加え、光触媒（ＴｉＯ_２）の光励起の目的に使用することができる。蛍光灯が少量の紫外線を含むので、光分解の工程で別の紫外線光源がなくても済む。よって、光触媒の薄膜を上記のように光励起の目的で照明に曝すことで、光触媒薄膜を人が触れ易いタイルの表面に確実に設けることができる。

本発明の第３の特性は、半導体光触媒によって吸収される光エネルギーの量子効率に関する。これは、光触媒によって吸収される光量子の数と、光化学反応を受ける分子の数との間の比率である。本発明によると、蛍光灯のワット数と、タイル上の光触媒薄膜とランプの間の距離を固定することにより、ランプの合計入射光強度を５０から３５０ルクスとしている。

本発明の工程において、薄膜の形態の光触媒を採用し、この膜は、紫外線強度が下がるに従って量子効率が上がるため、紫外線強度が限られた蛍光灯の使用において、光触媒を有利に光励起することができる。光源をオンにすると、光触媒の薄膜が紫外線によって励起され、表面のヒドロキシル基がＯＨラジカルに酸化され、生成された電子やホールの酸化還元作用により、表面の酸素がスーパーオキサイドイオンに還元される。これらの種は高活性であり、チリまたはターメリックの汚れが表面に接触すると、より小さい分子またはイオンに分解される。このことから、色素系有機物を含むチリやターメリックの汚れは、工程中に生成される活性種によって化学的に分解されると考えられる。

下記に示す実施例は、本発明の範囲を限定するものではない。

［実施例１］
５ｇの光触媒ＴｉＯ_２を、濃度２％のコロイド状のシリカゾル１００ｍｌと混合し、２
時間攪拌して３０分間超音波を当てた。この混合液を、噴霧器を使ってセラミックタイルの粗表面に均一に噴霧した。タイルは１分間ごとに３度ずつ温度を上げて、４５０℃にて３時間焼成した。

水２５ｍｌ中に、ターメリック０．５ｇ、チリ１．０ｇをよく混合し、ターメリックとチリがよく分散するように５０℃まで加熱した。上記の混合液を、１ｃｍの幅のパッチとして、光触媒を被覆した水平なセラミックタイル上に塗布し、このタイルを蛍光灯の光の下に保持した。光触媒被覆タイルと蛍光管との間の距離は２フィートであり、光の強度は２５０ルクスであった。蛍光管の光の下で、２６時間後には色の７５％が除去できた。

［実施例２］
５ｇの光触媒ＴｉＯ_２を、濃度４％のコロイド状のシリカゾル１００ｍｌと混合し、２時間攪拌して３０分間超音波を当てた。この混合液を、噴霧器を使ってセラミックタイルの粗表面に均一に噴霧した。タイルは１分間ごとに３度ずつ温度を上げて、３５０℃にて３時間焼成した。

水２０ｍｌ中に、植物油５ｍｌ、ターメリック０．５ｇ、チリ１．０ｇをよく混合し、ターメリックとチリがよく分散するように５０℃まで加熱した。上記の混合液を、１ｃｍの幅のパッチとして、光触媒を被覆した水平なセラミックタイル上に塗布し、このタイルを蛍光灯の光の下に保持した。光触媒被覆タイルと蛍光管との間の距離は３フィートであり、光の強度は２５０ルクスであった。蛍光管の光の下で、２２時間後には色の１００％が除去できた。

［実施例３］
７ｇの光触媒ＴｉＯ_２を、濃度５％のコロイド状のシリカゾル１００ｍｌと混合し、２時間攪拌して３０分間超音波を当てた。この混合液を、噴霧器を使ってセラミックタイルの粗表面に均一に噴霧した。タイルは１分間ごとに３度ずつ温度を上げて、４５０℃にて３時間焼成した。

水２０ｍｌ中に、植物油５ｍｌ、ターメリック１ｇ、チリ２ｇをよく混合し、ターメリックとチリがよく分散するように５０℃まで加熱した。上記の混合液を、１ｃｍの幅のパッチとして、光触媒を被覆した水平なセラミックタイル上に塗布し、このタイルを蛍光灯の光の下に保持した。光触媒被覆タイルと蛍光管との間の距離は２フィートであり、光の強度は２５０ルクスであった。蛍光管の光の下で、２６時間後には色の１００％が除去できた。

［実施例４］
３ｇの光触媒ＴｉＯ_２を、濃度５％のコロイド状のシリカゾル１００ｍｌと混合し、２時間攪拌して３０分間超音波を当てた。この混合液を、噴霧器を使ってセラミックタイルの粗表面に均一に噴霧した。タイルは１分間ごとに３度ずつ温度を上げて、４５０℃にて３時間焼成した。

水２５ｍｌ中に、ターメリック１ｇ、チリ２ｇをよく混合し、ターメリックとチリがよく分散するように５０℃まで加熱した。上記の混合液を、１ｃｍの幅のパッチとして、光触媒を被覆した水平なセラミックタイル上に塗布し、このタイルを蛍光灯の光の下に保持した。光触媒被覆タイルと蛍光管との間の距離は２フィートであり、光の強度は１１６ルクスであった。蛍光管の光の下で、４２時間後には色の７０％が除去できた。

［実施例５］
７ｇの光触媒ＴｉＯ_２を、濃度５％のコロイド状のシリカゾル１００ｍｌと混合し、２
時間攪拌して３０分間超音波を当てた。この混合液を、噴霧器を使ってセラミックタイルの粗表面に均一に噴霧した。タイルは１分間ごとに３度ずつ温度を上げて、３５０℃にて３時間焼成した。

水２０ｍｌ中に、植物油５ｍｌ、ターメリック５ｇをよく混合し、ターメリックとチリがよく分散するように５０℃まで加熱した。上記の混合液を、１ｃｍの幅のパッチとして、光触媒を被覆した水平なセラミックタイル上に塗布し、このタイルを蛍光灯の光の下に保持した。光触媒被覆タイルと蛍光管との間の距離は２フィートであり、光の強度は１１６ルクスであった。蛍光管の光の下で、２１時間後には色の１００％が除去できた。

［実施例６］
５ｇの光触媒ＴｉＯ_２を、濃度６％のコロイド状のシリカゾル１００ｍｌと混合し、２時間攪拌して３０分間超音波を当てた。この混合液を、噴霧器を使ってセラミックタイルの粗表面に均一に噴霧した。タイルは１分間ごとに３度ずつ温度を上げて、３５０℃にて３時間焼成した。

水２０ｍｌ中に、植物油５ｍｌ、チリ５ｇをよく混合し、ターメリックとチリがよく分散するように５０℃まで加熱した。上記の混合液を、１ｃｍの幅のパッチとして、光触媒を被覆した水平なセラミックタイル上に塗布し、このタイルを蛍光灯の光の下に保持した。光触媒被覆タイルと蛍光管との間の距離は１フィートであり、光の強度は１１６ルクスであった。蛍光管の光の下で、３０時間後には色の１００％が除去できた。

［実施例７］
１０ｇの光触媒ＴｉＯ_２を、濃度７％のコロイド状のシリカゾル１００ｍｌと混合し、２時間攪拌して３０分間超音波を当てた。この混合液を、噴霧器を使ってセラミックタイルの粗表面に均一に噴霧した。タイルは１分間ごとに３度ずつ温度を上げて、４５０℃にて３時間焼成した。

水２０ｍｌ中に、植物油５ｍｌ、ターメリック０．５ｇ、チリ２ｇをよく混合し、ターメリックとチリがよく分散するように５０℃まで加熱した。上記の混合液を、１ｃｍの幅のパッチとして、光触媒を被覆した水平なセラミックタイル上に塗布し、このタイルを蛍光灯の光の下に保持した。光触媒被覆タイルと蛍光管との間の距離は３フィートであり、光の強度は３５０ルクスであった。蛍光管の光の下で、４６時間後には色の１００％が除去できた。

［実施例８］
１０ｇの光触媒ＴｉＯ_２を、濃度７％のケイ酸ナトリウム１００ｍｌと混合し、２時間攪拌して３０分間超音波を当てた。この混合液を、噴霧器を使ってセラミックタイルの粗表面に均一に噴霧した。タイルは１分間ごとに３度ずつ温度を上げて、４５０℃にて３時間焼成した。

水２０ｍｌ中に、植物油５ｍｌ、ターメリック０．５ｇ、チリ２ｇをよく混合し、ターメリックとチリがよく分散するように５０℃まで加熱した。上記の混合液を、１ｃｍの幅のパッチとして、光触媒を被覆した水平なセラミックタイル上に塗布し、このタイルを蛍光灯の光の下に保持した。光触媒被覆タイルと蛍光管との間の距離は３フィートであり、光の強度は３５０ルクスであった。蛍光管の光の下で、７６時間後には色の７０％が除去できた。

［実施例９］
１０ｇの光触媒ＴｉＯ_２を、濃度５％のケイ酸ナトリウム１００ｍｌと混合し、２時間
攪拌して３０分間超音波を当てた。この混合液を、噴霧器を使ってセラミックタイルの粗表面に均一に噴霧した。タイルは１分間ごとに３度ずつ温度を上げて、４５０℃にて３時間焼成した。

水２０ｍｌ中に、ターメリック０．５ｇ、チリ２ｇをよく混合し、ターメリックとチリがよく分散するように５０℃まで加熱した。上記の混合液を、１ｃｍの幅のパッチとして、光触媒を被覆した水平なセラミックタイル上に塗布し、このタイルを蛍光灯の光の下に保持した。光触媒被覆タイルと蛍光管との間の距離は３フィートであり、光の強度は３５０ルクスであった。蛍光管の光の下で、７６時間後には色の５０％が除去できた。

［実施例１０］
１０ｇの光触媒ＴｉＯ_２を、濃度３％のケイ酸ナトリウム１００ｍｌと混合し、２時間攪拌して３０分間超音波を当てた。この混合液を、噴霧器を使ってセラミックタイルの粗表面に均一に噴霧した。タイルは１分間ごとに３度ずつ温度を上げて、４５０℃にて３時間焼成した。

水２０ｍｌ中に、植物油５ｍｌ、ターメリック１ｇ、チリ３ｇをよく混合し、ターメリックとチリがよく分散するように５０℃まで加熱した。上記の混合液を、１ｃｍの幅のパッチとして、光触媒を被覆した水平なセラミックタイル上に塗布し、このタイルを蛍光灯の光の下に保持した。光触媒被覆タイルと蛍光管との間の距離は３フィートであり、光の強度は３５０ルクスであった。蛍光管の光の下で、７６時間後には色の６０％が除去できた。

Claims (20)

1. 表面の汚れを光触媒的に洗浄する工程であって、前記工程は、
   ｉ）バンドギャップエネルギーを有する光触媒半導体材料の薄膜で表面を被覆することと、
   ｉｉ）３００ｎｍを超える波長を有する光と前記半導体より高いバンドギャップエネルギーを有する紫外線を発して前記半導体分子を光励起し、所望の十分な強度を有する可視光を発する蛍光灯を設けることと、
   ｉｉｉ）ランプに通電して前記表面を囲む空間を照明し、紫外線と可視光を前記薄膜上に照射することと、
   ｉｖ）前記半導体被覆表面上の汚れを蛍光灯の光に露出して前記汚れを光触媒により分解することと、を含む工程。
2. 前記表面が、固定されたタイルまたは調理台である特許請求の範囲第１項に記載の方法。
3. 前記汚れが、チリまたはターメリックの中から選択された香辛料が含まれる、油と水を含むエマルジョンによるものである特許請求の範囲第１項に記載の方法。
4. バンドギャップエネルギーを有する前記光触媒半導体材料はＴｉＯ_２である特許請求の範囲第１項に記載の方法。
5. 前記空間が、家庭のキッチン、レストランのキッチン、病院のキッチン、およびホテルのキッチンである特許請求の範囲第１項に記載の工程。
6. 前記膜に１００から３５０ルクスの強度の紫外線を約１０％有する蛍光灯の光を照射する特許請求の範囲第１項に記載の工程。
7. 前記光源が、波長３００から７００ｎｍの紫外線を含む光を発することができる蛍光灯である特許請求の範囲第１項に記載の工程。
8. 前記半導体材料が、ＴｉＯ_２のアナターゼ形態である特許請求の範囲第１項に記載の工程。
9. 前記膜が、０．５から５．０マイクロメータの範囲の厚みを有する特許請求の範囲第１項に記載の工程。
10. 前記表面が、噴霧および熱硬化する前に粗くした艶出し加工タイルである特許請求の範囲第１項に記載の工程。
11. 前記蛍光灯が前記表面から１から３フィートの距離に設置されている特許請求の範囲第１項に記載の工程。
12. 前記表面上の汚れが照明に曝される時間が２から６時間の範囲である特許請求の範囲第１項に記載の工程。
13. 前記半導体材料が５％のシリカゾル内に分散した２から５％のＴｉＯ_２粉末の形態で噴霧される特許請求の範囲第１項に記載の工程。
14. 被覆後、前記表面を１００から３５０℃の範囲の温度で、２０から６０分間乾燥加熱す
    る特許請求の範囲第１項に記載の工程。
15. 前記乾燥および加熱したタイルへ、さらに前記半導体材料を噴霧し、そしてさらに、１００から３５０℃の範囲の温度で２０から６０分間乾燥加熱する特許請求の範囲第１４項に記載の工程。
16. 前記光触媒が粉末の形態であり、表面積が２５から６０ｍ^２ｇ−１の範囲であり、Ｘ線回折ピークが２θ＝２５．３５Ａ°、３７．８８Ａ°および４８．１５Ａ°であるアナターゼ型ＴｉＯ_２を、少なくとも８０重量％含む特許請求の範囲第１項に記載の工程。
17. 前記表面がセラミックタイル、ガラス、または硬質アクリルシートである特許請求の範囲第１項に記載の工程。
18. 前記汚れが１から５％の範囲の濃度の水分散液または油を含む乳状液の形態のチリまたはターメリックの汚れである特許請求の範囲第１項に記載の工程。
19. 前記蛍光灯の光が５０から３５０ルクスの範囲で変化する特許請求の範囲第１項に記載の工程。
20. 前記照射時間が２０から５０時間の範囲で変化する特許請求の範囲第１項に記載の工程。