JP2009056398A - Tungsten oxide visible light responsive type photocatalyst body, and visible light responsive type photocatalyst coating material - Google Patents

Tungsten oxide visible light responsive type photocatalyst body, and visible light responsive type photocatalyst coating material Download PDF

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Ryotaro Matsuda
良太郎 松田
Takaya Kamakura
貴耶 蒲倉
Hideki Okawa
秀樹 大川
Ariyoshi Ishizaki
有義 石崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a tungsten oxide visible light responsive type photocatalyst synthetic method capable of remarkably improving photocatalytic performance, and to provide a photocatalyst body. <P>SOLUTION: The tungsten oxide visible light responsive type photocatalyst body is composed of tungsten oxide particles having an average particle size of 0.01-0.05 μm, and has a peak strength at the angle: 2θ=24.380±0.3° by XRD crystal structure observation using a CuKα target. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、酸化タングステン可視光応答型光触媒体及び可視光応答型光触媒塗料に関する。   The present invention relates to a tungsten oxide visible light responsive photocatalyst and a visible light responsive photocatalyst coating.

現在、光触媒材料としては主に酸化チタンが使用されている。酸化チタン光触媒は、防汚,消臭等応用製品が広く使用されているが、紫外線によって励起する性質を有しているので、紫外線が少ない屋内用途では十分な光触媒性能が得られないという問題がある。その対策として、いわゆる可視光応答型光触媒が盛んに研究開発されている。具体的には、酸化チタンに窒素をドープしたタイプや酸化チタンに白金を担持したタイプが開発されている。しかし、このタイプの光触媒は、主な励起光の波長範囲が400〜410nmであるため、屋内の照明の光では光触媒性能が不足している。   Currently, titanium oxide is mainly used as a photocatalytic material. Titanium oxide photocatalysts are widely used in antifouling, deodorant and other applied products, but they have the property of being excited by ultraviolet rays, so there is a problem that sufficient photocatalytic performance cannot be obtained for indoor applications where ultraviolet rays are low. is there. As a countermeasure, a so-called visible light responsive photocatalyst has been actively researched and developed. Specifically, a type in which titanium oxide is doped with nitrogen and a type in which platinum is supported on titanium oxide have been developed. However, since this type of photocatalyst has a wavelength range of 400 to 410 nm of main excitation light, the photocatalytic performance is insufficient for indoor illumination light.

また、可視光応答型光触媒として酸化タングステンや酸化鉄が検討されている。酸化タングステンはバンドギャップが2.5eVで色が黄色で、建材等に応用する場合有利な材料である。また、有害性が少なく、比較的安価な材料である。なお、可視応答型の酸化タングステンの光触媒は、反応性スパッター法で作成した膜(特許文献1)や、酸化タングステンの酸素価数を所定範囲内に調整した粉末(特許文献2)が知られている。
特開2001−152130号公報 特開2007−98293号公報
Further, tungsten oxide and iron oxide have been studied as a visible light responsive photocatalyst. Tungsten oxide has a band gap of 2.5 eV and a yellow color, and is an advantageous material when applied to building materials. In addition, the material is less harmful and relatively inexpensive. As a visible-response type tungsten oxide photocatalyst, a film prepared by a reactive sputtering method (Patent Document 1) and a powder obtained by adjusting the oxygen valence of tungsten oxide within a predetermined range (Patent Document 2) are known. Yes.
JP 2001-152130 A JP 2007-98293 A

上記特許文献1の光触媒は、スパッター法で成膜されたものであるため、表面積が小さく、光触媒作用が十分に発揮されない。また、特許文献2の光触媒は酸化・還元処理によって結晶中の酸素価数を調整する必要があり、量産用の材料として実用的でない。   Since the photocatalyst of Patent Document 1 is formed by sputtering, the surface area is small and the photocatalytic action is not sufficiently exhibited. Moreover, the photocatalyst of Patent Document 2 needs to adjust the oxygen valence in the crystal by oxidation / reduction treatment, and is not practical as a material for mass production.

ところで、酸化タングステンは常温大気中で三酸化タングステンが安定であるが,この三酸化タングステンは結晶構造が複雑で変化しやすい特徴を持つ。通常、パラタングステンアンモニウムやメタンタングステン酸アンモニウム,タングステン酸から作成した三酸化タングステンは単斜晶系であるが、粉を処理する際の応力によって容易に結晶構造が変化し三斜晶系に変化してしまう(J.Solid State Chemistry 143,2432(1999))。光触媒は光により励起された電子と正孔が表面まで移動する必要があり、結晶内に再結合センターとなる欠陥が少なく、粒子を小さくする必要がある。   By the way, tungsten trioxide is stable in room temperature air, but this tungsten trioxide has a characteristic that the crystal structure is complex and easily changes. Normally, tungsten trioxide made from para-tungsten ammonium, ammonium methanetungstate, and tungstic acid is monoclinic, but the crystal structure easily changes due to stress during processing of the powder and changes to triclinic. (J. Solid State Chemistry 143, 2432 (1999)). In the photocatalyst, electrons and holes excited by light need to move to the surface, and there are few defects that become recombination centers in the crystal, and it is necessary to make the particles small.

従来、酸化タングステン粉で十分な光触媒効果が得られなかった理由は、粉の前処理での加工時に部分的に結晶変化が発生して異なる結晶が混在し、この境界が電子と正孔の再結合を起こす欠陥になっているためと考えられる。市販されているWO微粒子は粒子が1〜100μmと大きく、WO光触媒粉末を塗料化するにあたり、ボールミルやビーズミルで分散処理を行なう必要がある。しかし、分散処理を行なう際に触媒活性が減少し活性の高い塗料が得られなくなる等の問題もある。 Conventionally, sufficient photocatalytic effect could not be obtained with tungsten oxide powder because the crystal change partially occurred during processing in the powder pretreatment, and different crystals were mixed. This is thought to be due to a defect that causes bonding. The commercially available WO 3 fine particles have a large particle size of 1 to 100 μm, and it is necessary to carry out a dispersion treatment with a ball mill or a bead mill in order to make the WO 3 photocatalyst powder into a paint. However, there is also a problem that when the dispersion treatment is performed, the catalytic activity is reduced and a highly active paint cannot be obtained.

通常、金属タングステンを加熱燃焼させて得られる酸化タングステンヒュームは、加熱条件、雰囲気による結晶構造のバラツキが発生し、安定した結晶構造を得ることが困難であった。さらに、燃焼法で得られた酸化タングステン微粒子は約0.05μmと酸化チタン光触媒粉末と比較しても粒子径が大きくガス成分の吸着能力が低いという問題もある。更には、酸化タングステン光触媒粉末を応用した塗料を作成する場合、上記の通りボールミルやビーズミル等の物理的な分散処理を行うと、光触媒の活性を低下してしまう。   Usually, tungsten oxide fume obtained by heating and burning metallic tungsten has a variation in crystal structure depending on heating conditions and atmosphere, and it has been difficult to obtain a stable crystal structure. Furthermore, the tungsten oxide fine particles obtained by the combustion method have a problem that the particle diameter is large and the adsorption ability of the gas component is low even when compared with the titanium oxide photocatalyst powder of about 0.05 μm. Furthermore, when creating a paint using tungsten oxide photocatalyst powder, the activity of the photocatalyst is reduced if physical dispersion treatment such as ball milling or bead milling is performed as described above.

本発明は、こうした問題点を解消するためになされたもので、光触媒性能を大幅に向上しえる酸化タングステン可視光応答型光触媒体及び可視光応答型光触媒塗料を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a tungsten oxide visible light responsive photocatalyst and a visible light responsive photocatalyst coating which can greatly improve the photocatalytic performance.

(1) 請求項1記載の酸化タングステン可視光応答型光触媒体は、平均粒子径が0.01〜0.05μmの酸化タングステン粒子からなり、かつCuKαターゲットを使用したXRD結晶構造観察において角度2θ=24.380±0.3°のピーク強度をもつことを特徴とする。ここで、平均粒子径が0.02μm未満であると粒子の分散性が低下して塗料化が困難となり、0.05μmを超えると粒子表面で発生する光触媒反応が低下するので、好ましくない。また、角度2θが24.080〜24.680°の範囲内にピークが存在しないものは顕著な光触媒効果が認められなかった。   (1) The tungsten oxide visible light responsive photocatalyst according to claim 1 is composed of tungsten oxide particles having an average particle diameter of 0.01 to 0.05 μm, and an angle 2θ = in XRD crystal structure observation using a CuKα target. It has a peak intensity of 24.380 ± 0.3 °. Here, when the average particle diameter is less than 0.02 μm, the dispersibility of the particles is lowered and it becomes difficult to form a coating, and when it exceeds 0.05 μm, the photocatalytic reaction generated on the particle surface is lowered, which is not preferable. Moreover, the remarkable photocatalytic effect was not recognized in the case where the angle 2θ does not exist within the range of 24.080 to 24.680 °.

(2) 請求項2記載の酸化タングステン可視光応答型光触媒体は、前記粒子は、光学的測定により求めた2.4〜2.8eVのバンドギャップエネルギーをもつ三酸化タングステン微粒子であることを特徴とする。ここで、バンドギャップエネルギー(BGエネルギー)は好ましくは2.4〜2.6eVであり、更に好ましくは2.4〜2.5である。BGエネルギーが2.4eV未満では光触媒活性が低下してしまい、2.6eVを超えると十分な可視光応答性がえられないことが確認された。   (2) The tungsten oxide visible light responsive photocatalyst according to claim 2 is characterized in that the particles are tungsten trioxide fine particles having a band gap energy of 2.4 to 2.8 eV obtained by optical measurement. And Here, the band gap energy (BG energy) is preferably 2.4 to 2.6 eV, and more preferably 2.4 to 2.5. When the BG energy is less than 2.4 eV, the photocatalytic activity decreases, and when it exceeds 2.6 eV, it has been confirmed that sufficient visible light responsiveness cannot be obtained.

(3) 請求項3記載の酸化タングステン可視光応答型光触媒体じゃ、全奇異(1)または(2)において、立方晶系、単斜晶系及び三斜晶系の結晶構造の粒子を含んでいることを特徴とする。   (3) The tungsten oxide visible light responsive photocatalyst according to claim 3 includes particles of cubic, monoclinic and triclinic crystal structures in all oddities (1) or (2). It is characterized by being.

(4) 請求項4記載の可視光応答型光触媒塗料は、請求項1乃至3いずれか一記載の酸化タングステン可視光応答型光触媒体を含み、かつAl,Zr,Siのいずれかの金属酸化物バインダーまたはAl−Siの複合酸化物バインダーを前記可視光応答型光触媒媒体に対して1〜10質量%含むことを特徴とする。   (4) The visible light responsive photocatalyst paint according to claim 4 includes the tungsten oxide visible light responsive photocatalyst according to any one of claims 1 to 3, and is a metal oxide of any one of Al, Zr, and Si. 1-10 mass% of binder or the complex oxide binder of Al-Si is included with respect to the said visible light responsive type photocatalyst medium, It is characterized by the above-mentioned.

(5) 請求項5記載の請求項4記載の酸化タングステン可視光応答型光触媒体は、可視光応答型光触媒塗量が塗布されて光触媒膜が形成されていることを特徴とする。   (5) The tungsten oxide visible light responsive photocatalyst according to claim 4 according to claim 5 is characterized in that a photocatalytic film is formed by applying a visible light responsive photocatalyst coating amount.

本発明によれば、平均粒子径が0.01〜0.05μmであり、かつCuKαターゲットを使用したXRD結晶構造観察において角度2θ=24.380±0.3°のピーク強度をもつ酸化タングステン粒子からなる構成とすることにより、光触媒性能を大幅に向上しえる可視光応答型光触媒体及び可視光応答型光触媒塗料を得ることができる。   According to the present invention, tungsten oxide particles having an average particle diameter of 0.01 to 0.05 μm and a peak intensity of an angle 2θ = 24.380 ± 0.3 ° in XRD crystal structure observation using a CuKα target By virtue of the constitution, it is possible to obtain a visible light responsive photocatalyst body and a visible light responsive photocatalyst coating material that can greatly improve the photocatalytic performance.

以下に、本発明の具体的な実施形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1〜図5を参照する。但し、図1は酸化タングステン微粒子を合成する装置の概略図を示す。図2はアセトアルデヒドガス分解試験の測定装置の概略図を示す。図3は2つのサンプルのバンドギャップエネルギー状態を示す。図4は2つのサンプルのXRDによる構造解析の結果を示す。図5は本発明の実施形態による酸化タングステン膜のアセトアルデヒドガス分解効果を示す。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
Please refer to FIG. However, FIG. 1 shows a schematic view of an apparatus for synthesizing tungsten oxide fine particles. FIG. 2 shows a schematic diagram of a measuring apparatus for the acetaldehyde gas decomposition test. FIG. 3 shows the band gap energy states of the two samples. FIG. 4 shows the results of structural analysis by XRD of two samples. FIG. 5 illustrates an acetaldehyde gas decomposition effect of a tungsten oxide film according to an embodiment of the present invention.

図1において、符番1は、金属タングステンワイヤー2を送り出すタングステンワイヤースプール(以下、スプールと呼ぶ)を示す。金属タングステンワイヤー2は、ガスバーナ3により加熱、燃焼されて酸化タングステン微粒子のヒューム4となる。このヒューム4は、回収装置としての電気集塵機5に設けられたヒューム吸引管6により回収される。ヒューム吸引管6の一部は、電気炉7内に配置されている。   In FIG. 1, reference numeral 1 indicates a tungsten wire spool (hereinafter referred to as a spool) that feeds out a metal tungsten wire 2. The metal tungsten wire 2 is heated and burned by the gas burner 3 to become fumes 4 of tungsten oxide fine particles. The fume 4 is collected by a fume suction pipe 6 provided in an electric dust collector 5 as a collection device. A part of the fume suction pipe 6 is disposed in the electric furnace 7.

まず、金属タングステンワイヤーを、バーナーにより1000〜1700℃程度で短時間(1cmあたり5〜15秒)加熱する。これにより金属タングステンが燃焼することで昇華し、急激に酸化されることによって三酸化タングステン(WO)微粒子のヒュームが大気に放出される。発生したヒュームには立方晶系と三斜晶系と単斜晶系の3種類以上が混在し、立方晶系リッチの0.005〜0.05μmの超微粒子が含まれている。次に、このヒュームを電気集塵機5により採取し、WO微粒子を得る。つづいて、WO微粒子の結晶粒子成長を抑え結晶構造を三斜晶系から立方晶系や単斜晶系へ転移させるため、600〜1000℃の酸化雰囲気の電気炉7内に前記ヒューム4を導入し、短時間で熱処理を行い、高活性の酸化タングステン微粒子を合成する。 First, a metal tungsten wire is heated by a burner at about 1000 to 1700 ° C. for a short time (5 to 15 seconds per 1 cm). As a result, the metallic tungsten is sublimated by burning and rapidly oxidized to release fumes of tungsten trioxide (WO 3 ) fine particles to the atmosphere. The generated fumes include three or more types of cubic, triclinic, and monoclinic, and contain ultrafine particles of 0.005-0.05 μm rich in cubic. Next, the fumes are collected by the electric dust collector 5 to obtain WO 3 fine particles. Subsequently, the fume 4 is placed in an electric furnace 7 in an oxidizing atmosphere of 600 to 1000 ° C. in order to suppress the crystal grain growth of the WO 3 fine particles and to change the crystal structure from triclinic to cubic or monoclinic. It is introduced and heat-treated in a short time to synthesize highly active tungsten oxide fine particles.

また、上記のようにして得られた酸化タングステン微粒子のバンドギャップエネルギーを測定した結果を図3に示した。測定は酸化タングステン微粒子からなる粉体試料にバンドギャップエネルギーに対応した各波長の光を照射して、各波長毎の反射率から光吸収率をプロットし、この結果から金属酸化物半導体のバンドギャップエネルギーを求める方法で行った。   The results of measuring the band gap energy of the tungsten oxide fine particles obtained as described above are shown in FIG. The measurement is performed by irradiating a powder sample made of tungsten oxide fine particles with light of each wavelength corresponding to the band gap energy, and plotting the light absorption rate from the reflectance for each wavelength, and from this result, the band gap of the metal oxide semiconductor is plotted. This was done in a way that required energy.

ササンプルAは上記のように合成した酸化タングステン微粒子を測定したもので、バンドギャップエネルギー(仮想直線Kと横軸との交点)は2.46eVであった。また、サンプルBは、上記酸化タングステン微粒子に熱処理を加えて測定したもので、バンドギャップエネルギー(仮想直線Kと横軸との交点)は2.49eVであった。図3より、サンプルBの方がサンプルAと比べて加熱した分結晶構造がよくなり、活性が高いことが分かった。なお、図3では、サンプルA,Bのデータを示すプロットは混在した状態で便宜上図示しているが、各サンプルともに夫々のデータに基づいて仮想直線K,Kを求めている。 Sa Sample A were measured tungsten oxide microparticles were synthesized as described above, (intersection of the imaginary straight line K 1 and the horizontal axis) band gap energy was 2.46EV. Further, Sample B, which was measured by adding a heat treatment to the tungsten oxide particles, (intersection of the imaginary straight line K 2 and the horizontal axis) band gap energy was 2.49EV. From FIG. 3, it was found that the crystal structure of sample B was higher than that of sample A, and the activity was higher. In FIG. 3, plots indicating the data of samples A and B are illustrated for convenience in a mixed state, but virtual straight lines K 1 and K 2 are obtained based on the respective data for each sample.

上述の方法によってバンドギャップエネルギーを測定したところ、本実施形態の酸化タングステン微粒子は、2.4〜2.6eVの範囲であった。なお、このバンドギャップエネルギーの範囲外となったものは、可視光による光触媒が低くなることが確認された。   When the band gap energy was measured by the method described above, the tungsten oxide fine particles of the present embodiment were in the range of 2.4 to 2.6 eV. In addition, it was confirmed that the photocatalyst by visible light becomes low for those outside the band gap energy range.

また、得られた酸化タングステン微粒子について、CuKαターゲットを使用したXRD(X線回折:X−ray diffraction)による結晶構造観察したところ、図4に示すようになった。即ち、サンプルAでは、図4の(A)のように2θ=24.381°にピーク強度を有し、サンプルBでは図4の(B)のように2θ=24.380°に最も強いピーク強度を有することがわかった。   Further, when the obtained tungsten oxide fine particles were observed by XRD (X-ray diffraction) using a CuKα target, the crystal structure was observed, and the result was as shown in FIG. That is, sample A has a peak intensity at 2θ = 24.381 ° as shown in FIG. 4A, and sample B has the strongest peak at 2θ = 24.380 ° as shown in FIG. 4B. It was found to have strength.

図2において、符番8は、容量3000ccの測定容器を示し、内部に光触媒粉(質量:0.1g)入り時計皿9が配置され、その下部にファン10が配置されている。また、測定容器8の上部には、光源11としての白色LED(NSPW500BS使用)が配置されている。測定容器8には、測定器としてのマルチガスモニタ12が配管13を介して接続されている。なお、導入ガスとしては、アセトアルデヒド10ppmが用いられる。   In FIG. 2, reference numeral 8 indicates a measuring container having a capacity of 3000 cc, a watch glass 9 containing photocatalyst powder (mass: 0.1 g) is disposed therein, and a fan 10 is disposed below the watch glass 9. In addition, a white LED (using NSPW500BS) as the light source 11 is disposed on the upper portion of the measurement container 8. A multi-gas monitor 12 as a measuring instrument is connected to the measurement container 8 via a pipe 13. Note that 10 ppm of acetaldehyde is used as the introduced gas.

図2の測定装置を用いて、三酸化タングステン微粒子についてアセトアルデヒドガスの分解試験を行ったところ、図5に示す特性図が得られた。図5中の線aはサンプルAの酸化タングステン微粒子光触媒の場合、線bはサンプルBの酸化タングステン微粒子光触媒の場合を示す。   When the tungsten trioxide fine particles were subjected to the acetaldehyde gas decomposition test using the measuring apparatus of FIG. 2, the characteristic diagram shown in FIG. 5 was obtained. The line a in FIG. 5 shows the case of the tungsten oxide fine particle photocatalyst of sample A, and the line b shows the case of the tungsten oxide fine particle photocatalyst of sample B.

上記実施形態に係る酸化タングステン可視光応答型光触媒体によれば、立方晶系、単斜晶系及び三斜晶系の結晶構造の粒子を含むバンドギャップエネルギーが2.4〜2.5の三酸化タングステン微粒子であるとともに、平均粒子径が0.01〜0.05μmであり、かつCuKαターゲットを使用したXRD結晶構造観察において2θ=24.380°,24.381°でピーク強度をもつ。その結果、係る光触媒体によれば、高い光触媒活性を有する酸化タングステン微粒子が得られる。本実施形態のように、XRD結晶構造観察による角度が2θ=24.380±0.3°を満した酸化タングステン微粒子を用いたものは、顕著に高い光触媒効果を発揮することが確認されている。理由は解明されていないが、この2θが所定範囲外のものは顕著な光触媒効果が認められなかった。   According to the tungsten oxide visible light responsive photocatalyst according to the above-described embodiment, the band gap energy including particles of cubic, monoclinic and triclinic crystal structures is 2.4 to 2.5. It is a tungsten oxide fine particle, has an average particle diameter of 0.01 to 0.05 μm, and has peak intensities at 2θ = 24.380 ° and 24.381 ° in XRD crystal structure observation using a CuKα target. As a result, according to the photocatalyst body, tungsten oxide fine particles having high photocatalytic activity can be obtained. As in the present embodiment, it has been confirmed that the tungsten oxide fine particles satisfying an angle of 2θ = 24.380 ± 0.3 ° by observation of the XRD crystal structure exhibit a remarkably high photocatalytic effect. . Although the reason has not been elucidated, no significant photocatalytic effect was observed when the 2θ was outside the predetermined range.

また、WO光触媒微粒子(平均粒子径:0.01〜0.1μm)のXRDデータを調べたところ、例えば図6の(A),(B)に示すような特性図が得られた。図6の(A)は、十分に熱処理を行っていない点を除いては、本実施形態と同様の方法で合成したものであり、所定の角度2θ(度)の近辺で単斜晶(002)面と単斜晶(200)面が高いピーク強度を有している。図6の(B)は本実施形態のWO光触媒微粒子であり、図6の(A)と同様な角度2θの近辺で単斜晶(002)面の高いピーク強度と、この面より更に高いピーク強度の立方晶(100)面のピーク強度を有している。 Further, when XRD data of the WO 3 photocatalyst fine particles (average particle size: 0.01 to 0.1 μm) was examined, for example, characteristic diagrams as shown in FIGS. 6A and 6B were obtained. 6A is synthesized by the same method as that of the present embodiment except that heat treatment is not sufficiently performed, and a monoclinic crystal (002) in the vicinity of a predetermined angle 2θ (degrees). ) Plane and monoclinic (200) plane have high peak intensity. FIG. 6B shows the WO 3 photocatalyst fine particles of the present embodiment. The monoclinic (002) plane has a high peak intensity in the vicinity of the same angle 2θ as in FIG. 6A, and is higher than this plane. It has a peak intensity of cubic (100) plane of peak intensity.

さらに、バンドギャップエネルギーが本発明で規定する適切な数値範囲(2.4〜2.8eV)である場合には、高い光触媒活性を確実に得ることができる。   Furthermore, when the band gap energy is in an appropriate numerical range (2.4 to 2.8 eV) defined in the present invention, high photocatalytic activity can be reliably obtained.

(第2の実施形態)
図7は本発明に係る光触媒体としての蛍光ランプの構成を模式的に示す断面図であり、図7(A)は切欠断面を含む断面図、図7(B)は前記蛍光ランプの一構成である光触媒膜の模式的な断面図を示す。
図中の符番40は光触媒体としての蛍光ランプを示し、蛍光ランプ本体50と、この蛍光ランプ本体50の表面に形成された光触媒膜60とから構成されている。前記蛍光ランプ本体50は、透光性放電容器51と、蛍光体層52と、一対の電極53,53と、図示しない放電媒体と、口金54からなる。
(Second Embodiment)
7 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a fluorescent lamp as a photocatalyst according to the present invention, FIG. 7A is a cross-sectional view including a cut-out cross section, and FIG. 7B is a configuration of the fluorescent lamp. The typical sectional view of the photocatalyst film which is is shown.
Reference numeral 40 in the drawing indicates a fluorescent lamp as a photocatalyst body, which is composed of a fluorescent lamp body 50 and a photocatalyst film 60 formed on the surface of the fluorescent lamp body 50. The fluorescent lamp body 50 includes a translucent discharge vessel 51, a phosphor layer 52, a pair of electrodes 53 and 53, a discharge medium (not shown), and a base 54.

前記透光性放電容器51は、細長いガラスバルブ51a及び一対のフレアステム51bによって構成されている。前記ガラスバルブ51aはソーダライムガラスからなる。前記フレアステム51bは、排気管と、フレアと、内部導入線と、外部導入線を備えている。前記排気管は、透光性放電容器51の内外を連通して、透光性放電容器51の内部を排気し、かつ、放電媒体を封入するのに用いられる。そして、排気管は、放電媒体を封入した後に封止される。前記フレアは、ガラスバルブ51aの両端に封着されて透光性放電容器51を形成している。   The translucent discharge vessel 51 includes an elongated glass bulb 51a and a pair of flare stems 51b. The glass bulb 51a is made of soda lime glass. The flare stem 51b includes an exhaust pipe, a flare, an internal introduction line, and an external introduction line. The exhaust pipe is used to communicate the inside and outside of the translucent discharge vessel 51 to exhaust the inside of the translucent discharge vessel 51 and enclose a discharge medium. The exhaust pipe is sealed after the discharge medium is sealed. The flare is sealed at both ends of the glass bulb 51a to form a translucent discharge vessel 51.

前記蛍光体層52は、3波長発光形蛍光体からなり、透光性放電容器51の内面に形成されている。一対の電極53,53は、透光性放電容器51の両端内部において、離間対向する一対の内部導入線の先端部間に継線されている。また、電極53は、タングステンのコイルフィラメントと、コイルフィラメントに被着された電子放射性物質からなる。   The phosphor layer 52 is made of a three-wavelength light emitting phosphor and is formed on the inner surface of the translucent discharge vessel 51. The pair of electrodes 53, 53 are connected between the distal end portions of the pair of internal lead-in wires facing each other inside the both ends of the translucent discharge vessel 51. The electrode 53 is made of a tungsten coil filament and an electron-emitting material deposited on the coil filament.

前記放電媒体は、水銀及びアルゴンからなり、透光性放電容器51の内部に封入されている。水銀は、その適量が排気管を経由して封入される。前記口金54は、口金本体54aと一対の口金ピン54b,54bからなる。口金本体54aは、キャップ状をなしていて、透光性放電容器51の両端部に接着されている。一対の口金ピン54b,54bは、口金本体54aに互いに絶縁関係に支持されているとともに、それぞれ外部導入線に接続している。   The discharge medium is made of mercury and argon, and is enclosed in the translucent discharge vessel 51. An appropriate amount of mercury is sealed through an exhaust pipe. The base 54 includes a base body 54a and a pair of base pins 54b and 54b. The base body 54 a has a cap shape and is bonded to both ends of the translucent discharge vessel 51. The pair of base pins 54b, 54b are supported by the base body 54a in an insulative relationship with each other and are connected to external lead-in wires, respectively.

前記光触媒膜60は、三酸化タングステン微粒子(平均粒径:0.1μm)を主成分とした光触媒塗料からなる膜であり、その膜厚は約0.5〜3μmである。前記三酸化タングステン微粒子は、塗装完了後でも上記実施形態の結晶構造を維持している。前記光触媒膜60は、光触媒微粒子61とアルミナ微粒子、シリカ微粒子またはジルコニア微粒子等の紫外線または可視光の透過特性のよいバインダー52とから形成されている。前記光触媒微粒子51は、三酸化タングステン微粒子51aと、この三酸化タングステン微粒子51aの表面に添着された炭酸カルシウム微粒子51bから構成されている。なお、バインダー52は、三酸化タングステン微粒子51aに対して10〜50質量%の範囲で添加される。また、バインダー52にアクリル変性シリコンやシリコーン系樹脂を用いると、20〜200℃で硬化する光触媒膜にすることができる。また、炭酸カルシウム微粒子51bはNOx(窒素酸化物)やSOx(硫黄酸化物)を吸着する物質として機能するものであり、NOxやSOxによる三酸化タングステン微粒子51aの劣化抑制が必要なければ、炭酸カルシウム微粒子51bの添着は必須ではない。   The photocatalyst film 60 is a film made of a photocatalyst paint mainly composed of tungsten trioxide fine particles (average particle diameter: 0.1 μm), and has a film thickness of about 0.5 to 3 μm. The tungsten trioxide fine particles maintain the crystal structure of the above embodiment even after the coating is completed. The photocatalyst film 60 is formed of photocatalyst fine particles 61 and a binder 52 having a good ultraviolet or visible light transmission property such as alumina fine particles, silica fine particles, or zirconia fine particles. The photocatalyst fine particles 51 are composed of tungsten trioxide fine particles 51a and calcium carbonate fine particles 51b attached to the surfaces of the tungsten trioxide fine particles 51a. The binder 52 is added in a range of 10 to 50% by mass with respect to the tungsten trioxide fine particles 51a. Moreover, when acrylic modified silicone or silicone resin is used for the binder 52, it can be set as the photocatalyst film | membrane hardened | cured at 20-200 degreeC. The calcium carbonate fine particles 51b function as a substance that adsorbs NOx (nitrogen oxide) or SOx (sulfur oxide). If it is not necessary to suppress the deterioration of the tungsten trioxide fine particles 51a by NOx or SOx, the calcium carbonate is obtained. The attachment of the fine particles 51b is not essential.

図8は発明に係る光触媒体としての脱臭ユニットの構成を模式的に示す説明図であり、図8(A)は前記脱臭ユニットの概略的な斜視図、図8(B)は図8(A)の概略的な側面図を示す。なお、図8(B)では、便宜上、三酸化タングステン微粒子を図示していない。
図中の符番61は光触媒体としての脱臭ユニットを示し、上下の平坦なメッシュ状の第1・第2のフィルター62a,62bとこれらのフィルター62a,62b間に配置された断面波板状の第3のフィルター63とを備えている。前記各フィルター62a,62b,63には、本発明による三酸化タングステン微粒子(平均粒径:0.1μm)64が担持されている。前記第2のフィルター62bの下側には、複数のGaN青色発光ダイオード65が配置されている。なお、このダイオード65の代わりに青色光で励起される蛍光体を使用した白色発光ダイオードを配置してもよい。こうした構成の脱臭ユニットにおいて、空気が第1・第2のフィルター62a,62間の第3のフィルター63を例えば左側から右側へ通過する際、空気が各フィルターに担持された三酸化微粒子に触れることにより脱臭が行われる。
FIG. 8 is an explanatory view schematically showing a configuration of a deodorizing unit as a photocatalyst according to the invention, FIG. 8 (A) is a schematic perspective view of the deodorizing unit, and FIG. 8 (B) is FIG. ) Is a schematic side view. In FIG. 8B, the tungsten trioxide fine particles are not shown for convenience.
Reference numeral 61 in the figure denotes a deodorizing unit as a photocatalyst, which has a corrugated plate-like cross section arranged between upper and lower flat mesh-like first and second filters 62a and 62b and these filters 62a and 62b. And a third filter 63. Each of the filters 62a, 62b, 63 carries tungsten trioxide fine particles (average particle size: 0.1 μm) 64 according to the present invention. A plurality of GaN blue light emitting diodes 65 are disposed below the second filter 62b. Instead of the diode 65, a white light emitting diode using a phosphor excited by blue light may be arranged. In the deodorizing unit having such a configuration, when the air passes through the third filter 63 between the first and second filters 62a and 62, for example, from the left side to the right side, the air touches the trioxide fine particles carried on each filter. The deodorization is performed.

なお、本発明の酸化タングステン微粒子は、本出願人が先に出願した特願2007−184488の明細書の段落番号[0022]〜[0031]に記載の方法で微粒子を調製することも可能である。   The tungsten oxide fine particles of the present invention can also be prepared by the method described in paragraphs [0022] to [0031] of the specification of Japanese Patent Application No. 2007-184488 filed earlier by the present applicant. .

この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。更に、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される粒子径やXRD結晶構造観察による角度等は特許請求の範囲に規定する範囲で任意に変更してもよい。更には、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the spirit of the invention in the stage of implementation. Furthermore, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, the particle diameter, the angle by XRD crystal structure observation, and the like shown in the embodiment may be arbitrarily changed within the range defined in the claims. Furthermore, you may combine the component covering different embodiment suitably.

図1は本発明に係る酸化タングステンを合成する装置の概略図を示す。FIG. 1 shows a schematic view of an apparatus for synthesizing tungsten oxide according to the present invention. 図2はアセトアルデヒドガス分解試験の測定装置の概略図を示す。FIG. 2 shows a schematic diagram of a measuring apparatus for the acetaldehyde gas decomposition test. 図3は2つのサンプルのバンドギャップエネルギー状態を示す。FIG. 3 shows the band gap energy states of the two samples. 図4は2つのサンプルのXRDによる構造解析の結果を示す。FIG. 4 shows the results of structural analysis by XRD of two samples. 図5は本発明の実施形態による酸化タングステン膜のアセトアルデヒドガス分解効果を示す。FIG. 5 illustrates an acetaldehyde gas decomposition effect of a tungsten oxide film according to an embodiment of the present invention. 図6は異なる結晶面を有するWO微粒子光触媒のXRDデータの特性図を示す。FIG. 6 shows a characteristic diagram of XRD data of a WO 3 fine particle photocatalyst having different crystal planes. 図7は本発明に係る光触媒体としての蛍光ランプの模式的な説明図を示す。FIG. 7 is a schematic explanatory view of a fluorescent lamp as a photocatalyst according to the present invention. 図8は本発明に係る光触媒体としての脱臭ユニットの概略説明図を示す。FIG. 8 is a schematic explanatory diagram of a deodorizing unit as a photocatalyst according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…タングステンワイヤーケーブル、2…金属タングステンワイヤー、3…ガスバーナー、4…ヒューム、5…電気集塵機、6…ヒューム吸引管、7…電気炉、8…デシケーター、12…マルチガスモニター、13…配管。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Tungsten wire cable, 2 ... Metal tungsten wire, 3 ... Gas burner, 4 ... Hume, 5 ... Electric dust collector, 6 ... Hume suction pipe, 7 ... Electric furnace, 8 ... Desiccator, 12 ... Multi-gas monitor, 13 ... Piping .

Claims (5)

平均粒子径が0.01〜0.05μmの酸化タングステン粒子からなり、かつCuKαターゲットを使用したXRD結晶構造観察において角度2θ=24.380±0.3°のピーク強度をもつことを特徴とする酸化タングステン可視光応答型光触媒体。 It consists of tungsten oxide particles having an average particle diameter of 0.01 to 0.05 μm, and has a peak intensity of an angle 2θ = 24.380 ± 0.3 ° in XRD crystal structure observation using a CuKα target. Tungsten oxide visible light responsive photocatalyst. 前記粒子は、光学的測定により求めた2.4〜2.8eVのバンドギャップエネルギーをもつ三酸化タングステン微粒子であることを特徴とする請求項1記載の酸化タングステン可視光応答型光触媒体。 2. The tungsten oxide visible light responsive photocatalyst according to claim 1, wherein the particles are tungsten trioxide fine particles having a band gap energy of 2.4 to 2.8 eV obtained by optical measurement. 立方晶系、単斜晶系及び三斜晶系の結晶構造の粒子を含んでいることを特徴とする請求項1または2記載の酸化タングステン可視光応答型光触媒体。 The tungsten oxide visible light responsive photocatalyst according to claim 1 or 2, comprising particles having a cubic, monoclinic or triclinic crystal structure. 請求項1乃至3いずれか一記載の酸化タングステン可視光応答型光触媒体を含み、かつAl,Zr,Siのいずれかの金属酸化物バインダーまたはAl−Siの複合酸化物バインダーを前記可視光応答型光触媒媒体に対して1〜10質量%含むことを特徴とする可視光応答型光触媒塗料。 A tungsten oxide visible light responsive photocatalyst according to any one of claims 1 to 3, and any one of Al, Zr, and Si metal oxide binders or Al-Si composite oxide binders as the visible light responsive type. A visible light responsive photocatalyst coating material, comprising 1 to 10% by mass based on the photocatalyst medium. 請求項4記載の可視光応答型光触媒塗量が塗布されて光触媒膜が形成されていることを特徴とする酸化タングステン可視光応答型光触媒体。 A visible light responsive photocatalyst body, wherein the visible light responsive photocatalyst coating amount according to claim 4 is applied to form a photocatalyst film.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014050831A (en) * 2007-09-05 2014-03-20 Toshiba Corp Refrigerator
JP2014237138A (en) * 2007-09-05 2014-12-18 株式会社東芝 Visible light-responsive photocatalyst powder, and visible light-responsive photocatalyst material, photocatalyst coating material and photocatalyst product using the same
JP2015070959A (en) * 2013-10-03 2015-04-16 東洋興商株式会社 Photocatalytic deodorizing device

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