JP2010280859A - Photocatalytic coating composition for high temperature firing, and method for producing photocatalytic material - Google Patents

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Hidenori Kobayashi
秀紀 小林
Makoto Hayakawa
信 早川
Yoshiyuki Nakanishi
義行 中西
Tatsushi Nagae
達志 長江
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Toto Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photocatalytic coating composition for high temperature firing, capable of forming coatings excellent in photocatalytic gas degradation activity by coating onto a heat resistant base material requiring abrasion resistance, and a method for producing a photocatalytic material. <P>SOLUTION: The photocatalytic coating composition for high temperature firing comprises photocatalyst particles, an alkyl silicate and a solvent. In the composition, the content of a solid component is <5 wt.% based on the whole composition, the main ingredient of the solvent is water and the solvent contains an alcohol as an optional component in 0 wt.% to less than 50 wt.%. The composition is able to form a coated film excellent in the photocatalytic gas degradation activity by applying the composition onto the heat resistant base material and firing at a high temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、耐摩耗性が要求される、耐熱基材に塗布し高温焼成することにより光触媒ガス分解活性に優れる被膜を形成可能である、高温焼成用光触媒コーティング組成物に関する。   The present invention relates to a photocatalyst coating composition for high-temperature firing, which is capable of forming a film excellent in photocatalytic gas decomposition activity by applying to a heat-resistant substrate and firing at high temperature.

酸化チタンなどの光触媒が、近年建築物の外装建材、内装建材など多くの用途において利用されている。外装用途については、基材表面に光触媒を塗装することにより、光エネルギーを利用してNOx、SOx等の有害物質の分解機能を付与することが可能となる。   In recent years, photocatalysts such as titanium oxide have been used in many applications such as exterior building materials and interior building materials for buildings. For exterior applications, by applying a photocatalyst to the substrate surface, it is possible to impart a decomposition function of harmful substances such as NOx and SOx using light energy.

光触媒を利用したNOx分解は、従来においては、(1)光触媒粒子を多孔質膜に配合する方法(特開平8−99041など)、(2)光触媒粒子とアルキルシリケートを混合し、300℃以下の温度でアルキルシリケートを加水分解・縮重合させる方法(特開平4−174679、特開平8−164334)などが知られている。   Conventionally, NOx decomposition using a photocatalyst is conventionally performed by (1) a method of blending photocatalyst particles into a porous membrane (JP-A-8-99041, etc.), (2) mixing photocatalyst particles and an alkyl silicate, and having a temperature of 300 ° C. There are known methods for hydrolyzing and polycondensing alkyl silicates at a temperature (Japanese Patent Laid-Open Nos. 4-174679 and 8-164334).

特開平8−99041号公報JP-A-8-99041 特開平4−174679号公報JP-A-4-174679 特開平8−164334号公報JP-A-8-164334 WO00/006300号公報WO00 / 006300 Publication

しかしながら、耐熱基材にNOx分解機能を付加する方法として、光触媒粒子を多孔質膜に配合する方法では、多孔であることで耐摩耗性が低下するので、耐熱基材に固定する場合に、その特徴を充分に生かすことができない。
また、耐熱基材にNOx分解機能を付加する方法として、光触媒粒子とアルキルシリケートを混合し、300℃以下の温度でアルキルシリケートを加水分解・縮重合させる方法を用いた場合には、やはり耐摩耗性が充分でなく、耐熱基材に固定する場合に、その特徴を充分に生かすことができない。
However, as a method for adding a NOx decomposition function to a heat resistant substrate, the method of blending the photocatalyst particles into the porous film reduces wear resistance due to the porosity. The features cannot be fully utilized.
In addition, as a method for adding a NOx decomposition function to a heat-resistant substrate, when using a method in which photocatalyst particles and alkyl silicate are mixed and the alkyl silicate is hydrolyzed and polycondensed at a temperature of 300 ° C. or lower, the wear resistance is also reduced. The characteristics are not sufficient, and the characteristics cannot be fully utilized when fixing to a heat-resistant substrate.

本発明では、上記事情に鑑み、耐摩耗性が要求される、耐熱基材に塗布し高温焼成することにより光触媒ガス分解活性に優れる被膜を形成可能である、高温焼成用光触媒コーティング組成物、及びそれを用いた光触媒材を提供することを目的とする。   In the present invention, in view of the above circumstances, a photocatalyst coating composition for high-temperature firing, which is capable of forming a film that is excellent in photocatalytic gas decomposition activity by applying to a heat-resistant substrate and firing at high temperature, which requires abrasion resistance, and It aims at providing the photocatalyst material using the same.

すなわち、本発明では、光触媒粒子と、アルキルシリケートと、溶媒とを含む高温焼成用光触媒コーティング組成物であって、全組成物中の固形分濃度は5重量%未満であり、 前記溶媒は主成分が水であり、さらに任意成分としてアルコールを0重量%以上50重量%未満含有することを特徴とする、耐熱基材に塗布し高温焼成することにより光触媒ガス分解活性に優れる被膜を形成可能である、高温焼成用光触媒コーティング組成物、である。   That is, in the present invention, a photocatalyst coating composition for high-temperature firing comprising photocatalyst particles, an alkyl silicate, and a solvent, wherein the solid content concentration in the entire composition is less than 5% by weight, and the solvent is a main component Is a water, and further contains an alcohol as an optional component in an amount of 0 wt% to less than 50 wt%, and can be formed on a heat-resistant substrate and baked at a high temperature to form a film excellent in photocatalytic gas decomposition activity The photocatalyst coating composition for high temperature firing.

高温焼成用光触媒コーティング組成物
本発明による高温焼成用光触媒コーティング組成物は、光触媒粒子と、アルキルシリケートと、溶媒とを含む高温焼成用光触媒コーティング組成物であって、全組成物中の固形分濃度は5重量%未満であり、前記溶媒は主成分が水であり、さらに任意成分としてアルコールを0重量%以上50重量%未満含有することを特徴とする、耐熱基材に塗布し高温焼成することにより光触媒ガス分解活性に優れる被膜を形成可能である、高温焼成用光触媒コーティング組成物である。
特開平8−164334号の段落番号(0018)5行目以下によれば、光触媒粒子とアルキルシリケートを含むコーティング液からの塗膜について以下のように記述されている。「好ましい固形分濃度は5〜20%であり、5%以下になると基材との接着性は強固になるが塗膜厚さ、つまり二酸化チタン量が不十分で光触媒機能を充分発揮できる塗膜を形成できない」。
また、特開平8−164334号の段落番号(0023)によれば、光触媒粒子とアルキルシリケートを含むコーティング液からの塗膜について以下のように記述されている。「100℃の乾燥によって爪で擦っても容易に剥離しないかなり強固な塗膜を形成できるが、シリカバインダーは100℃以上の温度で乾燥することによって、より強固な塗膜を形成できるので必要に応じ100〜300℃で乾燥もしくは低温焼成しても良い。但し、超微粒子状二酸化チタンの触媒活性は150℃以上の乾燥で徐々に低下を始め、400℃を超えると急速に低下することがあるので、塗膜強度の必要性に応じて適宜に乾燥温度を選択する必要がある」。
しかし、耐熱基材は本来の用途として、高度な耐摩耗性が要求され、300℃以下の焼成では充分な耐摩耗性が一般的に得られない。
ところが、今回、焼成温度が300℃をこえる温度、より好ましくは400℃をこえる温度で焼成しても、光触媒のガス分解活性を低下させることなく、高度な耐摩耗性を実現できる高温焼成用光触媒コーティング組成物を新たに見出した。
それが、光触媒粒子と、アルキルシリケートと、溶媒とを含む高温焼成用光触媒コーティング組成物であって、全組成物中の固形分濃度は5重量%未満であり、前記溶媒は主成分が水であり、さらに任意成分としてアルコールを0重量%以上50重量%未満含有することを特徴とする、耐熱基材に塗布し高温焼成することにより光触媒ガス分解活性に優れる被膜を形成可能である、高温焼成用光触媒コーティング組成物である。
本コーティング組成物が、焼成温度が300℃をこえる温度、より好ましくは400℃をこえる温度で焼成しても、光触媒のガス分解活性を低下させることなく、高度な耐摩耗性を実現できるのは、おそらく、以下のように説明できると考えられる。すなわち、全組成物中の固形分濃度は5重量%未満でかつ溶媒が水主体であるために、保管安定性としては1ヶ月程度安定であるにも拘らず、アルキルシリケートの加水分解・縮重合は常温である程度進む。それが立体的障害構造となり、300℃をこえる温度、より好ましくは400℃をこえる温度で高温焼成した時に耐摩耗性を満足できる程度に重合は生じるが、単位体積あたりの樹脂密度がさほど上昇せず、そのために光触媒の活性点がさほど覆われず光触媒活性の急激な低下に繋がらなかったものと考えられる。
Photocatalyst coating composition for high-temperature firing A photocatalyst coating composition for high-temperature firing according to the present invention is a photocatalyst coating composition for high-temperature firing containing photocatalyst particles, an alkyl silicate, and a solvent, and a solid content concentration in the total composition Is less than 5% by weight, the solvent is mainly composed of water, and further contains alcohol as an optional component in an amount of 0% by weight to less than 50% by weight. Is a photocatalyst coating composition for high-temperature firing, which can form a film excellent in photocatalytic gas decomposition activity.
According to paragraph No. (0018) line 5 and below of JP-A-8-164334, a coating film from a coating solution containing photocatalyst particles and alkyl silicate is described as follows. “Preferable solid content concentration is 5 to 20%, and if it is 5% or less, the adhesion to the substrate becomes strong, but the coating thickness, that is, the amount of titanium dioxide is insufficient, and the coating can sufficiently exhibit the photocatalytic function. Can't form. "
Further, according to paragraph number (0023) of JP-A-8-164334, a coating film from a coating liquid containing photocatalyst particles and alkyl silicate is described as follows. “Due to drying at 100 ° C., it is possible to form a fairly strong coating film that does not easily peel off when rubbed with a nail, but silica binder can form a stronger coating film by drying at a temperature of 100 ° C. or higher. Depending on the temperature, it may be dried or calcined at a low temperature of 100 to 300 ° C. However, the catalytic activity of ultrafine particulate titanium dioxide begins to gradually decrease after drying at 150 ° C. or higher, and may rapidly decrease when the temperature exceeds 400 ° C. Therefore, it is necessary to appropriately select the drying temperature according to the necessity of the coating film strength. "
However, the heat-resistant substrate is required to have a high degree of wear resistance as an original application, and generally sufficient wear resistance cannot be obtained by firing at 300 ° C. or lower.
However, this time, the photocatalyst for high-temperature firing that can realize high wear resistance without reducing the gas decomposition activity of the photocatalyst even when firing at a temperature exceeding 300 ° C, more preferably above 400 ° C. A new coating composition has been found.
It is a photocatalyst coating composition for high-temperature firing containing photocatalyst particles, alkyl silicate, and a solvent, and the solid content concentration in the whole composition is less than 5% by weight, and the solvent is mainly composed of water. In addition, it is possible to form a film excellent in photocatalytic gas decomposition activity by coating on a heat-resistant substrate and baking at a high temperature, characterized by containing an alcohol as an optional component in an amount of 0 to 50% by weight. It is a photocatalyst coating composition for use.
Even when this coating composition is baked at a temperature exceeding 300 ° C., more preferably above 400 ° C., it is possible to realize high wear resistance without reducing the gas decomposition activity of the photocatalyst. Probably, it can be explained as follows. That is, since the solid content concentration in the whole composition is less than 5% by weight and the solvent is mainly water, the storage stability is stable for about one month, but the hydrolysis / condensation polymerization of alkyl silicate. Goes to some extent at room temperature. It becomes a steric hindrance structure, and polymerization occurs to the extent that abrasion resistance can be satisfied when it is fired at a high temperature above 300 ° C., more preferably above 400 ° C., but the resin density per unit volume increases so much. Therefore, it is considered that the active sites of the photocatalyst were not covered so much and the photocatalytic activity was not rapidly reduced.

本発明の好ましい形態においては、前記アルキルシリケートは、一般式Sin−1(OR)2n+2(ただし、nは2〜6、RはC1〜4のアルキル基)で表わされる低級アルキルシリケート縮合物を更に加水分解率が50〜1500%になるように加水分解した加水分解物である、ものを用いる。
このような低級アルキルシリケートを利用することで、上記現象が生じやすくなり、焼成温度が300℃をこえる温度、より好ましくは400℃をこえる温度で焼成しても、光触媒のガス分解活性を低下させることなく、高度な耐摩耗性を容易に実現できる、と考えられる。
In a preferred embodiment of the present invention, the alkyl silicate is a lower alkyl silicate condensation represented by the general formula Si n O n-1 (OR) 2n + 2 (where n is 2-6 and R is a C1-4 alkyl group). A product obtained by further hydrolyzing the product so that the hydrolysis rate is 50 to 1500% is used.
By using such a lower alkyl silicate, the above phenomenon is likely to occur, and the gas decomposition activity of the photocatalyst is reduced even when the firing temperature is higher than 300 ° C., more preferably higher than 400 ° C. Therefore, it is considered that high wear resistance can be easily realized.

本発明において光触媒粒子とは、光半導性を有する光触媒性金属酸化物の粒子であり、より詳細には、その結晶の伝導帯と価電子帯との間のエネルギーギャップよりも大きなエネルギー(すなわち短い波長)の光(励起光)を照射したときに、価電子帯中の電子の励起(光励起)が生じて、伝導電子と正孔を生成しうる金属酸化物の粒子を意味する。このような光触媒粒子によれば、いわゆる酸化還元反応により有機化合物を分解し、あるいは雰囲気中の水分子を吸着させる等により極めて高い程度の親水性を呈するに至る。本発明の好ましい態様によれば、光触媒粒子は、好ましくは、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、ブルッカイト型酸化チタン等の結晶性TiO、ZnO、SnO、SrTiO、WO、Bi、Fe、CeOおよびVからなる群から選択される粒子である。 In the present invention, the photocatalytic particle is a particle of a photocatalytic metal oxide having photoconductivity, and more specifically, an energy larger than the energy gap between the conduction band and the valence band of the crystal (that is, When irradiated with light (excitation light) of a short wavelength, it means a metal oxide particle capable of generating conduction electrons and holes due to excitation (photoexcitation) of electrons in the valence band. According to such photocatalyst particles, an extremely high degree of hydrophilicity is exhibited by decomposing an organic compound by a so-called redox reaction or by adsorbing water molecules in the atmosphere. According to a preferred embodiment of the present invention, the photocatalyst particles are preferably crystalline TiO 2 such as anatase type titanium oxide, rutile type titanium oxide, brookite type titanium oxide, ZnO, SnO 2 , SrTiO 3 , WO 3 , Bi 2. Particles selected from the group consisting of O 3 , Fe 2 O 3 , CeO 2 and V 2 O 5 .

本発明の好ましい態様によれば、光触媒粒子は10nm以上100nm未満の平均粒径を有するのが好ましく、より好ましくは10nm以上60nm以下である。なお、この平均粒径は、走査型電子顕微鏡により20万倍の視野に入る任意の100個の粒子の長さを測定した個数平均値として算出される。   According to a preferred embodiment of the present invention, the photocatalyst particles preferably have an average particle size of 10 nm or more and less than 100 nm, more preferably 10 nm or more and 60 nm or less. The average particle diameter is calculated as a number average value obtained by measuring the length of any 100 particles that enter a 200,000-fold field of view with a scanning electron microscope.

また、本発明の好ましい態様によれば、光触媒粒子は3nm以上30nm未満の平均結晶子径を有するのが好ましく、より好ましくは5nm以上20nm以下である。なお、この平均粒径は、粉末X線回折法により得られるX線プロファイルの3強線の積分幅からシェラー式により算出される。   According to a preferred embodiment of the present invention, the photocatalyst particles preferably have an average crystallite diameter of 3 nm or more and less than 30 nm, more preferably 5 nm or more and 20 nm or less. The average particle diameter is calculated by the Scherrer equation from the integral width of the three strong lines of the X-ray profile obtained by the powder X-ray diffraction method.

本発明の好ましい態様によれば、光触媒コーティング組成物は、金属および/または金属酸化物、例えば、Cu、Ag、Ni、Fe、Zn、Pt、Au、Rh、V、Cr、Co、Mn、W、Nb、Sb、および白金族金属ならびにそれらの酸化物から選択される金属または金属酸化物の少なくとも一種、をさらに含んでなることができる。この金属および金属酸化物の好ましい例としては、Cu、Ag、Pt、Co、Fe、Ni、Cu2O、Ag2O、Au、Zn、Cr、MnおよびMoからなる群から選択される少なくとも一種の金属粒子である。これら金属または金属酸化物を添加した場合、形成される被膜は、表面に付着した細菌や黴を暗所でも死滅させることができる。また、Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、Osのような白金族金属または酸化物は、光触媒の酸化還元活性を増強させ、その結果有機物汚れの分解性、有害気体や悪臭の分解性を向上させることができることから添加が好ましい。   According to a preferred embodiment of the present invention, the photocatalytic coating composition comprises a metal and / or metal oxide, such as Cu, Ag, Ni, Fe, Zn, Pt, Au, Rh, V, Cr, Co, Mn, W , Nb, Sb, and platinum group metals and at least one metal or metal oxide selected from oxides thereof. Preferred examples of the metal and metal oxide include at least one metal particle selected from the group consisting of Cu, Ag, Pt, Co, Fe, Ni, Cu2O, Ag2O, Au, Zn, Cr, Mn, and Mo. is there. When these metals or metal oxides are added, the formed film can kill bacteria and sputum attached to the surface even in the dark. In addition, platinum group metals or oxides such as Pt, Pd, Ru, Rh, Ir, and Os enhance the redox activity of the photocatalyst, and as a result, improve the degradability of organic contaminants and the decomposability of harmful gases and odors. Addition is preferable because it can be made to occur.

アルキルシリケートとしては、例えば、メチルシリケート、エチルシリケート、プロピルシリケート、ブチルシリケートが好適に利用できる。
一般式Sin−1(OR)2n+2(ただし、nは2〜6、RはC1〜4のアルキル基)で表わされる低級アルキルシリケート縮合物を更に加水分解率が50〜1500%になるように加水分解した加水分解物が特に好適に利用できる。
As the alkyl silicate, for example, methyl silicate, ethyl silicate, propyl silicate, and butyl silicate can be suitably used.
The hydrolysis rate of the lower alkyl silicate condensate represented by the general formula Si n O n-1 (OR) 2n + 2 (where n is 2-6 and R is a C1-4 alkyl group) is 50-1500%. The hydrolyzate hydrolyzed as described above can be particularly preferably used.

光触媒コーティング液中の光触媒粒子と、アルキルシリケートとの質量比は、好ましくは上記2成分の合計質量に対して光触媒粒子が30〜95質量%であり、より好ましくは50〜90質量%である。   The mass ratio of the photocatalyst particles in the photocatalyst coating liquid to the alkyl silicate is preferably 30 to 95% by mass, more preferably 50 to 90% by mass with respect to the total mass of the two components.

本発明の好ましい態様によれば、全組成物中の固形分濃度は、5重量%未満である。0.01重量%〜5重量%であることが好ましく、より好ましくは0.1重量%〜1重量%の範囲である。上記範囲にあることで、耐熱基材に塗布し高温焼成することにより光触媒ガス分解活性に優れる被膜を形成可能である。   According to a preferred embodiment of the invention, the solids concentration in the total composition is less than 5% by weight. The content is preferably 0.01% by weight to 5% by weight, and more preferably 0.1% by weight to 1% by weight. By being in the above range, it is possible to form a film excellent in photocatalytic gas decomposition activity by applying to a heat resistant substrate and baking at a high temperature.

本発明の好ましい態様によれば、前記溶媒は主成分が水であり、さらに任意成分としてアルコールを0重量%以上50重量%未満含有する。
耐熱基材に塗布し高温焼成することにより光触媒ガス分解活性に優れる被膜を形成するにはアルコール含有量は少ないほどよく、好ましくは0重量%以上30重量%以下含有する。
しかし、アルコールを含有する方が、コーティング液の保管安定期間は長くなるので、アルコール量はその兼ね合いで、上記範囲の中で決定するのが好ましい。
According to a preferred embodiment of the present invention, the solvent contains water as a main component, and further contains 0 to 50% by weight of alcohol as an optional component.
In order to form a film excellent in photocatalytic gas decomposition activity by applying to a heat-resistant substrate and baking at a high temperature, the alcohol content is preferably as small as possible, and preferably 0 to 30% by weight.
However, when the alcohol is contained, the storage stability period of the coating liquid becomes longer. Therefore, the amount of alcohol is preferably determined within the above range in view of the balance.

さらに本発明の好ましい態様によれば、光触媒コーティング液は界面活性剤を含んでなることが好ましい。界面活性剤の添加によって、基材表面に光触媒コーティング組成物を均一に塗布することが可能となる。   Furthermore, according to the preferable aspect of this invention, it is preferable that a photocatalyst coating liquid contains surfactant. By adding the surfactant, the photocatalytic coating composition can be uniformly applied to the surface of the substrate.

さらに本発明の好ましい態様によれば、光触媒コーティング液には、さらに無機酸化物粒子が添加されていてもよい。
無機酸化物粒子の例としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、セリア、イットリア、ボロニア、マグネシア、カルシア、フェライト、無定型チタニア、ハフニア等の単一酸化物に加え、チタン酸バリウム、ケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸塩、リン酸カルシウム等の複合酸化物が挙げられる。
Furthermore, according to the preferable aspect of this invention, the inorganic oxide particle may be further added to the photocatalyst coating liquid.
Examples of inorganic oxide particles include single oxides such as silica, alumina, zirconia, ceria, yttria, boronia, magnesia, calcia, ferrite, amorphous titania, and hafnia, as well as barium titanate, calcium silicate, and aluminosilicate. Examples include complex oxides such as acid salts and calcium phosphate.

無機酸化物粒子の粒径は特に限定されないが、水性コロイドまたはオルガノゾルの形態とされたとき5〜50nm程度の粒径が、最終的な光触媒性親水性被膜の光沢、濁り、曇り、透明性等の観点から好ましい。   The particle size of the inorganic oxide particle is not particularly limited, but when it is in the form of an aqueous colloid or organosol, the particle size of about 5 to 50 nm is the final photocatalytic hydrophilic coating gloss, turbidity, cloudiness, transparency, etc. From the viewpoint of

さらに本発明の好ましい態様によれば、光触媒コーティング液は、上記成分に加えて、重合硬化触媒、加水分解触媒、レベリング剤、抗菌金属、pH調整剤、香料、保存安定剤、有機防カビ剤などを含んでなることができる。  Furthermore, according to a preferred embodiment of the present invention, the photocatalyst coating liquid contains, in addition to the above components, a polymerization curing catalyst, a hydrolysis catalyst, a leveling agent, an antibacterial metal, a pH adjuster, a fragrance, a storage stabilizer, an organic antifungal agent and the like. Can comprise.

ここで、重合触媒としては、アルミニウムキレート、アルミニウムアセチルアセトナート、過塩素酸アルミニウム、塩化アルミニウム、アルミニウムイソブトキシド、アルミニウムイソプロポキシドのようなアルミニウム化合物;テトライソプロピルチタネート、テトラブトキシチタネートのようなチタン化合物;水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、ナトリウムメチラート、酢酸ナトリウム、ギ酸ナトリウム、酢酸カリウム、ギ酸カリウム、プロピオン酸カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドのような塩基性化合物類;n−ヘキシルアミン、トリブチルアミン、ジアザビシクロウンデセン、エチレンジアミン、ヘキサンジアミン、ジエチレントリアミン、テトラエチレンベンタミン、トリエチレンテトラミン、エタノールアミン類、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(2−アミノメチル)−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノメチル)−アミノプロピルメチルジメトキシシランのようなアミン化合物;錫アセチルアセトナート、ジブチル錫オクチレートのような錫化合物;コバルトオクチレート、コバルトアセチルアセトナート、鉄アセチルアセトナートのような金属化合物類;リン酸、硝酸、フタル酸、p−トルエンスルホン酸、トリクロル酢酸のような酸性化合物類などが挙げられる。   Here, as a polymerization catalyst, aluminum compounds such as aluminum chelate, aluminum acetylacetonate, aluminum perchlorate, aluminum chloride, aluminum isobutoxide, and aluminum isopropoxide; titanium compounds such as tetraisopropyl titanate and tetrabutoxy titanate Basic compounds such as sodium hydroxide, lithium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methylate, sodium acetate, sodium formate, potassium acetate, potassium formate, potassium propionate, tetramethylammonium hydroxide; n-hexylamine , Tributylamine, diazabicycloundecene, ethylenediamine, hexanediamine, diethylenetriamine, tetraethylenebentamine, triethylenetetramine Ethanolamines, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ- (2-aminomethyl) -aminopropyltrimethoxysilane, γ- (2-aminomethyl) -aminopropylmethyldimethoxysilane Amine compounds; tin compounds such as tin acetylacetonate and dibutyltin octylate; metal compounds such as cobalt octylate, cobalt acetylacetonate and iron acetylacetonate; phosphoric acid, nitric acid, phthalic acid, p-toluene Examples include acidic compounds such as sulfonic acid and trichloroacetic acid.

加水分解触媒としては、pH2〜5の硝酸、塩酸、酢酸、硫酸、スルホン酸、マレイン酸、プロピオン酸、アジピン酸、フマル酸、フタル酸、吉草酸、乳酸、酪酸、クエン酸、リンゴ酸、ピクリン酸、ギ酸、炭酸、フェノール等が好適に利用できる。   Hydrolysis catalysts include nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, sulfuric acid, sulfonic acid, maleic acid, propionic acid, adipic acid, fumaric acid, phthalic acid, valeric acid, lactic acid, butyric acid, citric acid, malic acid, and picrine. Acid, formic acid, carbonic acid, phenol and the like can be suitably used.

レベリング剤としては、ジアセトンアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1−エトキシ−2−プロパノール、1−ブトキシ−2−プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、1−プロポキシ−2−プロパノール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル等が好適に利用できる。   Leveling agents include diacetone alcohol, ethylene glycol monomethyl ether, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, dipropylene glycol, tripropylene glycol, 1-ethoxy-2-propanol, 1-butoxy-2-propanol, Propylene glycol monomethyl ether, 1-propoxy-2-propanol, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, tripropylene glycol monoethyl ether and the like can be suitably used.

光触媒層は、0.1μm以上5.0μm以下の膜厚を有するのが好ましく、より好ましくは0.2μm以上3.0μm以下の膜厚であり、最も好ましくは0.1μm以上1.0μm以下である。このような範囲内であると、無機酸化物粒子よりも含有比率が低い光触媒粒子を膜厚方向に増加させることができるので、有害ガス分解性が向上する。さらには、光触媒層の透明性においても優れた特性が得られる。   The photocatalyst layer preferably has a thickness of 0.1 μm to 5.0 μm, more preferably 0.2 μm to 3.0 μm, and most preferably 0.1 μm to 1.0 μm. is there. Within such a range, the photocatalyst particles having a lower content ratio than the inorganic oxide particles can be increased in the film thickness direction, so that the harmful gas decomposability is improved. Further, excellent characteristics can be obtained in the transparency of the photocatalyst layer.

光触媒材の製造方法
光触媒粒子と、アルキルシリケートと、溶媒とを含む高温焼成用光触媒コーティング組成物であって、全組成物中の固形分濃度は5重量%未満であり、前記溶媒は主成分が水であり、さらに任意成分としてアルコールを0重量%以上50重量%未満含有することを特徴とする、耐熱基材に塗布し高温焼成することにより光触媒ガス分解活性に優れる被膜を形成可能である、高温焼成用光触媒コーティング組成物を、耐熱基材表面に塗布し、300℃をこえる温度、より好ましくは400℃をこえる温度で焼成することで光触媒層を形成することを特徴とする、光触媒材の製造方法である。
上記光触媒材の製造方法により、光触媒のガス分解活性を低下させることなく、高度な耐摩耗性を実現できる。
Method for producing photocatalyst material A photocatalyst coating composition for high-temperature firing comprising photocatalyst particles, an alkyl silicate, and a solvent, wherein the solid content concentration in the whole composition is less than 5% by weight, and the solvent has a main component. It is water, and further contains an alcohol as an optional component in an amount of 0% by weight or more and less than 50% by weight. A coating excellent in photocatalytic gas decomposition activity can be formed by coating on a heat-resistant substrate and baking at a high temperature. A photocatalyst layer is formed by applying a photocatalyst coating composition for high-temperature firing to a surface of a heat-resistant substrate and firing at a temperature exceeding 300 ° C., more preferably exceeding 400 ° C. It is a manufacturing method.
By the method for producing the photocatalyst material, high wear resistance can be realized without reducing the gas decomposition activity of the photocatalyst.

但し、前記光触媒層は、前記光触媒粒子と前記アルキルシリケートを、600℃未満、より好ましくは550℃未満で硬化させて形成させて形成するほうがよい。
温度が過度に高くなるとアルキルシリケートの硬化反応で生成するシリカの流動性が高まり光触媒の活性点を覆い始めると考えられるためである。
However, the photocatalyst layer is preferably formed by curing the photocatalyst particles and the alkyl silicate at less than 600 ° C., more preferably less than 550 ° C.
This is because when the temperature is excessively high, the fluidity of silica produced by the curing reaction of the alkyl silicate is increased, and it is considered that the active point of the photocatalyst starts to be covered.

本発明による方法にあっては、上記の光触媒コーティング組成物を耐熱基材に塗布する。塗布方法としては、スプレーコーティング法、ディップコーティング法、フローコーティング法、スピンコーティング法、ロールコーティング法、刷毛塗り、スポンジ塗り等の方法が好適に利用できる。本発明の好ましい態様によれば、光触媒コーティング組成物はスプレーにより塗布されることが好ましい。   In the method according to the present invention, the above-described photocatalytic coating composition is applied to a heat-resistant substrate. As a coating method, a spray coating method, a dip coating method, a flow coating method, a spin coating method, a roll coating method, a brush coating method, a sponge coating method, or the like can be suitably used. According to a preferred embodiment of the present invention, the photocatalytic coating composition is preferably applied by spraying.

さらに、本発明の好ましい態様によれば、光触媒コーティング組成物の塗布の前に、基材表面が予備加熱されることが好ましい。予備加熱は、基材の表面を40℃〜200℃に加熱することにより行われる。加熱された基材表面に塗布された光触媒コーティング組成物は、均一に広がり、むらのない塗膜が得られるので有利である。   Furthermore, according to a preferred embodiment of the present invention, it is preferred that the substrate surface is preheated before application of the photocatalytic coating composition. Preheating is performed by heating the surface of the substrate to 40 ° C to 200 ° C. The photocatalytic coating composition applied to the heated substrate surface is advantageous because it spreads uniformly and provides a uniform coating.

さらに、本発明の好ましい態様によれば、光触媒コーティング組成物が塗布された基材表面を急速加熱の前に乾燥させてもよい。基材には後記する急速加熱により大量の熱量が負荷される。基材上に余分な水分または溶媒成分が存在すると急激な温度変化による水または溶媒成分の急激な蒸発などにより基材表面の平滑度が失われてしまうおそれがある。よって、乾燥により予め余分な水分または溶媒成分を除くことが望ましいことがある。乾燥は送風または加熱により行われてよい。   Furthermore, according to a preferred embodiment of the present invention, the substrate surface to which the photocatalytic coating composition is applied may be dried before rapid heating. A large amount of heat is applied to the base material by rapid heating described later. If excessive moisture or solvent components are present on the substrate, the smoothness of the substrate surface may be lost due to rapid evaporation of water or solvent components due to a rapid temperature change. Thus, it may be desirable to remove excess water or solvent components beforehand by drying. Drying may be performed by blowing or heating.

焼成は、ローラハースキルン、電気炉等で最高温度を300℃以上をこえる温度、より好ましくは400℃、更に好ましくは300℃以上をこえ600℃未満、最も好ましくは300℃以上をこえ550℃未満で硬化させてもよいし、WO00/006300号に記載されている急速加熱装置を用いてもよい。   Firing is carried out in a roller hearth kiln, an electric furnace, etc. at a temperature exceeding 300 ° C. or more, more preferably 400 ° C., more preferably exceeding 300 ° C. or more and less than 600 ° C., most preferably exceeding 300 ° C. or more and less than 550 ° C. You may make it harden | cure with a rapid heating apparatus described in WO00 / 006300.

急速加熱装置を用いる場合には、硬化反応が生じる耐熱基材上のコーティング液の塗布面が最高温度を300℃以上をこえる温度、より好ましくは400℃、更に好ましくは300℃以上をこえ600℃未満、最も好ましくは300℃以上をこえ550℃未満であればよく、雰囲気温度は、400℃〜1200℃より好ましくは500℃〜1000℃程度に設定してもよい。   In the case of using a rapid heating apparatus, the coating surface of the coating solution on the heat-resistant substrate on which the curing reaction occurs has a maximum temperature exceeding 300 ° C. or more, more preferably 400 ° C., more preferably 300 ° C. or more and 600 ° C. Less than, most preferably more than 300 degreeC and less than 550 degreeC, and you may set atmospheric temperature to 400 degreeC-1200 degreeC, More preferably, about 500 degreeC-1000 degreeC.

本発明による方法が適用可能な「耐熱基材」は300℃をこえる耐熱性、より好ましくは400℃をこえる耐熱性を有する基材であり、その例としては、金属、無機材料およびそれらの複合材であることができ、具体的には、タイル、衛生陶器、食器、洗面器、ケイカル板、半導体等のニューセラミックス、碍子、ガラス、鏡、アルミニウム板、鋼板、水栓、銅合金、ステンレス板などが挙げられる。   The “heat resistant substrate” to which the method according to the present invention can be applied is a substrate having a heat resistance exceeding 300 ° C., more preferably a heat resistance exceeding 400 ° C. Examples thereof include metals, inorganic materials, and composites thereof. Specifically, tiles, sanitary ware, tableware, wash basin, calcium silicate plates, semiconductors and other new ceramics, insulators, glass, mirrors, aluminum plates, steel plates, faucets, copper alloys, stainless steel plates Etc.

実施例1:
平均結晶子径7nm、平均粒径50nmのアナターゼ型酸化チタンゾルとアルキルシリケートと溶媒とを、酸化チタン粒子とアルキルシリケートとの質量比が65:35となるように配合し、固形分濃度0.6重量%の光触媒コーティング液(A1)を作製した。ここで、溶媒には、水とアルコールとの混合溶媒を用い、その量比は90:10とした。また、アルキルシリケートは一般式Sin−1(OR)2n+2(ただし、nは2〜6、RはC1〜4のアルキル基)で表わされる低級アルキルシリケート縮合物を更に加水分解率が50〜1500%になるように加水分解した加水分解物を用いた。
この光触媒コーティング液(A1)を、予め80〜150℃に予備加熱した施釉タイル(T1)上にスプレーコーティング法により塗布した(B1)。
次いで、上記タイル(B1)を、最高温度を450℃に設定した電気炉で1時間焼成し、
タイル表面に膜厚約0.5μmの光触媒層が形成された光触媒タイル(C1)を得た。
得られた試料(C1)について、光触媒によるNOx分解機能と、耐摩耗性につき確認した。
光触媒によるNOx分解機能は、JISR1701−1「光触媒材料の空気浄化性能試験方法−第1部:窒素酸化物の除去性能」の試験法で行った。その結果、ΔNOxが0.79μmolとなり良好な結果を示した。
耐摩耗性については、ナイロン製のブラシで1200回摺動させた後に、光触媒機能が維持されていることを硝酸銀呈色試験、すなわち、光触媒層上に濃度1重量%硝酸銀水溶液を塗布しBLBランプを照度2mW/cmで20分照射し、余剰の硝酸銀を水道水にて洗浄し、乾燥した後の光触媒層表面の色値(L*,a*,b*)と、前記硝酸銀水溶液塗布前の光触媒層表面の色値(L*,a*,b*)との色差変化ΔEを測定する試験、で確認した。その結果、ΔE=10と良好な結果を示した。
また、ナイロン製のブラシで1200回摺動させた後に、光触媒によるNOx分解機能を、JISR1701−1「光触媒材料の空気浄化性能試験方法−第1部:窒素酸化物の除去性能」の試験法で行ったが、その結果、ΔNOxが0.6μmolとなり良好な結果を維持した。
Example 1:
An anatase-type titanium oxide sol having an average crystallite size of 7 nm and an average particle size of 50 nm, an alkyl silicate, and a solvent are blended so that the mass ratio of the titanium oxide particles to the alkyl silicate is 65:35, and the solid content concentration is 0.6. A photocatalyst coating solution (A1) by weight was prepared. Here, a mixed solvent of water and alcohol was used as the solvent, and the amount ratio was 90:10. Further, the alkyl silicate is a lower alkyl silicate condensate represented by the general formula Si n O n-1 (OR) 2n + 2 (where n is 2 to 6 and R is a C1 to 4 alkyl group), and further has a hydrolysis rate of 50. The hydrolyzate hydrolyzed to ˜1500% was used.
This photocatalyst coating liquid (A1) was apply | coated by the spray coating method on the glazed tile (T1) pre-heated to 80-150 degreeC previously (B1).
Next, the tile (B1) is baked for 1 hour in an electric furnace set at a maximum temperature of 450 ° C.,
A photocatalytic tile (C1) in which a photocatalytic layer having a film thickness of about 0.5 μm was formed on the tile surface was obtained.
About the obtained sample (C1), it confirmed about the NOx decomposition | disassembly function by photocatalyst, and abrasion resistance.
The NOx decomposition function by the photocatalyst was performed by a test method of JIS R1701-1 “Testing method for air purification performance of photocatalytic material—Part 1: Nitrogen oxide removal performance”. As a result, ΔNOx was 0.79 μmol, indicating a good result.
With regard to abrasion resistance, a silver nitrate color test was conducted to confirm that the photocatalytic function was maintained after sliding 1200 times with a nylon brush, that is, a 1% by weight aqueous silver nitrate solution was applied on the photocatalyst layer, and a BLB lamp Is irradiated for 20 minutes at an illuminance of 2 mW / cm 2 , the excess silver nitrate is washed with tap water and dried, and the color value (L *, a *, b *) of the photocatalyst layer surface and before application of the aqueous silver nitrate solution This was confirmed by a test for measuring a color difference change ΔE with the color value (L *, a *, b *) of the surface of the photocatalyst layer. As a result, ΔE = 10 and good results were shown.
In addition, after sliding 1200 times with a nylon brush, the NOx decomposition function by the photocatalyst was tested in accordance with the test method of JIS R1701-1 “Testing method for air purification performance of photocatalytic materials—Part 1: Removal performance of nitrogen oxides”. As a result, ΔNOx was 0.6 μmol, and good results were maintained.

実施例2:
平均結晶子径7nm、平均粒径50nmのアナターゼ型酸化チタンゾルとアルキルシリケートと溶媒とを、酸化チタン粒子とアルキルシリケートとの質量比が65:35となるように配合し、固形分濃度1.0重量%の光触媒コーティング液(A1)を作製した。ここで、溶媒には、水とアルコールとの混合溶媒を用い、その量比は70:30とした。また、アルキルシリケートは一般式Sin−1(OR)2n+2(ただし、nは2〜6、RはC1〜4のアルキル基)で表わされる低級アルキルシリケート縮合物を更に加水分解率が50〜1500%になるように加水分解した加水分解物を用いた。
この光触媒コーティング液(A1)を、予め80〜150℃に予備加熱した施釉タイル(T1)上にスプレーコーティング法により塗布した(B1)。
次いで、上記タイル(B1)を、最高温度を450℃に設定した電気炉で1時間焼成し、
タイル表面に膜厚約0.5μmの光触媒層が形成された光触媒タイル(C1)を得た。
得られた試料(C1)について、光触媒によるNOx分解機能と、耐摩耗性につき確認した。
光触媒によるNOx分解機能は、JISR1701−1「光触媒材料の空気浄化性能試験方法−第1部:窒素酸化物の除去性能」の試験法で行った。その結果、ΔNOxが0.71μmolとなり良好な結果を示した。
耐摩耗性については、ナイロン製のブラシで1200回摺動させた後に、光触媒機能が維持されていることを硝酸銀呈色試験、すなわち、光触媒層上に濃度1重量%硝酸銀水溶液を塗布しBLBランプを照度2mW/cmで20分照射し、余剰の硝酸銀を水道水にて洗浄し、乾燥した後の光触媒層表面の色値(L*,a*,b*)と、前記硝酸銀水溶液塗布前の光触媒層表面の色値(L*,a*,b*)との色差変化ΔEを測定する試験、で確認した。その結果、ΔE=10と良好な結果を示した。
また、ナイロン製のブラシで1200回摺動させた後に、光触媒によるNOx分解機能を、JISR1701−1「光触媒材料の空気浄化性能試験方法−第1部:窒素酸化物の除去性能」の試験法で行ったが、その結果、ΔNOxが0.59μmolとなり良好な結果を維持した。
Example 2:
Anatase-type titanium oxide sol having an average crystallite diameter of 7 nm and an average particle diameter of 50 nm, an alkyl silicate, and a solvent are blended so that the mass ratio of the titanium oxide particles to the alkyl silicate is 65:35, and the solid content concentration is 1.0. A photocatalyst coating solution (A1) by weight was prepared. Here, a mixed solvent of water and alcohol was used as the solvent, and the amount ratio thereof was 70:30. Further, the alkyl silicate is a lower alkyl silicate condensate represented by the general formula Si n O n-1 (OR) 2n + 2 (where n is 2 to 6 and R is a C1 to 4 alkyl group), and further has a hydrolysis rate of 50. The hydrolyzate hydrolyzed to ˜1500% was used.
This photocatalyst coating liquid (A1) was apply | coated by the spray coating method on the glazed tile (T1) pre-heated to 80-150 degreeC previously (B1).
Next, the tile (B1) is baked for 1 hour in an electric furnace set at a maximum temperature of 450 ° C.,
A photocatalytic tile (C1) in which a photocatalytic layer having a film thickness of about 0.5 μm was formed on the tile surface was obtained.
About the obtained sample (C1), it confirmed about the NOx decomposition | disassembly function by photocatalyst, and abrasion resistance.
The NOx decomposition function by the photocatalyst was performed by a test method of JIS R1701-1 “Testing method for air purification performance of photocatalytic material—Part 1: Nitrogen oxide removal performance”. As a result, ΔNOx was 0.71 μmol, indicating a good result.
With regard to abrasion resistance, a silver nitrate color test was conducted to confirm that the photocatalytic function was maintained after sliding 1200 times with a nylon brush, that is, a 1% by weight aqueous silver nitrate solution was applied on the photocatalyst layer, and a BLB lamp Is irradiated for 20 minutes at an illuminance of 2 mW / cm 2 , the excess silver nitrate is washed with tap water and dried, and the color value (L *, a *, b *) of the photocatalyst layer surface and before application of the aqueous silver nitrate solution This was confirmed by a test for measuring a color difference change ΔE with the color value (L *, a *, b *) of the surface of the photocatalyst layer. As a result, ΔE = 10 and good results were shown.
In addition, after sliding 1200 times with a nylon brush, the NOx decomposition function by the photocatalyst was tested by the test method of JIS R1701-1 “Testing method for air purification performance of photocatalytic materials—Part 1: Nitrogen oxide removal performance”. As a result, ΔNOx was 0.59 μmol, and good results were maintained.

実施例3:
平均結晶子径7nm、平均粒径50nmのアナターゼ型酸化チタンゾルとアルキルシリケートと溶媒とを、酸化チタン粒子とアルキルシリケートとの質量比が65:35となるように配合し、固形分濃度0.6重量%の光触媒コーティング液(A1)を作製した。ここで、溶媒には、水とアルコールとの混合溶媒を用い、その量比は90:10とした。また、アルキルシリケートは一般式Sin−1(OR)2n+2(ただし、nは2〜6、RはC1〜4のアルキル基)で表わされる低級アルキルシリケート縮合物を更に加水分解率が50〜1500%になるように加水分解した加水分解物を用いた。
この光触媒コーティング液(A1)を、予め80〜150℃に予備加熱した施釉タイル(T1)上にスプレーコーティング法により塗布した(B1)。
次いで、上記タイル(B1)を、炉内雰囲気温度800〜1000℃(熱電対はバーナー付近の直接炎が当らない位置に設置)、加熱を単位面積当りの発熱量が1000MJ/m・hである発熱体を用いて行い、該発熱体から前記コーティング液を塗布した表面までの距離を5mm〜300mmの範囲に設定して10〜20秒焼成した。その結果、タイル表面に膜厚約0.5μmの光触媒層が形成された光触媒体(C2)が作製された。本試料における炉から搬出された直後の光触媒体(C2)の表面温度は400〜450℃であった。
得られた試料(C2)について、光触媒によるNOx分解機能と、耐摩耗性につき確認した。
光触媒によるNOx分解機能は、JISR1701−1「光触媒材料の空気浄化性能試験方法−第1部:窒素酸化物の除去性能」の試験法で行った。その結果、ΔNOxが0.96μmolとなり良好な結果を示した。
耐摩耗性については、ナイロン製のブラシで1200回摺動させた後に、光触媒機能が維持されていることを硝酸銀呈色試験、すなわち、光触媒層上に濃度1重量%硝酸銀水溶液を塗布しBLBランプを照度2mW/cmで20分照射し、余剰の硝酸銀を水道水にて洗浄し、乾燥した後の光触媒層表面の色値(L*,a*,b*)と、前記硝酸銀水溶液塗布前の光触媒層表面の色値(L*,a*,b*)との色差変化ΔEを測定する試験、で確認した。その結果、ΔE=14と良好な結果を示した。
また、ナイロン製のブラシで1200回摺動させた後に、光触媒によるNOx分解機能を、JISR1701−1「光触媒材料の空気浄化性能試験方法−第1部:窒素酸化物の除去性能」の試験法で行ったが、その結果、ΔNOxが0.7μmolとなり良好な結果を維持した。
Example 3:
An anatase-type titanium oxide sol having an average crystallite size of 7 nm and an average particle size of 50 nm, an alkyl silicate, and a solvent are blended so that the mass ratio of the titanium oxide particles to the alkyl silicate is 65:35, and the solid content concentration is 0.6. A photocatalyst coating solution (A1) by weight was prepared. Here, a mixed solvent of water and alcohol was used as the solvent, and the amount ratio was 90:10. The alkyl silicate is a lower alkyl silicate condensate represented by the general formula Si n O n-1 (OR) 2n + 2 (where n is 2 to 6 and R is a C1 to 4 alkyl group), and the hydrolysis rate is further 50. The hydrolyzate hydrolyzed to ˜1500% was used.
This photocatalyst coating liquid (A1) was apply | coated by the spray coating method on the glazed tile (T1) pre-heated to 80-150 degreeC previously (B1).
Next, the tile (B1) is heated in a furnace atmosphere temperature of 800 to 1000 ° C. (a thermocouple is installed at a position where no direct flame is applied in the vicinity of the burner), and heating is 1000 MJ / m 2 · h per unit area. A heating element was used, and the distance from the heating element to the surface on which the coating liquid was applied was set in the range of 5 mm to 300 mm, and baked for 10 to 20 seconds. As a result, a photocatalyst (C2) in which a photocatalyst layer having a film thickness of about 0.5 μm was formed on the tile surface was produced. The surface temperature of the photocatalyst (C2) immediately after being carried out of the furnace in this sample was 400 to 450 ° C.
About the obtained sample (C2), it confirmed about the NOx decomposition | disassembly function by a photocatalyst, and abrasion resistance.
The NOx decomposition function by the photocatalyst was performed by a test method of JIS R1701-1 “Testing method for air purification performance of photocatalytic material—Part 1: Nitrogen oxide removal performance”. As a result, ΔNOx was 0.96 μmol, indicating a good result.
With regard to abrasion resistance, a silver nitrate color test was conducted to confirm that the photocatalytic function was maintained after sliding 1200 times with a nylon brush, that is, a 1% by weight aqueous silver nitrate solution was applied on the photocatalyst layer, and a BLB lamp Is irradiated for 20 minutes at an illuminance of 2 mW / cm 2 , the excess silver nitrate is washed with tap water and dried, and the color value (L *, a *, b *) of the photocatalyst layer surface and before application of the aqueous silver nitrate solution This was confirmed by a test for measuring a color difference change ΔE with the color value (L *, a *, b *) of the surface of the photocatalyst layer. As a result, ΔE = 14 and a good result were shown.
In addition, after sliding 1200 times with a nylon brush, the NOx decomposition function by the photocatalyst was tested in accordance with the test method of JIS R1701-1 “Testing method for air purification performance of photocatalytic materials—Part 1: Removal performance of nitrogen oxides”. As a result, ΔNOx was 0.7 μmol, and good results were maintained.

実施例4:
平均結晶子径7nm、平均粒径50nmのアナターゼ型酸化チタンゾルとアルキルシリケートと溶媒とを、酸化チタン粒子とアルキルシリケートとの質量比が65:35となるように配合し、固形分濃度1.0重量%の光触媒コーティング液(A1)を作製した。ここで、溶媒には、水とアルコールとの混合溶媒を用い、その量比は60:40とした。また。
また、アルキルシリケートは一般式Sin−1(OR)2n+2(ただし、nは2〜6、RはC1〜4のアルキル基)で表わされる低級アルキルシリケート縮合物を更に加水分解率が50〜1500%になるように加水分解した加水分解物を用いた。
この光触媒コーティング液(A1)を、予め80〜150℃に予備加熱した施釉タイル(T1)上にスプレーコーティング法により塗布した(B1)。
次いで、上記タイル(B1)を、炉内雰囲気温度800〜1100℃(熱電対はバーナー付近の直接炎が当らない位置に設置)、加熱を単位面積当りの発熱量が1000MJ/m・hである発熱体を用いて行い、該発熱体から前記コーティング液を塗布した表面までの距離を5mm〜300mmの範囲に設定して10〜20秒焼成した。その結果、タイル表面に膜厚約0.5μmの光触媒層が形成された光触媒体(C2)が作製された。本試料における炉から搬出された直後の光触媒体(C2)の表面温度は400〜450℃であった。
得られた試料(C2)について、光触媒によるNOx分解機能と、耐摩耗性につき確認した。
光触媒によるNOx分解機能は、JISR1701−1「光触媒材料の空気浄化性能試験方法−第1部:窒素酸化物の除去性能」の試験法で行った。その結果、ΔNOxが0.80μmolとなり良好な結果を示した。
耐摩耗性については、ナイロン製のブラシで1200回摺動させた後に、光触媒機能が維持されていることを硝酸銀呈色試験、すなわち、光触媒層上に濃度1重量%硝酸銀水溶液を塗布しBLBランプを照度2mW/cmで20分照射し、余剰の硝酸銀を水道水にて洗浄し、乾燥した後の光触媒層表面の色値(L*,a*,b*)と、前記硝酸銀水溶液塗布前の光触媒層表面の色値(L*,a*,b*)との色差変化ΔEを測定する試験、で確認した。その結果、ΔE=12と良好な結果を示した。
また、ナイロン製のブラシで1200回摺動させた後に、光触媒によるNOx分解機能を、JISR1701−1「光触媒材料の空気浄化性能試験方法−第1部:窒素酸化物の除去性能」の試験法で行ったが、その結果、ΔNOxが0.67μmolとなり良好な結果を維持した。
Example 4:
Anatase-type titanium oxide sol having an average crystallite diameter of 7 nm and an average particle diameter of 50 nm, an alkyl silicate, and a solvent are blended so that the mass ratio of the titanium oxide particles to the alkyl silicate is 65:35, and the solid content concentration is 1.0. A photocatalyst coating solution (A1) by weight was prepared. Here, a mixed solvent of water and alcohol was used as the solvent, and the amount ratio thereof was set to 60:40. Also.
Further, the alkyl silicate is a lower alkyl silicate condensate represented by the general formula Si n O n-1 (OR) 2n + 2 (where n is 2 to 6 and R is a C1 to 4 alkyl group), and further has a hydrolysis rate of 50. The hydrolyzate hydrolyzed to ˜1500% was used.
This photocatalyst coating liquid (A1) was apply | coated by the spray coating method on the glazed tile (T1) pre-heated to 80-150 degreeC previously (B1).
Next, the tile (B1) is heated at an atmosphere temperature in the furnace of 800 to 1100 ° C. (the thermocouple is installed in a position near the burner where no direct flame hits), and the heating value is 1000 MJ / m 2 · h per unit area. A heating element was used, and the distance from the heating element to the surface on which the coating liquid was applied was set in the range of 5 mm to 300 mm, and baked for 10 to 20 seconds. As a result, a photocatalyst (C2) in which a photocatalyst layer having a film thickness of about 0.5 μm was formed on the tile surface was produced. The surface temperature of the photocatalyst (C2) immediately after being carried out of the furnace in this sample was 400 to 450 ° C.
About the obtained sample (C2), it confirmed about the NOx decomposition | disassembly function by a photocatalyst, and abrasion resistance.
The NOx decomposition function by the photocatalyst was performed by a test method of JIS R1701-1 “Testing method for air purification performance of photocatalytic material—Part 1: Nitrogen oxide removal performance”. As a result, ΔNOx was 0.80 μmol, indicating a good result.
With regard to abrasion resistance, a silver nitrate color test was conducted to confirm that the photocatalytic function was maintained after sliding 1200 times with a nylon brush, that is, a 1% by weight aqueous silver nitrate solution was applied on the photocatalyst layer, and a BLB lamp Is irradiated for 20 minutes at an illuminance of 2 mW / cm 2 , the excess silver nitrate is washed with tap water and dried, and the color value (L *, a *, b *) of the photocatalyst layer surface and before application of the aqueous silver nitrate solution This was confirmed by a test for measuring a color difference change ΔE with the color value (L *, a *, b *) of the surface of the photocatalyst layer. As a result, ΔE = 12, a good result was shown.
In addition, after sliding 1200 times with a nylon brush, the NOx decomposition function by the photocatalyst was tested by the test method of JIS R1701-1 “Testing method for air purification performance of photocatalytic materials—Part 1: Nitrogen oxide removal performance”. As a result, ΔNOx was 0.67 μmol, and good results were maintained.

Claims (3)

光触媒粒子と、アルキルシリケートと、溶媒とを含む高温焼成用光触媒コーティング組成物であって、
全組成物中の固形分濃度は5重量%未満であり、
前記溶媒は主成分が水であり、
さらに任意成分としてアルコールを0重量%以上50重量%未満含有することを特徴とする、
耐熱基材に塗布し高温焼成することにより光触媒ガス分解活性に優れる被膜を形成可能である、高温焼成用光触媒コーティング組成物。
A photocatalyst coating composition for high-temperature firing comprising photocatalyst particles, an alkyl silicate, and a solvent,
The solids concentration in the total composition is less than 5% by weight;
The solvent is mainly composed of water,
Furthermore, it contains 0 wt% or more and less than 50 wt% of alcohol as an optional component,
A photocatalyst coating composition for high-temperature firing, which is capable of forming a film excellent in photocatalytic gas decomposition activity by applying to a heat-resistant substrate and firing at a high temperature.
前記アルキルシリケートは、一般式Sin−1(OR)2n+2(ただし、nは2〜6、RはC1〜4のアルキル基)で表わされる低級アルキルシリケート縮合物を更に加水分解率が50〜1500%になるように加水分解した加水分解物である、ことを特徴とする請求項1に記載の高温焼成用光触媒コーティング組成物。 The alkyl silicate is a lower alkyl silicate condensate represented by the general formula Si n O n-1 (OR) 2n + 2 (where n is 2-6 and R is a C1-4 alkyl group), and the hydrolysis rate is further 50 The photocatalyst coating composition for high-temperature firing according to claim 1, which is a hydrolyzate hydrolyzed to ˜1500%. 請求項1又は2に記載のいずれか1項に記載の高温焼成用光触媒コーティング組成物を、
基材表面に塗布し、300℃をこえる温度で焼成することで光触媒層を形成することを特徴とする、光触媒材の製造方法。
The photocatalyst coating composition for high temperature firing according to any one of claims 1 and 2,
A method for producing a photocatalyst material, characterized in that a photocatalyst layer is formed by coating on the surface of a substrate and firing at a temperature exceeding 300 ° C.
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