JP2011136879A

JP2011136879A - 可視光応答型酸化チタン系微粒子分散液およびその製造方法

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Publication number: JP2011136879A
Application number: JP2009298707A
Authority: JP
Inventors: Manabu Furudate; 学古舘; Tomohiro Inoue; 友博井上; Kichiji Eikuchi; 吉次栄口; Tadashi Amano; 正天野
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2011-07-14
Anticipated expiration: 2029-12-28
Also published as: JP5212353B2

Abstract

【課題】透明性および可視光応答性に優れる酸化チタン系触媒薄膜を作製可能であり、分散安定性に優れる可視光応答型酸化チタン系分散液の提供。
【解決手段】水性分散媒と、該分散媒中に分散した動的散乱法により測定される５０％累積分布径（Ｄ_５０）が５０ｎｍ以下である酸化チタン微粒子と、該分散媒中に含まれる鉄成分およびペルオキソチタンとを含んでなり、該ペルオキソチタンの含有量が０．１〜２０質量％である酸化チタン系微粒子分散液。
【選択図】なし

Description

本発明は、可視光応答型酸化チタン系微粒子分散液およびその製造方法に関し、詳細には、水性分散媒中に鉄成分、ペルオキソチタンおよび酸化チタン微粒子を含む可視光応答型酸化チタン系微粒子分散液に関する。

酸化チタンは種々の用途、例えば顔料、紫外線遮蔽剤、触媒、光触媒、触媒担体、吸着剤、イオン交換剤、充填剤、補強剤、セラミックス用原料、ペロブスカイト型複合酸化物などの複合酸化物の前駆体、磁気テープの下塗り剤等に使用されている。

中でも光触媒性酸化チタン微粒子は、その分散液を種々基材の表面に塗布して形成した光触媒性コーティング膜が、酸化チタンの光触媒作用により有機物を分解し膜表面を親水性にすることから、基材表面の清浄化、脱臭、抗菌等の用途に多用されている。該光触媒活性を高めるためには、光触媒粒子と分解対象物質との接触面積を広くすることが必要であり、そのために該粒子の一次粒子径が50nm以下であることが要求される。さらに、基材の意匠性を失わないよう、膜の透明性も要求される。

酸化チタン微粒子分散液の製造方法としては、１）酸化チタン微粉末を有機高分子分散剤などの分散助剤を用いて、湿式分散機により分散媒中に分散する方法（特許文献１〜３）、および２）チタン含有化合物溶液の水熱処理により作製する液相法（特許文献４および５）が挙げられる。これらの製造方法の問題点は平均粒子径50nm以下の超微粒子が凝集を起こしやすいため、一次粒子まで分散するために多大な労力を必要とし、場合によっては一次粒子まで分散することは不可能な点である。

また、酸化チタンは、太陽光などの、比較的波長の短い紫外領域の光の照射下では良好な光触媒作用を示すものの、蛍光灯のように可視光が大部分を占める光源で照らされた室内空間では、十分な光触媒作用を発現しにくい場合がある。近年、可視光応答型光触媒として酸化タングステン光触媒体（特許文献４）が注目されているが、タングステンは希少元素であるため、汎用元素であるチタンを利用した光触媒の可視光活性向上が望まれている。

特開平０１−００３０２０特開平０６−２７９７２５特開平０７−２４７１１９特開２００９−１４８７００

そこで本発明は、透明性および可視光応答性に優れる酸化チタン系光触媒薄膜を作製可能であり、分散安定性に優れる可視光応答型酸化チタン系分散液を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決する手段として、
水性分散媒と、該分散媒中に分散した動的散乱法により測定される５０％累積分布径（Ｄ_５０）が５０ｎｍ以下である酸化チタン微粒子と、該分散媒中に含まれる鉄成分およびペルオキソチタンとを含んでなり、該ペルオキソチタンの含有量が０．１〜２０質量％である酸化チタン系微粒子分散液を提供する。

本発明で提供される、可視光応答型酸化チタン微粒子分散液は酸化チタン微粒子の分散安定性に優れ、また、可視光応答性を有する透明性の高い光触媒薄膜を簡便に作製することができる。

＜酸化チタン系微粒子分散液＞
本発明の酸化チタン系微粒子分散液においては、水性媒体中に、酸化チタン微粒子が高度に分散し、さらに、ペルオキソチタンおよび鉄成分が含まれている。

・水性媒体：
分散媒として水性媒体が使用される。水性媒体としては、水、並びに、水と任意の割合で混合する親水性有機溶媒と水と混合溶媒が挙げられる。親水性有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコールが好ましい。水性媒体としては、好ましくは水であり、例えば脱イオン水、蒸留水、純水等が使用される。

・酸化チタン微粒子：
本発明の分散液に分散する酸化チタン微粒子は、レーザー光を用いた動的散乱法により測定される体積基準の５０％累積分布径（Ｄ_５０）（以下、「平均粒子径」と略す）が５０ｎｍ以下であり、好ましくは３０ｎｍ以下である。通常、５ｎｍ以上である。

該酸化チタン微粒子の濃度は、所要の厚さの光触媒薄膜を作製し易い点で、分散液中、０．０１〜２０質量％が好ましく、さらに０．５〜５質量％が好ましい。

・ペルオキソチタン：
ここで、「ペルオキソチタン」とは、Ｔｉ−Ｏ−Ｏ−Ｔｉ結合を含む酸化チタン系化合物を意味し、ペルオキシチタン酸およびＴｉ（ＶＩ）と過酸化水素との反応によって生成するペルオキソチタン錯体を包含する。

本発明の酸化チタン系微粒子分散液においてペルオキソチタンは酸化チタン微粒子を良好に分散させる作用を有する。該ペルオキソチタンの濃度は、酸化チタン微粒子に対して０．１〜２０質量％であり、好ましくは０．１〜５質量％である。該濃度が０．１質量％未満では酸化チタン微粒子が凝集し易くなる。一方、２０質量％を超えると、該分散液から得られる光触媒薄膜の光触媒効果が不十分となることがある。

・鉄成分：
本発明において、鉄成分は得られる光触媒薄膜の可視光応答性を高める作用を有する。該鉄成分の存在状態は限定されず、例えば、金属鉄、酸化物、水酸化物、硝酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物、錯化合物等であってよい。鉄成分が水溶性鉄化合物である場合には、鉄イオンの状態で存在しうる。該鉄成分は少なくともその一部は酸化チタン微粒子の表面に担持されている。他の部分は分散液中に溶解および／または分散している。

該鉄成分の金属鉄換算の含有量は、酸化チタン微粒子に対して０．０１〜５質量％が好ましく、さらには０．１〜１質量％が好ましい。鉄成分の含有量が多すぎると可視光応答性が十分発揮されないことがある。

＜酸化チタン系微粒子分散液の製造方法＞
上記の酸化チタン微粒子分散液は、
（１）ペルオキソチタン酸水溶液を、高圧下、８０〜２５０℃で加熱し、ペルオキソチタン酸を酸化チタン微粒子に転換する工程、
（２）工程（１）において、ペルオキソチタン酸の酸化チタン微粒子への転化率が８０〜９５％である段階で、鉄含有溶液を反応液に添加し、その後さらに８０〜２５０℃で反応させる工程、
（３）前記の鉄含有溶液の添加後の反応を、前記転化率が９５〜９９．９％である段階で停止する工程
を有する製造方法により製造することができる。

・工程（１）：
該工程（１）では、チタン含有原料溶液（即ち、ペルオキソチタン酸水溶液）を高圧下、８０〜２５０℃、好ましくは１２０〜２５０℃の温度において、水熱反応に供する。反応温度は反応効率と反応の制御性の観点から８０〜２５０℃が適切である。その結果、ペルオキソチタン酸は例えば前記式で表されるペルオキソチタン錯体などの中間生成物を経つつ酸化チタン微粒子に変換されていく。

本発明の方法は、工程（２）において鉄化合物を圧入する手段を備えた耐圧反応容器を使用して行うことが好ましい。例えば耐圧グラスシリンダーが取り付け可能なオートクレーブや、複数の管を備え、一の管からチタン含有原料溶液を反応容器へ導入し、他の管から鉄含有溶液を反応容器の途中に導入することができる耐圧管型反応容器が挙げられる。オートクレーブ等の耐圧管型反応容器を用いると、所定の反応温度における飽和蒸気圧下で水熱反応を行うことになる。

工程（１）で原料として使用されるペルオキソチタン酸水溶液には、水酸化チタンをペルオキソ化して得られる水溶性錯体イオンであるペルオキソチタン酸の水溶液を使用する。ペルオキソチタン酸の濃度としては、該水溶液に対して０．０１〜５０質量％が好ましく、より好ましくは０．０１〜２０質量％、更に好ましくは０．０１〜１０質量％である。該濃度が高すぎると生成する酸化チタン粒子が凝集し易くなる。

上記ペルオキソチタン酸水溶液は、ｐＨ調整などのために、アルカリ性または酸性物質を含んでいてよい。アルカリ性物質としては、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられ、酸性物質としては、硫酸、硝酸、塩酸、炭酸、リン酸、過酸化水素などの無機酸および蟻酸、クエン酸、蓚酸、乳酸、グリコール酸などの有機酸が挙げられる。

・工程（２）
工程（２）で使用される鉄含有溶液は、鉄含有化合物を含む水溶液である。例えば、鉄の塩酸塩、硝酸塩、硫酸塩などの無機酸塩、蟻酸、クエン酸、蓚酸、乳酸、グリコール酸などの有機酸塩、テトラアンミン錯体等の錯体が挙げられ、これらのうち２種類以上組み合わせて使用してもよい。

工程（２）においてチタン含有原料溶液を８０〜２５０℃、好ましくは１２０〜２５０℃、で加熱し、ペルオキソチタン酸の８０〜９５％、好ましくは９０〜９５％が酸化チタン微粒子へ転化した時点で鉄含有溶液を反応液に混合し、同温度で加熱する。これによって、酸化チタン微粒子の表面に鉄成分の少なくとも一部が付着し担持されると考えられる。加熱温度が８０℃未満では、反応時間が長くなるので好ましくなく、２５０℃を超えると反応が極めて速く制御が困難となるため好ましくない。前記鉄含有溶液を添加する時のペルオキソチタン酸の酸化チタン微粒子への転化率が８０％未満では、鉄成分を添加することによる光触媒作用の向上が十分に得られない。酸化チタン微粒子の生成量が不十分であるためと考えられる。また、該転化率が９５％を超えると生成した酸化チタン微粒子が凝集を起こしやすくなる。

鉄含有溶液の反応液への添加は、上記した耐圧反応容器を用いた場合には上述グラスシリンダー等を用いて、例えば窒素ガス等の不活性ガスで加圧し圧入することによって行う。圧入に要する時間は、反応の均一性を確保するために、短いことが好ましく、６０秒以内が好ましく、より好ましくは３０秒以内である。該圧入に要する圧力は、通常、０．１〜５ＭＰａである。

・工程（３）：
工程（２）において鉄含有溶液添加後反応を継続するが、ペルオキソチタン酸の酸化チタン微粒子への転化率が９５〜９９．９％、好ましくは９８〜９９．９％、に到達した段階で反応を停止させる。反応停止時の転化率が９５％未満であると鉄成分を添加することによる光触媒作用の向上が十分に得られず、該転化率が９９．９％を超えると得られる分散液中のペルオキソチタン含有率が小さすぎ、分散状態の安定性が低下する。鉄含有溶液の添加後、反応を停止するまでの反応時間は３０秒〜５分、好ましくは４０秒〜２分である。反応の停止の好ましい方法の一つは反応混合物の温度を低下させることである。温度低下は、速いことが好ましく、好ましくは２分以内、より好ましくは１分以内に、６０℃以下、好ましくは４０℃以下に下げる。このような急冷は、例えば、オートクレーブ内の反応混合物を、サンプリング管を利用して２０℃の水浴中に保持した容器に排出して行うことができる。温度を緩慢に低下すると、酸化チタンの粒子径が大きくなる傾向があり、好ましくない。

反応の進行に伴う転化率の測定は次のように行うことができる。例えば、反応容器内から反応混合物を一部抜き出し、硫酸を添加した後に過酸化水素水を添加して反応させることにより反応混合物中の非晶質チタン成分をペルオキソチタン錯体に転換させた後に分光光度計により４１０ｎｍにおける吸光度を測定する。該吸光度をモニタすることにより転化率を求めることができる。

以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、本発明における、各種の測定は次のようにして行った。

（１）ペルオキソチタン酸の酸化チタン微粒子への転化率
ペルオキソチタン酸の酸化チタン微粒子への転化率は、反応開始前の原料チタン溶液（ペルオキソチタン酸水溶液）を紫外可視分光光度計（商品名“UVmｉｎｉ１２４０”、（株）島津製作所）を用いて４１０ｎｍにおける吸光度（ａ１）を測定する。反応途中においてサンプリングした反応混合物に硫酸を添加して酸性とした上で過酸化水素を添加して反応させ呈色させる。こうして処理した試料について上記と同様にして４１０ｎｍにおける吸光度（ａ２）を測定する。吸光度（ａ１）に対する吸光度（ａ２）の相対比から転化率を求める。

（２）分散液中の酸化チタン微粒子の平均粒子径（Ｄ_５０）
分散液中の酸化チタン微粒子の平均粒子径（Ｄ_５０）は、粒度分布測定装置（商品名“ナノトラック粒度分析計UPA-EX”、日機装（株））を用いて測定した。

（３）光触媒薄膜の透明性
基材であるガラス板のＨＡＺＥ値（％）を測定する。次に、分散液を該ガラス上に塗布、乾燥することで光触媒薄膜を作製し、該薄膜を作製した状態のガラス板のＨＡＺＥ値を測定する。その差から光触媒薄膜のＨＡＺＥ値を求める。ＨＡＺＥ値の測定はＨＡＺＥメーター(商品名“デジタルヘイズメーターＮＤＨ−２００”、日本電色工業（株）)を用いて測定する。光触媒薄膜の透明性を求められたＨＡＺＥ値の差から次の基準で評価した。

良好（○と表示）・・・・差が＋１％以下。
やや不良（△と表示）・・差が＋１％を超え、＋３％以下。
不良（×と表示）・・・・差が＋３％を超える。

（４）光触媒薄膜のセルフクリーニング性能試験（可視光照射下）
スライドガラス上に分散液を塗布、乾燥することで作製した光触媒薄膜の活性を、オレイン酸の分解反応により評価した。

具体的には、薄膜表面にディップコーターで０．５質量％オレイン酸を塗布、乾燥させ光触媒活性評価用サンプルを得る。該サンプルに、蛍光灯の光を照度１０，０００ＬＵＸで照射する。薄膜表面上のオレイン酸が分解すると、それに伴って薄膜表面の親水化が起こり、水接触角が徐々に小さくなる。そこで、１時間置きにサンプル表面の水接触角を測定する。水接触角は接触角計（商品名“CA-A”、協和界面科学（株））を用いて測定した。

（５）光触媒薄膜のアセトアルデヒドガス分解性能試験（ＵＶ照射下）
分散液を塗布、乾燥することで作製した光触媒薄膜の活性を、アセトアルデヒドガスの分解反応により評価した。評価は流通式ガス分解性能評価法により行った。具体的には、容積１２．５ｃｍ^３の石英ガラス製セル内に、５ｃｍ角のガラスからなる基板上に光触媒薄膜を形成した評価用サンプルを設置し、該セルに湿度５０％に調湿した濃度２５０ｐｐｍのアセトアルデヒドガスを流量５ｍＬ・ｓ^−１で流通させながら、セル上部に設置したＵＶランプから紫外線を強度１ｍＷ／ｃｍ²で照射した。薄膜上の光触媒によりアセトアルデヒドガスが分解すると該セルから流出するガス中のアセトアルデヒド濃度が低下する。そこで、その濃度を測定することで、アセトアルデヒドガス分解量を求めることができる。アセトアルデヒドガス濃度はガスクロマトグラフ（商品名“ＧＣ−８Ａ”、（株）島津製作所）を用いて測定した。

−実施例１−
（１）６０質量％の塩化チタン（ＩＶ）水溶液を純水で１００倍に希釈した後、この水溶液に１０質量％のアンモニア水を徐々に添加して中和、加水分解することにより水酸化チタンの沈殿物を得た。このときの溶液のｐＨは１０であった。得られた水酸化チタンの沈殿物を、純水の添加とデカンテーションを繰り返して脱イオン処理した。この脱イオン処理後の水酸化チタン沈殿物に、過酸化水素／水酸化チタン（モル比）が４以上となるように３０質量％過酸化水素水を添加し、その後室温で一昼夜静置して十分に反応させた。その後、純水を添加して濃度調整を行うことにより、黄色透明のペルオキソチタン酸水溶液（Ａ）（固形分濃度１質量％）を得た。

（２）硫酸鉄９０ｍｇに純水１００ｍＬを加えて、硫酸鉄水溶液（Ｂ）を得た。

（３）容積５００ｍＬのオートクレーブに、（２）で得られた硫酸鉄水溶液（Ｂ）５０ｍＬの入ったグラスシリンダーを取り付けた。次いで、該オートクレーブに（１）で得られたペルオキソチタン酸水溶液（Ａ）４００ｍＬを仕込み、これを２００℃に加熱した。ペルオキソチタン酸水溶液（Ａ）中のペルオキソチタン酸の酸化チタン微粒子への転化率が８５％に達した段階で、グラスシリンダー内の硫酸鉄水溶液（Ｂ）を窒素で加圧して、オートクレーブ中に圧入した。圧入に要した時間は１０秒であった。得られた混合溶液の温度は圧入終了後５秒間で２００℃に到達した。該温度で１分間水熱処理を行った。その後、オートクレーブ内の反応混合物を、サンプリング管を経由して、２５℃の水浴中に保持した容器に排出し、急速に冷却することで反応を停止させ、酸化チタン系微粒子分散液を得た。ペルオキソチタン酸水溶液（Ａ）中のペルオキソチタン酸の酸化チタン微粒子への転化率は９８％であった。得られた分散液中の酸化チタン微粒子の平均粒子径を測定したところ、２２ｎｍであった。該分散液を24時間放置したところ、均一な分散状態が維持され、酸化チタン微粒子の沈殿はまったく認められなかった。

−実施例２−
（１）15質量％の硫酸チタン溶液を純水で20倍に希釈した後、この水溶液に10質量％のアンモニア水を徐々に添加して中和、加水分解することにより水酸化チタンの沈殿物を得た。このときの溶液のｐＨは10であった。得られた水酸化チタンの沈殿物を、純水の添加とデカンテーションを繰り返して脱イオン処理した。この脱イオン処理後の水酸化チタン沈殿物に過酸化水素／水酸化チタン（モル比）が４以上となるように30質量％過酸化水素水を添加し、室温で一昼夜静置して十分に反応させた。その後、純水を添加して濃度調整を行うことにより、黄色透明のペルオキソチタン酸水溶液（Ｃ）（固形分濃度１．５質量％）を得た。

（２）硝酸鉄９０ｍｇに純水１００ｍＬを加えて、硝酸鉄水溶液（Ｄ）を得た。

（３）容積５００ｍＬのオートクレーブに、（２）で得られた硝酸鉄水溶液（Ｄ）５０ｍＬの入ったグラスシリンダーを取り付けた。次いで、該オートクレーブに（１）で得られたペルオキソチタン酸水溶液（Ｃ）４００ｍＬを仕込み、１５０℃に加熱した。ペルオキソチタン酸水溶液（Ｃ）中のペルオキソチタン酸の酸化チタン微粒子への転化率が９０％に達した段階で、グラスシリンダー内の硝酸鉄水溶液（Ｄ）を窒素で加圧して、オートクレーブ中に圧入した。圧入に要した時間は１０秒であった。混合溶液の温度は圧入終了後５秒で１５０℃に到達した。該温度で３０秒間水熱処理を行った。その後、オートクレーブ内の反応混合物を、サンプリング管を経由して、２５℃の水浴中に保持した容器に排出し、急速に冷却することで反応を停止させた。こうして酸化チタン系微粒子分散液を得た。ペルオキソチタン酸水溶液（Ｃ）中のペルオキソチタン酸の酸化チタン微粒子への転化率は９８％であった。また、該分散液中の酸化チタン微粒子の平均粒子径を測定したところ、２５ｎｍであった。該分散液を２４時間放置したところ、均一な分散状態が維持され、酸化チタン微粒子の沈殿はまったく認められなかった。

−比較例１−
容積５００ｍＬのオートクレーブに、実施例１で得られた硫酸鉄水溶液（Ｂ）５０ｍＬの入ったグラスシリンダーを取り付けた。次いで、該オートクレーブに実施例１で得られたペルオキソチタン酸水溶液（Ａ）４００ｍＬを仕込み、これを５０℃に加熱した。ペルオキソチタン酸水溶液（Ａ）中のペルオキソチタン酸の酸化チタン微粒子への転化率は２４時間経過後でも１０％未満であったため、そこで反応を終了した。

−比較例２−
容積５００ｍＬのオートクレーブに実施例１で得られたペルオキソチタン酸水溶液（Ａ）４００ｍＬを仕込み、これを２００℃に加熱した。ペルオキソチタン酸水溶液（Ａ）中のペルオキソチタン酸の酸化チタン微粒子への転化率が９５％に達するまで水熱処理を行った。その後、オートクレーブ内の反応混合物を、サンプリング管を経由して、２５℃の水浴中に保持した容器に排出し、急速に冷却することで反応を停止させ、酸化チタン系微粒子分散液を得た。該分散液中の酸化チタン微粒子の平均粒子径を測定したところ、１９ｎｍであった。

−比較例３−
容積５００ｍＬのオートクレーブに、実施例１で得られた硫酸鉄水溶液（Ｂ）５０ｍＬの入ったグラスシリンダーを取り付けた。次いで、該オートクレーブに実施例１で得られたペルオキソチタン酸水溶液（Ａ）４００ｍＬを仕込み、これを２００℃に加熱した。ペルオキソチタン酸水溶液（Ａ）中のペルオキソチタン酸の酸化チタン微粒子への転化率が５０％に達した段階で、グラスシリンダー内の硫酸鉄水溶液（Ｂ）を窒素で加圧して、オートクレーブ中に圧入した。圧入に要した時間は１０秒であった。得られた混合溶液の温度は圧入終了後５秒で２００℃に到達した。該温度で６０秒間水熱処理を行った。その後、オートクレーブ内の反応混合物を、サンプリング管を経由して、２５℃の水浴中に保持した容器に排出し、急速に冷却することで反応を停止させ、酸化チタン系微粒子分散液を得た。ペルオキソチタン酸水溶液（Ａ）中のペルオキソチタン酸の酸化チタン微粒子への転化率は５８％であった。該分散液中の酸化チタン微粒子の平均粒子径を測定したところ、２１ｎｍであった。

−比較例４−
容積５００ｍＬのオートクレーブに、実施例１の（２）で得られた硫酸鉄水溶液（Ｂ）５０ｍＬの入ったグラスシリンダーを取り付けた。次いで、該オートクレーブに実施例１の（１）で得られたペルオキソチタン酸水溶液（Ａ）４００ｍＬを仕込み、これを２００℃に加熱した。ペルオキソチタン酸水溶液（Ａ）中のペルオキソチタン酸の酸化チタン微粒子への転化率が８５％に達した段階で、グラスシリンダー内の硫酸鉄水溶液（Ｂ）を窒素で加圧して、オートクレーブ中に圧入した。圧入に要した時間は１０秒であった。得られた混合溶液の温度は圧入終了後５秒間で２００℃に到達した。該温度で３分間水熱処理を行った。その後、オートクレーブ内の反応混合物をサンプリング管を経由して容器に排出し、酸化チタン系微粒子分散液を得た。ペルオキソチタン酸水溶液（Ａ）中のペルオキソチタン酸の酸化チタン微粒子への転化率は１００％であった。得られた分散液中の酸化チタン微粒子の平均粒子径を測定したところ、３１２ｎｍであった。該分散液を２４時間放置したところ、容器の底面に酸化チタン微粒子の沈殿が認められた。
本比較例では、薄膜の透明性が悪い結果が出たため、その他の特性の測定は行わなかった。

実施例１および２、比較例２−４で作製した分散液にシリカ系のバインダー（コロイダルシリカ、商品名：スノーテックス２０（日産化学工業（株）製）をＴｉＯ_２／ＳｉＯ_２比１．５で添加した後、スライドガラス上にディップコーターで塗布、乾燥させ、膜厚が１５０ｎｍの光触媒薄膜を形成し、評価用サンプルを得た。

表１に、実施例、比較例の反応条件および平均粒子径、光触媒薄膜の透明性評価、セルフクリーニング性能試験における蛍光灯による照射６時間後の水接触角測定結果、アセトアルデヒドガス分解試験におけるＵＶ照射９０分後のガス分解率をまとめて示す。

比較例１の結果から分かるように、反応温度が低すぎると酸化チタンへの転化が非常に遅くなる。

比較例３の結果から分かるように、転化率が低い段階で鉄含有溶液を添加混合すると、光触媒量が十分となる。その上、酸化チタン微粒子の平均粒子径が大きくなり、透明性が損なわれた。

比較例４では、転化率１００％まで反応を進めた結果、得られた分散液はペルオキソチタンを含まないものとなり、かつ、平均粒子径が大きくなりすぎたため、分散液の安定性が低く、光触媒薄膜の透明性も悪くなった。

実施例１，２と比較例２のセルフクリーニング性能試験の結果から分かるように、分散液に鉄成分を含有することにより蛍光灯照射下でのオレイン酸の分解（即ち、光触媒活性）が良好となることが分かる。本発明の実施例では水接触角は超親水性を示す１桁まで低下した。

本発明の酸化チタン微粒子分散液は、ガラス、金属等の無機物質、およびポリエチレンテレフタレートフィルム等の有機物質からなる種々の基材に施与して光触媒薄膜を作製するのに有用である。特に、高分子フィルム上に光触媒薄膜を作るのに好適である。

Claims

水性分散媒と、該分散媒中に分散した動的散乱法により測定される５０％累積分布径（Ｄ_５０）が５０ｎｍ以下である酸化チタン微粒子と、該分散媒中に含まれる鉄成分およびペルオキソチタンとを含んでなり、該ペルオキソチタンの含有量が０．１〜２０質量％である酸化チタン系微粒子分散液。
前記鉄成分の金属鉄換算での含有量が、酸化チタンに対して０．０１〜５質量％である、請求項１に記載の酸化チタン系微粒子分散液。
（１）ペルオキソチタン酸水溶液を、高圧下、８０〜２５０℃で加熱し、ペルオキソチタン酸を酸化チタン微粒子に転換する工程、
（２）工程（１）において、ペルオキソチタン酸の酸化チタン微粒子への転化率が８０〜９５％である段階で、鉄含有溶液を反応液に添加し、その後さらに８０〜２５０℃で反応させる工程、
（３）前記の鉄含有溶液の添加後の反応を、前記転化率が９５〜９９．９％である段階で停止する工程
を有する、請求項１または２に記載の酸化チタン微粒子分散液の製造方法。