JP2009263180A - Glass ceramic - Google Patents

Glass ceramic Download PDF

Info

Publication number
JP2009263180A
JP2009263180A JP2008116461A JP2008116461A JP2009263180A JP 2009263180 A JP2009263180 A JP 2009263180A JP 2008116461 A JP2008116461 A JP 2008116461A JP 2008116461 A JP2008116461 A JP 2008116461A JP 2009263180 A JP2009263180 A JP 2009263180A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
component
glass
glass ceramic
ceramic according
phase
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
Application number
JP2008116461A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jie Fu
杰 傅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ohara Inc
Original Assignee
Ohara Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ohara Inc filed Critical Ohara Inc
Priority to JP2008116461A priority Critical patent/JP2009263180A/en
Publication of JP2009263180A publication Critical patent/JP2009263180A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glass ceramic which has no problem about the durability, is formed into a desired shape by a relatively easy method and has high photocatalytic activity. <P>SOLUTION: The glass ceramic contains at least one kind selected from TiO<SB>2</SB>, Ca<SB>2</SB>Ti<SB>5</SB>O<SB>12</SB>, Ca<SB>2</SB>Ti<SB>2</SB>O<SB>6</SB>, CaTiSiO<SB>5</SB>and their solid solutions as a crystal phase having activity as a photocatalyst, has a glass phase containing an SiO<SB>2</SB>component, wherein a TiO<SB>2</SB>component of 5-60 mol% and an SiO<SB>2</SB>component of 15-80 mol% are contained expressed in terms of oxide. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、光触媒機能を有するガラスセラミックス及びその製造方法に関し、特に、光触媒機能を有する結晶を析出させたガラスセラミックス及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a glass ceramic having a photocatalytic function and a method for producing the same, and more particularly to a glass ceramic having a crystal having a photocatalytic function deposited thereon and a method for producing the same.

光触媒は、光触媒機能を有する半導体にそのバンドギャップエネルギー以上のエネルギーの光を照射することで生成する電子や正孔が関与することにより、酸化又は還元反応をその表面近傍で生じさせるものである。特に触媒活性の高いチタニア(TiO)結晶を用いる表面処理は、一般によく知られている。 A photocatalyst causes an oxidation or reduction reaction in the vicinity of its surface by involving electrons and holes generated by irradiating a semiconductor having a photocatalytic function with light having energy higher than its band gap energy. In particular, surface treatment using titania (TiO 2 ) crystals having high catalytic activity is generally well known.

例えば、光触媒作用のある部材を製造するために、表面に塗布する光触媒としての酸化チタンを含む光触媒性塗布剤が開示されている(例えば、特許文献1)。このようにすれば、基材の機械的な特性を維持したまま、表面にのみ光触媒作用を付加することができ、非常に便利である。しかしながら、塗布やコーティングでは、塗布膜やコーティング層の耐久性が十分ではなく、使用状況により剥離が問題となる。   For example, in order to manufacture a member having a photocatalytic action, a photocatalytic coating agent containing titanium oxide as a photocatalyst to be applied to the surface is disclosed (for example, Patent Document 1). In this way, photocatalytic action can be added only to the surface while maintaining the mechanical properties of the substrate, which is very convenient. However, in application and coating, the durability of the coating film and the coating layer is not sufficient, and peeling becomes a problem depending on the use situation.

一方、バルクの中に光触媒材料を入れた例として、ポリプロピレン樹脂に対して、光触媒(光触媒活性を有するのに必要な金属原子としてのチタンを有してなるアパタイト(光触媒チタンアパタイト))としての、カルシウム・チタンハイドロキシアパタイトを30質量%添加し、混練して直径3cmのボール状(球状)に成形し、破断機にかけ、篩で約5mm角に粉砕した光触媒複合材料が開示されている(例えば、特許文献2)。しかしながら、これはポリプロピレン樹脂をバインダーとして、カルシウム・チタンハイドロキシアパタイトを結合させた約5mm角の複合材に過ぎない。そのため適用分野が、反応容器内に投入される触媒粒子のような分野に限られる。   On the other hand, as an example of putting a photocatalytic material in the bulk, as a photocatalyst (apatite having titanium as a metal atom necessary for having photocatalytic activity (photocatalytic titanium apatite)) with respect to polypropylene resin, There is disclosed a photocatalyst composite material obtained by adding 30% by mass of calcium / titanium hydroxyapatite, kneading to form a ball shape (spherical shape) having a diameter of 3 cm, passing through a breaker, and pulverizing to about 5 mm square with a sieve (for example, Patent Document 2). However, this is only a composite material of about 5 mm square in which calcium / titanium hydroxyapatite is bonded using polypropylene resin as a binder. Therefore, the application field is limited to a field such as catalyst particles charged into the reaction vessel.

また、重量百分率(%)で、SiO、Al、CaO、MgO、B、ZrO、およびTiOを所定の組成比に選び、これらを常套の手段で溶融ガラス化して、光触媒用ガラスとしたものが開示されている(例えば、特許文献3)。しかしながら、チタンイオンが後に記述するような結晶構造を取ることが無く、ガラスの中にただ酸素と結合し、アモルファスの形で存在するだけで、高い光触媒特性を示すとは言い難い。 In addition, by weight percentage (%), SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, MgO, B 2 O 3 , ZrO 2 , and TiO 2 are selected in a predetermined composition ratio, and these are melted and vitrified by conventional means. A glass for photocatalysts is disclosed (for example, Patent Document 3). However, it is difficult to say that titanium ions do not have a crystal structure as will be described later, and are only bonded to oxygen in glass and exist in an amorphous form, thus exhibiting high photocatalytic properties.

更に、チタニアとガラス形成酸化物とを含有する混合物を溶融して分相融液を得る工程を経て、前記分相融液をガラス化して分相ガラスを得る工程を経て、前記分相ガラス中のチタニアをアナターゼ型チタニアとして結晶化させる光触媒用組成物の製造方法が開示されている(例えば、特許文献4)。しかしながら、この方法では、TiO−SiOの2成分系からなり、約1780℃以上の高温で溶融し、ツインローラによる急冷を必要とするため、非常に高価となるばかりではなく、バルクやファイバー状に成形することは困難である。
特開2008−81712号公報 特開2008−36465号公報 特開平9−315837号公報 特開2001−113177号公報
Furthermore, through a step of melting a mixture containing titania and a glass-forming oxide to obtain a phase separation melt, through a step of vitrifying the phase separation melt to obtain a phase separation glass, in the phase separation glass A method for producing a photocatalyst composition for crystallizing titania as anatase titania is disclosed (for example, Patent Document 4). However, this method is composed of a two-component system of TiO 2 —SiO 2 , melts at a high temperature of about 1780 ° C. or higher, and requires rapid cooling with a twin roller. It is difficult to form it into a shape.
JP 2008-81712 A JP 2008-36465 A Japanese Patent Laid-Open No. 9-315837 JP 2001-113177 A

上述のように、基材の表面に塗布若しくはコーティングする場合、基材の基本特性は使用目的にかなうものを選択することができるが、表面に付けた塗布膜等は、剥離するおそれがある。また、膜生成にはよく有機バインダーが用いられているので、紫外線、酸性雨等による経時変化で曇りや白ボケ現象が生じる問題点がある。一方、チタニア結晶と樹脂を複合化した一体型の触媒材料もあるが、上述と同様に紫外線の照射で、樹脂が分解され、良好な耐久性が得られない。   As described above, when applying or coating on the surface of the substrate, the basic properties of the substrate can be selected according to the purpose of use, but the coating film or the like attached to the surface may be peeled off. In addition, since organic binders are often used for film formation, there is a problem that clouding and white blurring occur due to changes over time due to ultraviolet rays, acid rain, and the like. On the other hand, there is an integrated catalyst material in which a titania crystal and a resin are combined, but as described above, the resin is decomposed by irradiation with ultraviolet rays, and good durability cannot be obtained.

本発明では、このような事情に鑑み、剥離等による耐久性の問題がなく、比較的容易な方法で所望の形状に成形でき、更に光触媒活性が高いガラスセラミックスを提供することを目的とする。より具体的には、光触媒としての活性が比較的高い無機化合物組成を結晶相として含むことを特徴とするガラスセラミックスを提供する。   In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a glass ceramic that has no problem of durability due to peeling or the like, can be molded into a desired shape by a relatively easy method, and has high photocatalytic activity. More specifically, the present invention provides a glass ceramic comprising an inorganic compound composition having a relatively high activity as a photocatalyst as a crystal phase.

より具体的には以下のようなガラスセラミックスやその製造方法等を提供する。   More specifically, the following glass ceramics and methods for producing the same are provided.

(1)結晶相として、TiO、CaTi12、CaTi、CaTiSiO又は、これらの固溶体、から選ばれる少なくとも1種を含むガラスセラミックス。 (1) Glass ceramics containing at least one selected from TiO 2 , Ca 2 Ti 5 O 12 , Ca 2 Ti 2 O 6 , CaTiSiO 5 or a solid solution thereof as a crystalline phase.

酸化チタン(TiO)の結晶型には、一般にアナターゼ(Anatase)、ルチル(Rutile)、ブルッカイト(Brookite)の3種類がある。光触媒としては、Anataseが最も好ましい。Anatase(正方I41/amd、低温安定)は一般的には酸化硫酸チタン(硫酸チタニル)、硫酸チタン、テトラアルコキシチタン等の湿式加水分解で製造され、光触媒として利用されている。Rutile(正方P42/mmm、高温安定)は四塩化チタンの湿式加水分解、Anataseの700℃以上の高温処理等で製造され、塗料、顔料に使用される。これらに比較してBrookite(Pbca、板チタン石)の合成や用途に関する研究例は、少ない。これらの結晶型の安定性については定説がなく、結晶粒子径によって安定性が異なるとの報告もある。例えば光触媒として有効な14nm以下の粒子径ではAnataseがRutileより安定になるとの報告もある。結晶型から計算される理論密度は次のようになる。
Rutile (4.25g/cm) > Brookite (4.12g/cm) > Anatase (3.893g/cm
There are generally three types of crystal forms of titanium oxide (TiO 2 ): anatase, rutile, and brookite. As the photocatalyst, Anatase is most preferable. Anatase (tetragonal I41 / amd, low temperature stable) is generally produced by wet hydrolysis of titanium oxide sulfate (titanyl sulfate), titanium sulfate, tetraalkoxy titanium, etc., and used as a photocatalyst. Rutile (tetragonal P42 / mmm, stable at high temperature) is produced by wet hydrolysis of titanium tetrachloride, high temperature treatment of Anatase at 700 ° C. or higher, etc., and is used for paints and pigments. Compared to these, there are few studies on the synthesis and use of Brookite (Pbca, plate titanium stone). There is no established theory about the stability of these crystal types, and there are reports that the stability varies depending on the crystal particle size. For example, there is a report that anatase is more stable than Rutile at a particle size of 14 nm or less effective as a photocatalyst. The theoretical density calculated from the crystal form is as follows.
Rutile (4.25 g / cm 3 )> Brookite (4.12 g / cm 3 )> Anatase (3.893 g / cm 3 )

TiOは、化学的に安定で毒性もないことから好適に使用される。TiOは、高い光触媒特性を発揮するアナターゼ型の結晶構造とすることが好ましく、条件によってはルチル型、ブルッカイト型であってもよい。TiOの結晶構造は、X線回折法(XRD測定法)により測定することができる。 TiO 2 is preferably used because it is chemically stable and non-toxic. TiO 2 preferably has an anatase type crystal structure exhibiting high photocatalytic properties, and may be a rutile type or a brookite type depending on conditions. The crystal structure of TiO 2 can be measured by an X-ray diffraction method (XRD measurement method).

また、チタン酸カルシウムCaTi12とCaTiは、前者が単純立方晶で、後者が欠陥形パイロクロール構造を持ち、高誘電体として一般に用いることができる。また、カルシウムチタンケイ酸塩(CaTiSiO)は、一般にスフェーンとも呼ばれ、単斜晶で、屈折率が高い結晶であり、TiO2と同様に光触媒特性を示すと考えられるもので、本願ガラスセラミックスにおいて有用な結晶である。 In addition, calcium titanate Ca 2 Ti 5 O 12 and Ca 2 Ti 2 O 6 have a simple cubic crystal in the former and a defective pyrochlore structure in the latter, and can generally be used as a high dielectric. In addition, calcium titanium silicate (CaTiSiO 5 ) is generally called sphene, is a monoclinic crystal with a high refractive index, and is considered to exhibit photocatalytic properties similar to TiO 2. It is a useful crystal.

これらのバンドギャップエネルギーは、2.0eVから4.0eVまでの範囲にあることが好ましい。また、固溶体を用いることにより、バンドギャップエネルギーを調整することができる。バンドギャップエネルギーをコントロールすることは光に対する応答性の向上に寄与する。   These band gap energies are preferably in the range of 2.0 eV to 4.0 eV. Moreover, band gap energy can be adjusted by using a solid solution. Controlling the band gap energy contributes to an improvement in response to light.

固溶体とは、2種類以上の金属固体または非金属固体が互いの中に原子レベルで溶け込んで全体が均一の固相になっている状態のことをいい、混晶と言う場合もある。溶質原子の溶け込み方によって、結晶格子の隙間より小さい元素が入り込む侵入型固溶体、母相原子と入れ代わって入る置換型固溶体などがある。TiOの固溶体としては、溶質物質が決まっている訳ではないので、種類を限定できるものではないが、例えばTi1−xZrを挙げることができる。また、CaTi12、CaTi、CaTiSiOの固溶体としては、例えば(Ca1-xSrTi12、(Ca1−xSrTi、(Ca1−xSr)TiSiO等を挙げられる。 A solid solution means a state in which two or more kinds of metal solids or non-metal solids are dissolved in each other at an atomic level to form a uniform solid phase as a whole, and may be called a mixed crystal. Depending on how the solute atoms permeate, there are interstitial solid solutions in which elements smaller than the gaps in the crystal lattice enter, and substitutional solid solutions in which they replace the parent phase atoms. As a solid solution of TiO 2 , a solute substance is not fixed, and the type of TiO 2 is not limited. For example, Ti 1-x Zr x O 2 can be mentioned. Further, Ca 2 Ti 5 O 12, Ca 2 Ti 2 O 6, as a solid solution of CaTiSiO 5, for example, (Ca 1-x Sr x) 2 Ti 5 O 12, (Ca 1-x Sr x) 2 Ti 2 O 6 , (Ca 1-x Sr x ) TiSiO 5 and the like.

その他に光触媒特性を発揮する物質として、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、酸化タングステン(WO)、酸化ビスマス(Bi)、及び酸化鉄(Fe)を含むことができ、これらから選択して1種又は2種以上を混合して含むことができる。 Other materials that exhibit photocatalytic properties include zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), tungsten oxide (WO 3 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), and iron oxide. (Fe 2 O 3 ) can be included, and one or two or more can be selected and mixed from these.

ガラスセラミックスとは、ガラスを熱処理することによりガラス相中に結晶相を析出させて得られる材料であり、ガラス相及び結晶相から成る材料のみならず、ガラス相が全て結晶相になった材料、すなわち、材料中の結晶量(結晶化度)が100wt%のものも含んでよい。一般に用いられる粉体から得られるエンジニアリングセラミックスやセラミックス焼結体は焼結中の液相の量が少なく、ポアフリーの完全焼結体となることが難しい。従って、このようなポア(例えば、気孔率)により、ここでいうガラスセラミックスと区別され得る。特に、イオン伝導に関しては、セラミックスの場合は空孔や結晶粒界の存在により、イオンの移動が制限されるので、全体としての伝導度は低い値となるのが通常である。ガラスセラミックスは結晶化工程の制御により結晶間の伝導度の低下を抑えることができ、結晶粒子と同程度の伝導度を保つことができる。一方、イオン伝導を妨げる空孔や結晶粒界がほとんどない材料として単結晶が挙げられるが、単結晶の製造は、ガラスセラミックスの製造に比べ、格段に難しく、また、コストも高くなる。   Glass ceramics is a material obtained by precipitating a crystalline phase in a glass phase by heat-treating the glass, not only a material composed of a glass phase and a crystalline phase, but also a material in which the glass phase is all crystalline. That is, a material having a crystal amount (crystallinity) of 100 wt% in the material may be included. Engineering ceramics and ceramic sintered bodies obtained from commonly used powders have a small amount of liquid phase during sintering, and are difficult to become pore-free fully sintered bodies. Therefore, such pores (for example, porosity) can be distinguished from the glass ceramic here. In particular, with regard to ionic conduction, in the case of ceramics, the movement of ions is limited by the presence of vacancies and grain boundaries, so that the overall conductivity is generally low. Glass ceramics can suppress a decrease in conductivity between crystals by controlling the crystallization process, and can maintain the same conductivity as crystal grains. On the other hand, a single crystal can be cited as a material having almost no vacancies or crystal grain boundaries that impede ion conduction, but the production of a single crystal is much more difficult and costly than the production of glass ceramics.

(2)ガラス相を有し、該ガラス相は少なくともSiO成分を含むことを特徴とする上記(1)に記載のガラスセラミックス。 (2) The glass ceramic according to (1) above, which has a glass phase, and the glass phase contains at least a SiO 2 component.

(3)酸化物基準のモル%で、TiO成分を5〜60%、SiO成分を15〜80%含有することを特徴とする上記(1)又は(2)のいずれかに記載のガラスセラミックス。 (3) The glass according to any one of (1) and (2) above, which contains 5 to 60% of TiO 2 component and 15 to 80% of SiO 2 component in mol% based on oxide. Ceramics.

SiOはガラスの形成酸化物で、ガラスを得るのに置いて重要な成分である。その量が15%未満であると、ガラスが得られないおそれが高いので、好ましい含有量は15%以上、より好ましい量は25%以上、最も好ましい量は30%以上である。一方80%を超えるとガラスの溶解温度が著しく上昇し易くなるため、SiO成分の含有量は、好ましくは80%以下、より好ましくは70%以下であり、最も好ましくは60%以下である。 SiO 2 is a glass-forming oxide, and is an important component for obtaining glass. If the amount is less than 15%, there is a high possibility that a glass cannot be obtained. Therefore, the preferable content is 15% or more, the more preferable amount is 25% or more, and the most preferable amount is 30% or more. On the other hand, if it exceeds 80%, the melting temperature of the glass tends to rise remarkably, so the content of the SiO 2 component is preferably 80% or less, more preferably 70% or less, and most preferably 60% or less.

TiO成分は本発明において非常に有用な成分であり、その量が5%以下であると、結晶相として析出し難くなるので、触媒特性を示さなくなるおそれが高くなる。従ってTiO成分は5%以上含有することが好ましく、10%以上含有することがより好ましく、15%以上含有することが最も好ましい。反面、TiOの含有量が60%を超えると、融点が高くなり、更にガラス化し難くなる。従ってTiO成分の含有量は、60%以下が好ましく、より好ましくは55%以下、最も好ましくは50%以下である。 The TiO 2 component is a very useful component in the present invention, and if the amount is 5% or less, it is difficult to precipitate as a crystalline phase, so that there is a high possibility that the catalyst characteristics are not exhibited. Accordingly, the TiO 2 component is preferably contained in an amount of 5% or more, more preferably 10% or more, and most preferably 15% or more. On the other hand, when the content of TiO 2 exceeds 60%, the melting point becomes high and further vitrification becomes difficult. Accordingly, the content of the TiO 2 component is preferably 60% or less, more preferably 55% or less, and most preferably 50% or less.

TiO成分及びSiO成分は、原料となるTiO粉末及びSiO粉末を混合して溶融することによりガラスセラミックス中に含有させることができるが、TiO及びSiOの前駆体を、気相法で、或いはアルコキシドのようなゾル−ゲル法、共沈法、水熱法等の液相法を用いることも可能である。 TiO 2 component and SiO 2 component can be contained in the glass ceramic by melting a mixture of TiO 2 powder and SiO 2 powder as a raw material, TiO 2 and SiO 2 precursors, the gas phase It is also possible to use a liquid phase method such as a sol-gel method such as an alkoxide, a coprecipitation method, or a hydrothermal method.

(4)更に、アルカリ金属酸化物成分及び/又はアルカリ土類金属酸化物成分を1〜60モル%含有することを特徴とする上記(1)から(3)のいずれかに記載のガラスセラミックス。 (4) The glass ceramic according to any one of (1) to (3) above, further containing 1 to 60 mol% of an alkali metal oxide component and / or an alkaline earth metal oxide component.

アルカリ金属酸化物成分及び/又はアルカリ土類金属酸化物成分は、ガラスの融点を下げ、更にガラスの溶融性と安定性の向上に効果がある。これらの酸化物の合計含有量が1%未満であると、上記の効果が得られ難くなるので、その合計含有量は1%以上が好ましく、10%以上がより好ましい。しかし60%を越えると、ガラスが得られなくなる。従って、これらの酸化物の合計量は60%以下が好ましく、50%以下がより好ましく、40%以下が最も好ましい。アルカリ金属酸化物成分はLiO、NaO、KO、CsOから選ばれる1種以上、アルカリ土類金属酸化物成分はMgO、SrO、CaO、BaOから選ばれる1種以上である。 The alkali metal oxide component and / or the alkaline earth metal oxide component is effective in lowering the melting point of the glass and further improving the meltability and stability of the glass. When the total content of these oxides is less than 1%, the above effect is hardly obtained, so the total content is preferably 1% or more, and more preferably 10% or more. However, if it exceeds 60%, glass cannot be obtained. Therefore, the total amount of these oxides is preferably 60% or less, more preferably 50% or less, and most preferably 40% or less. The alkali metal oxide component is one or more selected from Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, and Cs 2 O, and the alkaline earth metal oxide component is one or more selected from MgO, SrO, CaO, and BaO. is there.

(5)前記アルカリ土類金属酸化物成分がCaOを含有することを特徴とする上記(4)に記載のガラスセラミックス。 (5) The glass ceramic as described in (4) above, wherein the alkaline earth metal oxide component contains CaO.

CaO成分は前記の効果以外にTiO結晶相の析出に促進するに効果があるので、含有するのが好ましい。また、CaO成分はCaTi12、CaTi、CaTiSiO結晶相の構成成分でもあるので、これらの結晶相を析出させる場合には必要不可欠である。 Since the CaO component is effective for promoting the precipitation of the TiO 2 crystal phase in addition to the above-described effects, it is preferably contained. Further, since the CaO component is also a constituent component of the Ca 2 Ti 5 O 12 , Ca 2 Ti 2 O 6 , and CaTiSiO 5 crystal phases, it is indispensable when these crystal phases are precipitated.

(6)更に、酸化物基準のモル%で
成分を0〜60%及び/又は、
GeO成分を0〜10%及び/又は、
Al成分を0〜22%及び/又は、
成分を0〜10%及び/又は、
ZnO成分を0〜60%及び/又は、
ZrO成分を0〜20%及び/又は、
SnO成分を0〜10%及び/又は、
Bi成分+TeO成分を0〜20%及び/又は、
Nb成分+Ta成分+WO成分を0〜30%及び/又は、
Ln成分を0〜30%(LnはY、Ce、La、Nd、Gd、Dy、Ybから選ばれる1種又はそれ以上)及び/又は、
MO成分を0〜10%(Mは、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cuから選ばれる1種又はそれ以上。yはMの価数を2で割った数)及び/又は、
As成分+Sb成分を0〜5%
を含むことを特徴とする上記(1)から(5)のいずれかに記載のガラスセラミックス。
(6) In addition, 0-60% of B 2 O 3 component in mole percent on the oxide basis and / or,
GeO 2 component 0-10% and / or
0-22% of al 2 O 3 component and / or,
0-10% of P 2 O 5 component and / or,
0 to 60% of ZnO component and / or
0-20% and / or ZrO 2 component
SnO component 0-10% and / or
0-20% of Bi 2 O 3 component + TeO 2 component and / or,
Nb 2 O 5 component + Ta 2 O 5 component + WO 3 component 0-30% and / or
Ln 2 O 3 component 0-30% (Ln is one or more selected from Y, Ce, La, Nd, Gd, Dy, Yb) and / or
MO y component is 0 to 10% (M is one or more selected from V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu; y is a number obtained by dividing the valence of M by 2) and / or ,
0 to 5% of As 2 O 3 component + Sb 2 O 3 component
The glass ceramic according to any one of (1) to (5) above, comprising:

成分は、ガラス形成酸化物となることもでき、ガラス溶融性と安定性に貢献し得る。従って、SiO成分を補う成分となり得るが、入れ過ぎると目的の結晶相が析出し難くなる。このような観点から、B成分は、必要に応じて含ませることができるが、酸化物基準のモル%で、60%以下が好ましく、より好ましくは40%以下であり、更に好ましくは20%以下である。 The B 2 O 3 component can also be a glass-forming oxide and can contribute to glass meltability and stability. Therefore, it can be a component that supplements the SiO 2 component, but if it is added too much, the target crystal phase is difficult to precipitate. From such a viewpoint, the B 2 O 3 component can be included as necessary, but is preferably 60% or less, more preferably 40% or less, and still more preferably in terms of mol% based on the oxide. 20% or less.

GeO成分は、SiO成分と同様な働きをするので、SiOの一部または全部を置き換えることが可能であるが、SiOに比べて高価であるため、上限値を10%以下とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましく、3%以下とすることが最も好ましい。尚、GeO成分及びSiO成分の合計量は、好ましくは80%以下、より好ましくは70%以下であり、最も好ましくは60%以下である。 GeO 2 component, since the same function as the SiO 2 component, it is possible to replace some or all of the SiO 2, since it is more expensive than SiO 2, the upper limit is 10% or less It is preferably 5% or less, more preferably 3% or less. The total amount of the GeO 2 component and the SiO 2 component is preferably 80% or less, more preferably 70% or less, and most preferably 60% or less.

Al成分はガラスの安定性の向上に効果があり、更に目的の結晶相の析出に促進する働きを有する成分である。しかし、その量が多すぎると、かえって目的結晶相の析出を阻害し易くなるので、上限値を22%以下とすることが好ましく、20%以下とすることがより好ましく、18%以下とすることが最も好ましい。また、Al/SiOのモル比が結晶相の析出に大きな影響を及ぼすので、その比が大きすぎると目的の結晶相が析出し難くなる。その比を0.65以下とすることが好ましく、0.6以下とすることがより好ましく、0.5以下とすることが最も好ましい。 The Al 2 O 3 component is effective in improving the stability of the glass, and further has a function of promoting the precipitation of the target crystal phase. However, if the amount is too large, it tends to hinder the precipitation of the target crystal phase, so the upper limit is preferably 22% or less, more preferably 20% or less, and more preferably 18% or less. Is most preferred. Moreover, since the molar ratio of Al 2 O 3 / SiO 2 has a great influence on the precipitation of the crystal phase, if the ratio is too large, it becomes difficult to precipitate the target crystal phase. The ratio is preferably 0.65 or less, more preferably 0.6 or less, and most preferably 0.5 or less.

成分は目的結晶相の析出に効果がある成分である。しかし、その量が多すぎると、ガラスの安定性が低下し易くなるので、上限値を10%以下とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましく、1%以下とすることが最も好ましい。 The P 2 O 5 component is a component that is effective for precipitation of the target crystal phase. However, if the amount is too large, the stability of the glass tends to decrease, so the upper limit is preferably 10% or less, more preferably 5% or less, and most preferably 1% or less. preferable.

ZnO成分は基本的に上述したアルカリ土類酸化物と同様な効果があり、更に光触媒特性の向上に効果がある成分である。しかし、その量が多すぎると、ガラスの安定性が低下し易くなるので、上限値を60%以下とすることが好ましく、55%以下とすることがより好ましく、50%以下とすることが最も好ましい。   The ZnO component is basically a component that has the same effect as the alkaline earth oxide described above, and is further effective in improving the photocatalytic properties. However, if the amount is too large, the stability of the glass tends to decrease, so the upper limit is preferably 60% or less, more preferably 55% or less, and most preferably 50% or less. preferable.

ZrO成分は目的の結晶相の析出に効果があり、更にその結晶相に固溶し、光触媒特性の向上に寄与する成分である。しかし、その量が多すぎると、ガラスの安定性が低下し易くなるので、上限値を20%以下とすることが好ましく、15%以下とすることがより好ましく、8%以下とすることが最も好ましい。 The ZrO 2 component is effective in precipitating the target crystal phase, and further dissolves in the crystal phase and contributes to the improvement of the photocatalytic properties. However, if the amount is too large, the stability of the glass tends to decrease, so the upper limit is preferably 20% or less, more preferably 15% or less, and most preferably 8% or less. preferable.

SnOは上述のZrOと類似な働きを有し、更にTi4+イオンの還元防止に効果がある成分である。しかし、その量が多すぎると、ガラスの安定性が低下し易くなるので、上限値を10%以下とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましく、3%以下とすることが最も好ましい。 SnO is a component having a function similar to that of the above-described ZrO 2 and further effective in preventing reduction of Ti 4+ ions. However, if the amount is too large, the stability of the glass tends to decrease, so the upper limit is preferably 10% or less, more preferably 5% or less, and most preferably 3% or less. preferable.

Bi成分及びTeO成分はガラスの溶融性と安定性の改善に効果がある成分であるが、その量が多すぎるとかえってガラスの安定性が低下し易くなるので、両成分の合計量の上限値を20%以下とすることが好ましく、15%以下とすることがより好ましく、10%以下とすることが最も好ましい。 Bi 2 O 3 component and TeO 2 component are components that are effective in improving the meltability and stability of the glass, but if the amount is too large, the stability of the glass tends to decrease, so the sum of both components The upper limit of the amount is preferably 20% or less, more preferably 15% or less, and most preferably 10% or less.

Nb成分及び/又はTa成分及び/又はWO成分はガラスの溶融性と安定性の改善に効果があり、更に結晶相に固溶し、光触媒特性の向上に寄与する成分であるが、その量が多すぎるとガラスの安定性が著しく低下し易いので、これら成分の合計量の上限値を30%以下とすることが好ましく、20%以下とすることがより好ましく、10%以下とすることが最も好ましい。 Nb 2 O 5 component and / or Ta 2 O 5 component and / or WO 3 component are effective in improving the meltability and stability of glass, and further solid-dissolved in the crystal phase and contribute to the improvement of photocatalytic properties. However, if the amount is too large, the stability of the glass is remarkably lowered, so the upper limit of the total amount of these components is preferably 30% or less, more preferably 20% or less. % Or less is most preferable.

Ln成分(LnはY、Ce、La、Nd、Gd、Dy、Ybから選ばれる1種又はそれ以上)はガラスの溶融性と安定性の改善に効果があり、更に結晶相に固溶し、光触媒特性の向上に寄与する成分であるが、その量が多すぎるとガラスの安定性が著しく低下し易いので、これら成分の合計量の上限値を30%以下とすることが好ましく、20%以下とすることがより好ましく、10%以下とすることが最も好ましい。 The Ln 2 O 3 component (Ln is one or more selected from Y, Ce, La, Nd, Gd, Dy, and Yb) is effective in improving the meltability and stability of the glass, and is further solidified in the crystal phase. It is a component that contributes to the improvement of the photocatalytic properties, but if the amount is too large, the stability of the glass tends to be remarkably lowered, so the upper limit of the total amount of these components is preferably 30% or less, It is more preferably 20% or less, and most preferably 10% or less.

MO成分(Mは、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cuから選ばれる1種又はそれ以上。yはMの価数を2で割った数)は結晶相に固溶し、光触媒特性の向上に効果があり、更に一部の可視光を吸収するため、デザインに合わせて所望の外観色を付与することを可能とする成分である。しかし、添加量が多すぎると、ガラスの安定性が悪くなり、外観の色調節が困難となるので、これらの成分の合計量の上限値を10%以下とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましく、3%以下とすることが最も好ましい。 MO component (M is one or more selected from V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu. Y is a number obtained by dividing the valence of M by 2). This component is effective in improving the photocatalytic properties, and further absorbs a part of visible light, so that it is a component that can give a desired appearance color according to the design. However, if the addition amount is too large, the stability of the glass is deteriorated and it is difficult to adjust the color of the appearance. Therefore, the upper limit of the total amount of these components is preferably 10% or less, and preferably 5% or less. More preferably, it is most preferably 3% or less.

As成分及びSb成分は、ガラス熔融時の脱泡のために添加可能な成分であるが、これらの合計量で、5%以下で十分に効果を有する。好ましくは3%以下、最も好ましくは1%以下とすることが適当である。 The As 2 O 3 component and the Sb 2 O 3 component are components that can be added for defoaming during glass melting, but the total amount of these components is sufficiently effective at 5% or less. It is preferably 3% or less, and most preferably 1% or less.

また、ガラスセラミックスの組成には、環境や人体に対して害を与える可能性のあるPb、Cd、Hgなどの成分もできる限り含有しないほうが望ましい。   In addition, it is desirable that the glass ceramic composition does not contain as much components as possible such as Pb, Cd, and Hg that may cause harm to the environment and the human body.

(7)前記結晶相の大きさは、球近似したときの平均径が、5nm〜50μmであることを特徴とする上記(1)から(6)のいずれかに記載のガラスセラミックス。 (7) The glass ceramic according to any one of (1) to (6) above, wherein the crystal phase has an average diameter of 5 nm to 50 μm when approximated to a sphere.

熱処理条件をコントロールすることにより、析出した結晶相のサイズを制御することが可能であるが、有効な光触媒特性を引き出すため、結晶のサイズを5nm〜50μmの範囲とすることが好ましく、5nm〜40μmの範囲とすることがより好ましく、5nm〜30μmの範囲とすることが最も好ましい。   It is possible to control the size of the precipitated crystal phase by controlling the heat treatment conditions. However, in order to extract effective photocatalytic properties, the crystal size is preferably in the range of 5 nm to 50 μm, and 5 nm to 40 μm. Is more preferable, and the range of 5 nm to 30 μm is most preferable.

(8)前記結晶相の量が体積比率で1〜95%の範囲であることを特徴とする上記(1)から(7)のいずれかに記載のガラスセラミックス。 (8) The glass ceramic according to any one of (1) to (7) above, wherein the amount of the crystal phase is in the range of 1 to 95% by volume ratio.

ガラスの中から析出する結晶相の量は、熱処理条件をコントロールすることにより制御することができる。結晶相の量が多いと、光触媒機能が高くなる傾向があるが、ガラスセラミックス全体の機械的強度が低下する可能性があるので、結晶相の量を体積比率で95%以下の範囲とすることが好ましく、93%以下の範囲とすることがより好ましく、90%以下とすることが最も好ましい。一方、結晶相の量が少ないと有効な光触媒特性を引き出せないため、結晶相の量を体積比率で1%以上とすることが好ましく、3%以上がより好ましく、5%以上とすることが最も好ましい。   The amount of crystal phase precipitated from the glass can be controlled by controlling the heat treatment conditions. If the amount of the crystal phase is large, the photocatalytic function tends to be high, but the mechanical strength of the entire glass ceramic may be lowered. Therefore, the amount of the crystal phase should be in the range of 95% or less by volume ratio. Is preferable, it is more preferable to set it as the range of 93% or less, and it is most preferable to set it as 90% or less. On the other hand, if the amount of the crystal phase is small, effective photocatalytic properties cannot be obtained. Therefore, the amount of the crystal phase is preferably 1% or more by volume, more preferably 3% or more, and most preferably 5% or more. preferable.

(9)紫外線から可視光までの光に応答し、光触媒特性を有する上記(1)から(8)のいずれかに記載のガラスセラミックス。 (9) The glass ceramic according to any one of (1) to (8), which responds to light from ultraviolet rays to visible light and has photocatalytic properties.

紫外線は、波長が可視光線より短く軟X線より長い不可視光線の電磁波を意味し、例えば、波長が10〜400nmの電磁波を意味することができる。また、可視光は、電磁波のうち、人間の目で見える波長の電磁波を意味し、例えば、その範囲は、およそ400nm〜700nmである。   Ultraviolet light means invisible electromagnetic waves having a wavelength shorter than visible light and longer than soft X-rays, and can mean electromagnetic waves having a wavelength of 10 to 400 nm, for example. Visible light means an electromagnetic wave having a wavelength that can be seen by human eyes among electromagnetic waves. For example, the range is approximately 400 nm to 700 nm.

TiO結晶は紫外線の照射に対して高い触媒効果を示すが、可視光に対する応答性は紫外線より弱い。本発明では、後で述べるように熱処理の過程で他のイオンをTiO結晶相に固溶させることにより、TiOのバンドギャップエネルギーを小さくすることができるため、可視光に対しても有効な応答効果を示すガラスセラミックスを得ることが可能となった。また、このような効果により本発明のガラスセラミックスは幅広い用途に適用できる。 The TiO 2 crystal shows a high catalytic effect for ultraviolet irradiation, but the response to visible light is weaker than that of ultraviolet light. In the present invention, as described later, the band gap energy of TiO 2 can be reduced by dissolving other ions in the TiO 2 crystal phase in the course of heat treatment, which is also effective for visible light. It became possible to obtain glass ceramics exhibiting a response effect. Moreover, the glass ceramic of this invention is applicable to a wide use by such an effect.

(10)上記(1)から(9)のいずれかに記載のガラスセラミックスを製造する方法であって、原料組成混合物を溶融してガラスを作製し、さらに500℃〜1200℃で熱処理を行って前記結晶相を析出させることを特徴とするガラスセラミックスの製造方法。 (10) A method for producing the glass ceramic according to any one of (1) to (9) above, wherein a glass is produced by melting a raw material composition mixture, and further subjected to heat treatment at 500 ° C to 1200 ° C. A method for producing a glass ceramic, wherein the crystal phase is precipitated.

結晶相は、原子がある程度の移動の自由度(例えば、移動度)を持つことにより形成され、その移動度は、温度上昇と共に高くなる。一方、TiO成分は、高温で安定型のルチル相を構成し易くなり、一般に光触媒として好ましいとされるアナターゼ相を形成するには、低温での熱処理が好ましいが、熱処理温度が低すぎると、結晶相が析出し難くなる。従って、上記熱処理の下限としては、500℃以上が好ましく、より好ましくは、550℃以上であり、更に好ましくは、600℃以上である。また、上記熱処理の上限としては、1200℃以下が好ましく、より好ましくは、1100℃以下であり、更に好ましくは、1000℃以下である。 The crystal phase is formed when atoms have a certain degree of freedom of movement (for example, mobility), and the mobility increases as the temperature increases. On the other hand, the TiO 2 component is likely to form a stable rutile phase at a high temperature, and in order to form an anatase phase generally preferred as a photocatalyst, a heat treatment at a low temperature is preferable, but if the heat treatment temperature is too low, The crystal phase is difficult to precipitate. Therefore, the lower limit of the heat treatment is preferably 500 ° C. or higher, more preferably 550 ° C. or higher, and still more preferably 600 ° C. or higher. Moreover, as an upper limit of the said heat processing, 1200 degrees C or less is preferable, More preferably, it is 1100 degrees C or less, More preferably, it is 1000 degrees C or less.

(11)上記(1)から(9)のいずれかに記載のガラスセラミックスを製造する方法であって、原料組成混合物を800℃以上の温度に保持することにより少なくとも一部に液相を生じさせ、その後冷却することにより固化させることを特徴とするガラスセラミックスの製造方法。 (11) A method for producing the glass ceramic according to any one of (1) to (9) above, wherein a liquid phase is produced at least partially by maintaining the raw material composition mixture at a temperature of 800 ° C. or higher. Then, the glass ceramics production method characterized by solidifying by cooling after that.

ここで、液相は、少なくとも1種以上の原料組成から生成されてよく、2以上の種類の化合物が加わることによる液相生成温度の低下も考慮することができる。従って、保持する温度は、混合する組成物の種類及び量により適宜変更することが好ましいが、一般に、800℃以上が好ましく、1200℃以上がより好ましく、そして、1400℃以上が更に好ましい。一旦液相が生じると、組成物間の接触面積又は反応度合いが高くなると考えられるので、部分的に温度を上げることもできる。   Here, a liquid phase may be produced | generated from at least 1 or more types of raw material composition, and the fall of the liquid phase production temperature by adding 2 or more types of compounds can also be considered. Accordingly, the temperature to be maintained is preferably changed as appropriate depending on the type and amount of the composition to be mixed, but is generally preferably 800 ° C or higher, more preferably 1200 ° C or higher, and further preferably 1400 ° C or higher. Once the liquid phase is generated, the contact area between the compositions or the degree of reaction is considered to be high, so the temperature can be partially increased.

(12)更に、表面を酸又はアルカリによりエッチングすることを特徴とする上記(10)又は(11)のいずれかに記載のガラスセラミックスの製造方法。 (12) The method for producing a glass ceramic according to any one of (10) and (11), wherein the surface is further etched with an acid or an alkali.

酸又はアルカリでエッチングすることにより、結晶相の周りのガラスが取り除かれ、表面に露出する結晶相の比表面積が大きくなるので、光触媒特性が向上する。ガラス相には典型的に酸化ケイ素成分が多いと考えられ、酸処理によるエッチングが効果的であり、特にフッ酸、フッ化水素ガス等によるエッチングが好ましい。   By etching with acid or alkali, the glass around the crystal phase is removed, and the specific surface area of the crystal phase exposed on the surface is increased, so that the photocatalytic properties are improved. The glass phase is typically considered to have a large amount of silicon oxide component, and etching by acid treatment is effective. In particular, etching with hydrofluoric acid, hydrogen fluoride gas or the like is preferable.

(13)上記(1)から(10)のいずれかに記載のガラスセラミックスを含む光触媒機能性成形体。 (13) A photocatalytic functional molded body comprising the glass ceramic according to any one of (1) to (10).

(14)ファイバーであることを特徴とする上記(13)に記載の光触媒機能性成形体。 (14) The photocatalytic functional molded article according to (13) above, which is a fiber.

本発明によるガラスセラミックスは、比較的成形が容易であり、用途に合わせた所望の構造物となることができる。更に、ガラスセラミックスを鋳込み等により鋳造部品中に組み込ませることもできる。また、ガラスセラミックスのガラス相は、一般に軟化したときに粘性が高く、ファイバー成形が容易である。ファイバーは、一般に、比表面積が大きく、表面で主に光触媒反応が生じることに鑑みれば、ファイバーにすることにより、光触媒機能を高めることができる。また、そのファイバーを抄いて製紙する等の利用により種々の製品を作ることもできる。   The glass ceramic according to the present invention is relatively easy to mold and can be a desired structure according to the application. Furthermore, glass ceramics can be incorporated into the cast part by casting or the like. Moreover, the glass phase of glass ceramics generally has a high viscosity when softened, and fiber forming is easy. In view of the fact that the fiber generally has a large specific surface area and a photocatalytic reaction mainly occurs on the surface, the photocatalytic function can be enhanced by using a fiber. In addition, various products can be made by using the fiber and making paper.

以上のように、基材の表面の光触媒膜の剥離のおそれがない。また、十分な大きさや機械的特性を有し、触媒活性ポイントが反応すべき化合物と接触可能なガラスセラミックスを提供することができる。そして、光触媒として好ましい結晶を析出させることにより、より高い触媒機能を得ることも可能である。   As described above, there is no fear of peeling of the photocatalytic film on the surface of the substrate. Further, it is possible to provide a glass ceramic having sufficient size and mechanical properties and capable of contacting with a compound whose catalytic activity point should react. It is also possible to obtain a higher catalytic function by precipitating crystals preferable as a photocatalyst.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について詳しく説明するが、以下の記載は、本発明の実施例を説明するためになされたもので、本発明は、かかる実施例に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the following description is made for explaining the embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiments. Needless to say, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

[実施例1]
実施例1の原料として市販のSiO、TiO、Al(OH)、CaCOを使用した。また、これらの原料をモル%でSiO=38.5、TiO=25、Al=12.5、CaO=24という組成になるように秤量し、均一に混合した後、大気中で1450℃で2時間溶融した。その後、均一になったガラス溶液を金型に流し込み、バルクのガラスを作製した。そのガラスを650℃で2時間アニールし、熱による応力を取り除いた。こうして得られたガラスを所定の形状に切断し、800℃で4時間熱処理を行った。XRDによる結晶を同定したところ、図1に示すようにアナターゼ型TiOとルチル型TiO結晶相が同時に析出することが判明された。回折ピークの幅から、D=λ/(β・cosθ)という式(λはX線の波長であり、本装置では1.54Åであった。βは結晶子の大きさによる回折線の広がり、θは回折角)で見積った平均結晶サイズは10nm前後であった。
[Example 1]
Commercially available SiO 2 , TiO 2 , Al (OH) 3 , and CaCO 3 were used as raw materials for Example 1. Further, these raw materials were weighed so as to have a composition of SiO 2 = 38.5, TiO 2 = 25, Al 2 O 3 = 12.5, and CaO = 24 in mol%, and mixed uniformly in the atmosphere. And melted at 1450 ° C. for 2 hours. Then, the glass solution which became uniform was poured into the metal mold | die, and the bulk glass was produced. The glass was annealed at 650 ° C. for 2 hours to remove heat stress. The glass thus obtained was cut into a predetermined shape and heat treated at 800 ° C. for 4 hours. Identification of crystals by XRD revealed that anatase TiO 2 and rutile TiO 2 crystal phases were precipitated simultaneously as shown in FIG. From the width of the diffraction peak, the equation D = λ / (β · cos θ) (λ is the wavelength of the X-ray, 1.54 mm in this apparatus. Β is the spread of the diffraction line due to the size of the crystallite, The average crystal size estimated by θ is the diffraction angle) was around 10 nm.

[実施例2〜9及び比較例]
実施例1と類似な方法で実施例2〜9と比較例1のサンプルを作製した。各サンプルの組成を実験結果と共に表1にまとめた(表中、◎は特に良好なことを示し、×はあまり良くないことを示す。次表について同じ。)。実施例2〜7にTiO結晶相、実施例8にCaTi結晶相、実施例9にCaTi12とCaTiSiO結晶が析出することが確認された。一方、比較例1では上述した結晶相の析出が認められず、結晶相の同定ができなかった。
[Examples 2 to 9 and Comparative Example]
Samples of Examples 2 to 9 and Comparative Example 1 were produced by a method similar to that of Example 1. The composition of each sample is shown in Table 1 together with the experimental results (in the table, ◎ indicates particularly good, x indicates not so good. The same applies to the following table). It was confirmed that the TiO 2 crystal phase was precipitated in Examples 2 to 7, the Ca 2 Ti 2 O 6 crystal phase was precipitated in Example 8, and the Ca 2 Ti 5 O 12 and CaTiSiO 5 crystals were precipitated in Example 9. On the other hand, in Comparative Example 1, the above-described precipitation of the crystal phase was not recognized, and the crystal phase could not be identified.

Figure 2009263180
Figure 2009263180

[実施例10]
原料として市販のSiO、TiO、Al(OH)、CaCO、MgOを使用した。これらをモル%でSiO=45、TiO=25、Al=7.5、CaO=17.5、MgO=5という組成(表2参照)になるように秤量し、均一に混合した後、大気中で1550℃で2時間溶融した。その後、均一になった溶液を1500℃まで下げて金型に流し込むことにより、ガラスセラミックスを作製した。そのガラスセラミックスを750℃で2時間アニールし、熱による応力を取り除いた。こうして得られたガラスセラミックスをXRDによる結晶を同定したところ、ルチル型TiO結晶相が同時に析出することが判明された。表2に実施例10の結果を示す。ここで、実施例1から10及び比較例について、Al/SiOの比率をとれば、それぞれ、0.325、0.312、0.325、0.457、0.455、0.325、0.325、0.325、0.000、0.167、0.672であった。
[Example 10]
Commercially available SiO 2 , TiO 2 , Al (OH) 3 , CaCO 3 , and MgO were used as raw materials. These were weighed so as to have a composition of mol% SiO 2 = 45, TiO 2 = 25, Al 2 O 3 = 7.5, CaO = 17.5, MgO = 5 (see Table 2) and mixed uniformly. Then, it was melted at 1550 ° C. for 2 hours in the atmosphere. Thereafter, the homogenized solution was lowered to 1500 ° C. and poured into a mold to produce glass ceramics. The glass ceramic was annealed at 750 ° C. for 2 hours to remove heat stress. As a result of identifying the crystal by XRD of the glass ceramic thus obtained, it was found that a rutile TiO 2 crystal phase was simultaneously precipitated. Table 2 shows the results of Example 10. Here, for Examples 1 to 10 and Comparative Example, the ratio of Al 2 O 3 / SiO 2 is 0.325, 0.312, 0.325, 0.457, 0.455, 0.325, 0.325, 0.325, 0.000, 0.167, and 0.672, respectively. there were.

Figure 2009263180
Figure 2009263180

[光触媒評価]
光触媒特性は光触媒製品技術協議会が策定した光触媒性能評価法Iにより評価した。すなわち、色素の脱色によって光触媒の性能を評価する手法で本発明のサンプルを評価した。研磨された上記の実施例サンプルの表面にメチレンブルーの溶液を滴下し、紫外線を照射後の色を観察したところ、いずれも脱色が認められた。これによって本発明のサンプルは光触媒特性を示すことが示された。なお、比較例については脱色が確認されなかった。
[Photocatalyst evaluation]
The photocatalytic properties were evaluated by Photocatalyst Performance Evaluation Method I established by the Photocatalyst Product Technical Council. That is, the sample of the present invention was evaluated by a method for evaluating the performance of the photocatalyst by decolorization of the dye. When a methylene blue solution was dropped onto the surface of the polished example sample and the color after irradiation with ultraviolet rays was observed, decoloration was observed in all cases. This showed that the sample of the present invention exhibited photocatalytic properties. In addition, decoloration was not confirmed about the comparative example.

[光触媒ガラスセラミックスの応用]
以上述べてきたように、簡単な溶融及び冷却によりガラス状のガラスセラミックスを得ることができ、そして、それを適切に熱処理することにより、好ましい光触媒特性を得ることができた。ここでは、金型にガラスを流し込んだが、ブロー成形も可能である。また、繊維状に延ばすことも容易にできることは、当業者であるならば理解される。そして、それぞれの成形体の機械的特性や化学的特性は、本発明の組成の範囲内で適宜好ましい組成を選択することにより実現可能である。
[Application of photocatalytic glass ceramics]
As described above, glassy glass ceramics can be obtained by simple melting and cooling, and preferable photocatalytic properties can be obtained by appropriately heat-treating it. Here, glass is poured into the mold, but blow molding is also possible. It will be understood by those skilled in the art that the fiber can be easily extended. And the mechanical characteristic and chemical characteristic of each molded object are realizable by selecting a preferable composition suitably in the range of the composition of this invention.

以上のように、本発明のガラスセラミックスにより、好ましい機械特性を持ち、かつ、剥離等による光触媒機能の劣化を生じることのない光触媒成形体を提供することができる。   As described above, the glass ceramics of the present invention can provide a photocatalyst molded article that has favorable mechanical properties and does not cause deterioration of the photocatalytic function due to peeling or the like.

試料1のX線回折パターンである。2 is an X-ray diffraction pattern of Sample 1.

Claims (14)

結晶相として、TiO、CaTi12、CaTi、CaTiSiO又は、これらの固溶体、から選ばれる少なくとも1種を含むガラスセラミックス。 Glass ceramics containing at least one selected from TiO 2 , Ca 2 Ti 5 O 12 , Ca 2 Ti 2 O 6 , CaTiSiO 5 or a solid solution thereof as a crystal phase. ガラス相を有し、該ガラス相は少なくともSiO成分を含むことを特徴とする請求項1に記載のガラスセラミックス。 The glass ceramic according to claim 1, comprising a glass phase, wherein the glass phase contains at least a SiO 2 component. 酸化物基準のモル%で、TiO成分を5〜60%、SiO成分を15〜80%含有することを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載のガラスセラミックス。 3. The glass ceramic according to claim 1, wherein the glass ceramic contains 5 to 60% of a TiO 2 component and 15 to 80% of a SiO 2 component in mol% based on an oxide. 更に、アルカリ金属酸化物成分及び/又はアルカリ土類金属酸化物成分を1〜60モル%含有することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のガラスセラミックス。   The glass ceramic according to any one of claims 1 to 3, further comprising 1 to 60 mol% of an alkali metal oxide component and / or an alkaline earth metal oxide component. 前記アルカリ土類金属酸化物成分がCaOを含有することを特徴とする請求項4に記載のガラスセラミックス。   The glass ceramic according to claim 4, wherein the alkaline earth metal oxide component contains CaO. 更に、酸化物基準のモル%で
成分を0〜60%及び/又は、
GeO成分を0〜10%及び/又は、
Al成分を0〜22%及び/又は、
成分を0〜10%及び/又は、
ZnO成分を0〜60%及び/又は、
ZrO成分を0〜20%及び/又は、
SnO成分を0〜10%及び/又は、
Bi成分+TeO成分を0〜20%及び/又は、
Nb成分+Ta成分+WO成分を0〜30%及び/又は、
Ln成分を0〜30%(LnはY、Ce、La、Nd、Gd、Dy、Ybから選ばれる1種又はそれ以上)及び/又は、
MO成分を0〜10%(Mは、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cuから選ばれる1種又はそれ以上。yはMの価数を2で割った数)及び/又は、
As成分+Sb成分を0〜5%
を含むことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のガラスセラミックス。
Furthermore, 0 to 60% of B 2 O 3 component and / or
GeO 2 component 0-10% and / or
0-22% of al 2 O 3 component and / or,
0-10% of P 2 O 5 component and / or,
0 to 60% of ZnO component and / or
0-20% and / or ZrO 2 component
SnO component 0-10% and / or
0-20% of Bi 2 O 3 component + TeO 2 component and / or,
Nb 2 O 5 component + Ta 2 O 5 component + WO 3 component 0-30% and / or
Ln 2 O 3 component 0-30% (Ln is one or more selected from Y, Ce, La, Nd, Gd, Dy, Yb) and / or
MO y component is 0 to 10% (M is one or more selected from V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu; y is a number obtained by dividing the valence of M by 2) and / or ,
0 to 5% of As 2 O 3 component + Sb 2 O 3 component
The glass ceramic according to claim 1, comprising:
前記結晶相の大きさは、球近似したときの平均径が、5nm〜50μmであることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のガラスセラミックス。   The glass ceramic according to any one of claims 1 to 6, wherein the crystal phase has an average diameter of 5 nm to 50 µm when approximated to a sphere. 前記結晶相の量が体積比率で1〜95%の範囲であることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のガラスセラミックス。   The glass ceramic according to any one of claims 1 to 7, wherein the amount of the crystal phase is in a range of 1 to 95% by volume ratio. 紫外線から可視光までの光に応答し、光触媒特性を有する請求項1から8のいずれかに記載のガラスセラミックス。   The glass ceramic according to any one of claims 1 to 8, which has photocatalytic properties in response to light from ultraviolet rays to visible light. 請求項1から9のいずれかに記載のガラスセラミックスを製造する方法であって、原料組成混合物を溶融してガラスを作製し、さらに500℃〜1200℃で熱処理を行って前記結晶相を析出させることを特徴とするガラスセラミックスの製造方法。   A method for producing the glass ceramic according to any one of claims 1 to 9, wherein a glass is produced by melting a raw material composition mixture, and further subjected to heat treatment at 500 ° C to 1200 ° C to precipitate the crystalline phase. A method for producing glass ceramics, comprising: 請求項1から9のいずれかに記載のガラスセラミックスを製造する方法であって、原料組成混合物を800℃以上の温度に保持することにより少なくとも一部に液相を生じさせ、その後冷却することにより固化させることを特徴とするガラスセラミックスの製造方法。   A method for producing the glass ceramic according to any one of claims 1 to 9, wherein a liquid phase is produced at least in part by maintaining the raw material composition mixture at a temperature of 800 ° C or higher, and then cooled. A method for producing glass ceramics, characterized by solidifying. 更に、表面を酸又はアルカリによりエッチングすることを特徴とする請求項10又は11のいずれかに記載のガラスセラミックスの製造方法。   Furthermore, the surface is etched with an acid or an alkali, The manufacturing method of the glass ceramics in any one of Claim 10 or 11 characterized by the above-mentioned. 請求項1から10のいずれかに記載のガラスセラミックスを含む光触媒機能性成形体。   The photocatalyst functional molded object containing the glass ceramic in any one of Claim 1 to 10. ファイバーであることを特徴とする請求項13に記載の光触媒機能性成形体。   It is a fiber, The photocatalyst functional molded object of Claim 13 characterized by the above-mentioned.
JP2008116461A 2008-04-25 2008-04-25 Glass ceramic Pending JP2009263180A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008116461A JP2009263180A (en) 2008-04-25 2008-04-25 Glass ceramic

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008116461A JP2009263180A (en) 2008-04-25 2008-04-25 Glass ceramic

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009263180A true JP2009263180A (en) 2009-11-12

Family

ID=41389522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008116461A Pending JP2009263180A (en) 2008-04-25 2008-04-25 Glass ceramic

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009263180A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101884917A (en) * 2010-06-29 2010-11-17 于建强 Method for preparing composite fiber material for visible light photocatalytic degradation of organic pollutants
JP2011046599A (en) * 2009-07-31 2011-03-10 Ohara Inc Crystallized glass and method for manufacturing the same
WO2011102353A1 (en) * 2010-02-16 2011-08-25 昭和電工株式会社 Tungsten oxide photocatalyst modified with copper ion, and process for production thereof
JP2011178603A (en) * 2010-03-01 2011-09-15 Ohara Inc Glass ceramic and production method
JP2014152062A (en) * 2013-02-07 2014-08-25 Tokyo Metropolitan Univ Photocatalytic glass
CN104667941A (en) * 2013-11-26 2015-06-03 比亚迪股份有限公司 Titanium dioxide photocatalysis material and preparation method thereof
TWI510292B (en) * 2010-03-12 2015-12-01 Ohara Kk Photocatalyst, slurry mixture, forming member and coating, coating film forming member, sintered body, glass-ceramic composite, glass, building materials and cleaning materials
CN109970347A (en) * 2019-04-29 2019-07-05 齐鲁工业大学 A kind of TeO improving performance of lithium ion battery2-V2O5- CuO devitrified glass negative electrode material
CN115028365A (en) * 2022-06-24 2022-09-09 成都光明光电有限责任公司 Glass-ceramic, glass-ceramic article and method for producing same

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011046599A (en) * 2009-07-31 2011-03-10 Ohara Inc Crystallized glass and method for manufacturing the same
US9061272B2 (en) 2010-02-16 2015-06-23 Showa Denko K.K. Tungsten oxide photocatalyst modified with copper ion, and process for production thereof
WO2011102353A1 (en) * 2010-02-16 2011-08-25 昭和電工株式会社 Tungsten oxide photocatalyst modified with copper ion, and process for production thereof
CN102762302A (en) * 2010-02-16 2012-10-31 昭和电工株式会社 Tungsten oxide photocatalyst modified with copper ion, and process for production thereof
JP5129894B2 (en) * 2010-02-16 2013-01-30 昭和電工株式会社 Tungsten oxide photocatalyst modified with copper ion and method for producing the same
JP2011178603A (en) * 2010-03-01 2011-09-15 Ohara Inc Glass ceramic and production method
TWI510292B (en) * 2010-03-12 2015-12-01 Ohara Kk Photocatalyst, slurry mixture, forming member and coating, coating film forming member, sintered body, glass-ceramic composite, glass, building materials and cleaning materials
CN101884917A (en) * 2010-06-29 2010-11-17 于建强 Method for preparing composite fiber material for visible light photocatalytic degradation of organic pollutants
JP2014152062A (en) * 2013-02-07 2014-08-25 Tokyo Metropolitan Univ Photocatalytic glass
CN104667941A (en) * 2013-11-26 2015-06-03 比亚迪股份有限公司 Titanium dioxide photocatalysis material and preparation method thereof
CN109970347A (en) * 2019-04-29 2019-07-05 齐鲁工业大学 A kind of TeO improving performance of lithium ion battery2-V2O5- CuO devitrified glass negative electrode material
CN115028365A (en) * 2022-06-24 2022-09-09 成都光明光电有限责任公司 Glass-ceramic, glass-ceramic article and method for producing same
CN115028365B (en) * 2022-06-24 2023-08-08 成都光明光电有限责任公司 Glass ceramic, glass ceramic article and method of making the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2009263180A (en) Glass ceramic
TWI510292B (en) Photocatalyst, slurry mixture, forming member and coating, coating film forming member, sintered body, glass-ceramic composite, glass, building materials and cleaning materials
CN103723925B (en) Crystallized glass and method for producing same
CN102421718B (en) Glass-ceramic, glass ceramic frit body, glass-ceramic complex body, glass powder plastochondria, pulp-like mixture and photocatalyst
JP5820799B2 (en) Glaze glass, glaze, and photocatalyst member
WO2010041760A1 (en) Glass ceramics and process for production thereof, process for producing sintered glass ceramics, process for producing complex, molded article having photocatalytic function, and hydrophilic molded article
JP2012091991A (en) Glass ceramic, method for producing the same, photocatalyst containing the same, slurry mixture, photocatalyst member, purifying device, filter, sintered compact and glass ceramic composite
JP5882592B2 (en) Glass ceramics and manufacturing method thereof
JP2013154286A (en) Photocatalytic porous body
JP2011046602A (en) Glass granular powder and slurry-like mixture containing the same
JP6253720B2 (en) Glass ceramics and manufacturing method thereof
JP5702542B2 (en) Glass ceramics and manufacturing method thereof
JP2011241092A (en) Glass ceramics and method for producing the same
JP2014083504A (en) Photocatalyst component and method for manufacturing the same
JP2011098869A (en) Glass ceramic, method for manufacturing the same, photocatalytically functional compact and hydrophilic compact
JP2011168466A (en) Composite, photocatalytic functional member and hydrophilic member
JP2011116619A (en) Composite and method for manufacturing the same, photocatalytic functional member, and hydrophilic member
JP5715353B2 (en) Crystallized glass and method for producing the same
JP2010111574A (en) Glass ceramics and method for producing the same
JP2011178596A (en) Sintered compact, method for producing the same, photocatalyst, glass granule mixture and slurry mixture
JP6310247B2 (en) Crystallized glass
JP5448701B2 (en) Glass ceramics and manufacturing method thereof
JP2011116620A (en) Composite and method for manufacturing the same, photocatalytic functional member, and hydrophilic member
JP5943535B2 (en) Glass ceramics and manufacturing method thereof
JP5525228B2 (en) Glass ceramics and manufacturing method thereof