JP2012091991A - ガラスセラミックス、その製造方法、それを含む光触媒、スラリー状混合物、光触媒部材、浄化装置、フィルタ、焼結体及びガラスセラミックス複合体 - Google Patents
ガラスセラミックス、その製造方法、それを含む光触媒、スラリー状混合物、光触媒部材、浄化装置、フィルタ、焼結体及びガラスセラミックス複合体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012091991A JP2012091991A JP2010293513A JP2010293513A JP2012091991A JP 2012091991 A JP2012091991 A JP 2012091991A JP 2010293513 A JP2010293513 A JP 2010293513A JP 2010293513 A JP2010293513 A JP 2010293513A JP 2012091991 A JP2012091991 A JP 2012091991A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- component
- crystal
- glass ceramic
- photocatalytic
- 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
Links
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 290
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 156
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 88
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 18
- 239000002002 slurry Substances 0.000 title description 11
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 326
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 206
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 87
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 421
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 125
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 78
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 78
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 53
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 34
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 34
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 claims description 31
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 28
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 27
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 25
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 25
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 17
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 17
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 17
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 14
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 claims description 13
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 10
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 7
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000003303 reheating Methods 0.000 claims description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 3
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 abstract description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 78
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 65
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 61
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 41
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 32
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 26
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 25
- 230000006870 function Effects 0.000 description 21
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 21
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 20
- 239000002585 base Substances 0.000 description 19
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 15
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 15
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 13
- CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M methylene blue Chemical compound [Cl-].C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 11
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 9
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 5
- -1 Al (OH) 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 4
- 230000004298 light response Effects 0.000 description 4
- JHJLBTNAGRQEKS-UHFFFAOYSA-M sodium bromide Chemical compound [Na+].[Br-] JHJLBTNAGRQEKS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 4
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 3
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 3
- 239000006063 cullet Substances 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 3
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N Butylmethacrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C(C)=C SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003771 Gold(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101150003085 Pdcl gene Proteins 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 2
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N butyl acetate Chemical compound CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- FDWREHZXQUYJFJ-UHFFFAOYSA-M gold monochloride Chemical compound [Cl-].[Au+] FDWREHZXQUYJFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000005337 ground glass Substances 0.000 description 2
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 2
- 238000000790 scattering method Methods 0.000 description 2
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 description 2
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 2
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethanol Chemical compound CCOCCO ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229910016036 BaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 229910005269 GaF 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005690 GdF 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 1
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013553 LiNO Inorganic materials 0.000 description 1
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001460678 Napo <wasp> Species 0.000 description 1
- 229910017493 Nd 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001515 alkali metal fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910001618 alkaline earth metal fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940072049 amyl acetate Drugs 0.000 description 1
- PGMYKACGEOXYJE-UHFFFAOYSA-N anhydrous amyl acetate Natural products CCCCCOC(C)=O PGMYKACGEOXYJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N bismuth(III) oxide Inorganic materials O=[Bi]O[Bi]=O WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001877 deodorizing effect Effects 0.000 description 1
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000006025 fining agent Substances 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007496 glass forming Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- MNWFXJYAOYHMED-UHFFFAOYSA-M heptanoate Chemical compound CCCCCCC([O-])=O MNWFXJYAOYHMED-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 150000002611 lead compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000004579 marble Substances 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001512 metal fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 125000005341 metaphosphate group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000113 methacrylic resin Substances 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M methyl orange Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M 0.000 description 1
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 238000006864 oxidative decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010525 oxidative degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000005365 phosphate glass Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten trioxide Chemical compound O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 229920006163 vinyl copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
【課題】ガラスを原料として、可視光応答性と優れた光触媒活性を有し、使用性や耐久性にも優れた光触媒機能性素材を提供する。
【解決手段】 酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、Ｂｉ２Ｏ３成分を５〜９５％の範囲内で含有するガラスセラミックスが提供される。このガラスセラミックスは、Ｂｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２ＭｏＯ６結晶、Ｂｉ２Ｍｏ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｍｏ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７結晶、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０結晶、ＢｉＮｂＯ４結晶、Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９結晶、ＢｉＶＯ４結晶、ＬｉＢｉＯ３結晶、及びこれらの固溶体からなる群より選択される１種以上を含有していてもよい。
【選択図】図１
【解決手段】 酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、Ｂｉ２Ｏ３成分を５〜９５％の範囲内で含有するガラスセラミックスが提供される。このガラスセラミックスは、Ｂｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２ＭｏＯ６結晶、Ｂｉ２Ｍｏ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｍｏ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７結晶、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０結晶、ＢｉＮｂＯ４結晶、Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９結晶、ＢｉＶＯ４結晶、ＬｉＢｉＯ３結晶、及びこれらの固溶体からなる群より選択される１種以上を含有していてもよい。
【選択図】図１
Description
本発明は、ガラスセラミックス、その製造方法及びその利用に関する。
光触媒活性を有する化合物（以下、単に「光触媒」と記すことがある）は、バンドギャップエネルギー以上のエネルギーの光が照射されると、電子や正孔を生成するため、光触媒を含む成形体の表面近傍において、酸化還元反応が強く促進される。また、光触媒を含む成形体の表面は、水に濡れ易い親水性を呈するため、雨等の水滴で洗浄される、いわゆるセルフクリーニング作用を有することが知られている。
光触媒としては、主に酸化チタンが研究されてきたが、近年では、酸化タングステン、酸化ビスマス等の他の金属酸化物についても、その光触媒活性の利用が研究されている。酸化チタンはバンドギャップが３〜３．２ｅＶであるため、波長４００ｎｍ以下の紫外線を照射する必要があり、可視光では十分な光触媒活性が得られないという欠点があった。一方、酸化タングステン（ＷＯ３）や三酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）は、バンドギャップが約２．５〜２．６ｅＶ程度であり、可視光応答性の光触媒活性を持つことから紫外線が少ない屋内でも利用できる長所がある。また、非特許文献１では、ＣＳＤ法により調製したペロブスカイト構造のＢｉ４Ｔｉ３Ｏ３結晶の光触媒活性について報告されている。なお、非特許文献１では、７００℃以上の焼成により、メチルオレンジの分解活性が低下することも記載されている。
ところで、光触媒を基材に担持させる手法として、基材の表面に光触媒を含む膜を成膜する技術や、光触媒を基材中に含ませる技術などが検討されている。基材の表面に光触媒を含む膜を成膜する方法としては、塗布によって塗布膜を形成する塗布法のほか、スパッタリング、蒸着、ゾルゲル、ＣＶＤ（化学気相成長）等の方法が知られている。一方、光触媒を基材中に含ませる技術として、例えば特許文献１では、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、及びＴｉＯ２の各成分を所定量含有する光触媒用ガラスが開示されている。また、特許文献２及び特許文献３では、ＴｉＯ２とＢｉ２Ｏ３を含有するガラスからＴｉＯ２結晶を析出させた光触媒活性を有する結晶化ガラスが提案されている。
また、光触媒に関するものではないが、非特許文献２では、（１−ｘ）Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７−ｘＢｉ２ＷＯ６（０．１５≦ｘ≦０．３５）系のガラスを熱処理して得られた、Ｂｉ２ＷＯ６結晶を含有し光学的な透明性を有するガラスセラミックスが報告されている。さらに、特許文献４では、Ｂｉ２Ｏ３を８．０〜２１．４０重量％、ＭｏＯ３を１４．０〜１８．０重量％含有する釉薬用のフリットに関する発明が提案されている。
W.F. Yao, Applied Catalysis B Environmental 52 (2004), p109-116
G. Senthil Murugan, Journal of Non-Crystalline Solids279 (2001), p1-13
上記のとおり、多くの従来技術では、基材の表面に光触媒を含む膜を成膜することによって、光触媒を担持させるという考え方を採用している。しかし、このような考え方に立脚する手法に共通の課題として、基材と光触媒を含む膜との密着性および膜自体の耐久性を確保することが難しい点が挙げられる。つまり、これらの手法で製造された光触媒機能性製品は、光触媒を含む膜が基材から剥離したり、膜が劣化して光触媒機能が損なわれたりするおそれがある。例えば塗料を用いて塗布膜を形成した場合、塗布膜に残留している樹脂や有機バインダーが、紫外線によって分解されたり、光触媒の触媒作用で酸化還元されたりする結果、塗布膜が経時的に劣化しやすく、耐久性が十分ではないという問題があった。また、膜中に担持させた光触媒の活性を十分に引き出すためには、光触媒をナノサイズの超微粒子に加工する必要があるが、ナノサイズの超微粒子は作製コストが高くなるとともに、表面エネルギーの増大によって凝集しやすくなり、取り扱いが難しいという問題点があった。
一方、特許文献１〜３では、ガラス中に酸化チタンを含有させている点で他の従来技術とは考え方を異にしている。しかし、特許文献１のガラスは、光触媒である酸化チタンが結晶構造を有しておらず、アモルファスの形でガラス中に存在するため、その光触媒活性が弱く、不充分であった。また、特許文献２及び特許文献３には、Ｂｉ２Ｏ３成分の含有量が１５モル％を超えると、Ｂｉ２Ｏ３結晶等の他の結晶が析出してＴｉＯ２結晶の生成を阻害し、光触媒機能が低下する旨の記載がある。つまり、特許文献２及び特許文献３の結晶化ガラスは、ＴｉＯ２成分とＢｉ２Ｏ３成分を含有するものであるが、析出させている結晶はＴｉＯ２結晶のみであり、光触媒活性もこのＴｉＯ２結晶によるものである。従って、特許文献２及び特許文献３の結晶化ガラスは、可視光応答性の点で満足のいくものではなかった。
また、特許文献４及び非特許文献２については、ガラス又はガラスセラミックス中の成分を光触媒として機能させるという視点が欠如している。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ガラスを原料として、可視光応答性と優れた光触媒活性を有し、使用性や耐久性にも優れた光触媒機能性素材を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、Ｂｉ２Ｏ３成分を特定の量で含有するガラスから結晶を析出させたガラスセラミックスは、可視光応答性と優れた光触媒活性を有することを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下の（１）から（２９）に存する。
（１）酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、Ｂｉ２Ｏ３成分を５〜９５％の範囲内で含有するガラスセラミックス。
（２）酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、
ＷＯ３成分を１〜９５％、及び／又は
ＭｏＯ３成分を１〜９５％、及び／又は
ＴｉＯ２成分を１〜９５％の
の範囲内でさらに含有する上記（１）に記載のガラスセラミックス。
ＷＯ３成分を１〜９５％、及び／又は
ＭｏＯ３成分を１〜９５％、及び／又は
ＴｉＯ２成分を１〜９５％の
の範囲内でさらに含有する上記（１）に記載のガラスセラミックス。
（３）結晶相中に、Ｂｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２ＭｏＯ６結晶、Ｂｉ２Ｍｏ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｍｏ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７結晶、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０結晶、ＢｉＮｂＯ４結晶、Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９結晶、ＢｉＶＯ４結晶、ＬｉＢｉＯ３結晶、及びこれらの固溶体からなる群より選択される１種以上の結晶を含む上記（１）又は（２）に記載のガラスセラミックス。
（４）ＷＯ３結晶を含有する上記（１）から（３）のいずれかに記載のガラスセラミックス。
（５）ＴｉＯ２結晶を含有する上記（１）から（４）のいずれかに記載のガラスセラミックス。
（６）酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、
Ｌｉ２Ｏ成分を０〜４０％、及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分を０〜４０％、及び／又は
Ｋ２Ｏ成分を０〜４０％、及び／又は
Ｒｂ２Ｏ成分を０〜４０％、及び／又は
Ｃｓ２Ｏ成分を０〜４０％
の範囲内でさらに含有する上記（１）から（５）のいずれかに記載のガラスセラミックス。
Ｌｉ２Ｏ成分を０〜４０％、及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分を０〜４０％、及び／又は
Ｋ２Ｏ成分を０〜４０％、及び／又は
Ｒｂ２Ｏ成分を０〜４０％、及び／又は
Ｃｓ２Ｏ成分を０〜４０％
の範囲内でさらに含有する上記（１）から（５）のいずれかに記載のガラスセラミックス。
（７）酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、
ＭｇＯ成分を０〜４０％、及び／又は
ＣａＯ成分を０〜４０％、及び／又は
ＳｒＯ成分を０〜４０％、及び／又は
ＢａＯ成分を０〜４０％
の範囲内でさらに含有する上記（１）から（６）のいずれかに記載のガラスセラミックス。
ＭｇＯ成分を０〜４０％、及び／又は
ＣａＯ成分を０〜４０％、及び／又は
ＳｒＯ成分を０〜４０％、及び／又は
ＢａＯ成分を０〜４０％
の範囲内でさらに含有する上記（１）から（６）のいずれかに記載のガラスセラミックス。
（８）酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、ＳｉＯ２成分、ＧｅＯ２成分、ＴｅＯ２成分、Ｂ２Ｏ３成分、及びＰ２Ｏ５成分からなる群より選択される１種以上の成分を０〜７５％の範囲内でさらに含有する上記（１）から（７）のいずれかに記載のガラスセラミックス。
（９）酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、
Ａｌ２Ｏ３成分を０〜３０％、及び／又は
Ｇａ２Ｏ３成分を０〜２０％、及び／又は
Ｉｎ２Ｏ３成分を０〜１０％、及び／又は
ＳｎＯ成分を０〜１０％、及び／又は
ＺｒＯ２成分を０〜２０％、及び／又は
Ｎｂ２Ｏ５成分を０〜３０％、及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分を０〜３０％、及び／又は
Ａｓ２Ｏ３成分及び／又はＳｂ２Ｏ３成分を合計で０〜５％
の範囲内でさらに含有する上記（１）から（８）のいずれかに記載のガラスセラミックス。
Ａｌ２Ｏ３成分を０〜３０％、及び／又は
Ｇａ２Ｏ３成分を０〜２０％、及び／又は
Ｉｎ２Ｏ３成分を０〜１０％、及び／又は
ＳｎＯ成分を０〜１０％、及び／又は
ＺｒＯ２成分を０〜２０％、及び／又は
Ｎｂ２Ｏ５成分を０〜３０％、及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分を０〜３０％、及び／又は
Ａｓ２Ｏ３成分及び／又はＳｂ２Ｏ３成分を合計で０〜５％
の範囲内でさらに含有する上記（１）から（８）のいずれかに記載のガラスセラミックス。
（１０）酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、Ｌｎ２Ｏ３成分（ここで、ＬｎはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群より選択される１種以上を意味する）を、合計で０〜１０％の範囲内でさらに含有する上記（１）から（９）のいずれかに記載のガラスセラミックス。
（１１）酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、ＭｘＯｙ成分（ここで、ＭはＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉからなる群より選択される１種以上を意味し、ｘ及びｙは、それぞれｘ：ｙ＝２：Ｍの価数、を満たす最小の自然数である。ここで、Ｖの価数は５、Ｃｒの価数は３、Ｍｎの価数は２、Ｆｅの価数は３、Ｃｏの価数は２、Ｎｉの価数は２とする。）を、合計で０〜１０％の範囲内でさらに含有する上記（１）から（１０）のいずれかに記載のガラスセラミックス。
（１２）酸化物換算組成の全質量に対する外割り質量％で、Ｆ、Ｃｌ、及びＢｒからなる群より選択される少なくとも１種以上の成分を２０％以下の範囲内でさらに含有する上記（１）から（１１）のいずれかに記載のガラスセラミックス。
（１３）酸化物換算組成の全質量に対する外割り質量％で、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、及びＰｔからなる群より選択される少なくとも１種の成分を５％以下の範囲内でさらに含有する上記（１）から（１２）のいずれかに記載のガラスセラミックス。
（１４）紫外領域から可視領域までの波長の光を照射した表面と水滴との接触角が３０°以下である上記（１）から（１３）のいずれかに記載のガラスセラミックス。
（１５）ＪＩＳ Ｒ １７０３−２：２００７に基づくメチレンブルーの分解活性指数が３．０ｎｍｏｌ／Ｌ／ｍｉｎ以上である上記（１）から（１４）のいずれかに記載のガラスセラミックス。
（１６）紫外領域から可視領域までの波長の光によって光触媒活性が発現される上記（１）から（１５）のいずれかに記載のガラスセラミックス。
（１７）上記（１）から（１６）のいずれかに記載のガラスセラミックスからなる光触媒。
（１８）粉粒状、又はファイバー状の形態を有する上記（１７）に記載の光触媒。
（１９）上記（１７）又は（１８）に記載の光触媒と、溶媒と、を含有するスラリー状混合物。
（２０）上記（１７）又は（１８）に記載の光触媒を含む光触媒部材。
（２１）上記（１７）又は（１８）に記載の光触媒を含む浄化装置。
（２２）上記（１７）又は（１８）に記載の光触媒を含むフィルタ。
（２３）粉砕ガラスを焼結させてなる焼結体であって、
前記焼結体中に、上記（１）から（１６）のいずれかに記載のガラスセラミックスを含むことを特徴とする焼結体。
前記焼結体中に、上記（１）から（１６）のいずれかに記載のガラスセラミックスを含むことを特徴とする焼結体。
（２４）得られるガラス体が、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、Ｂｉ２Ｏ３成分を５〜９５％の範囲内で含有するように調製された原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、
前記ガラス体を粉砕して粉砕ガラスを作製する粉砕工程と、
前記粉砕ガラスを所望形状の成形体に成形する成形工程と、
前記成形体を加熱するとともに、ガラス中に結晶相を生成させて焼結体を作製する焼結工程と、
を含む方法により製造されるものである上記（２３）に記載の焼結体。
前記ガラス体を粉砕して粉砕ガラスを作製する粉砕工程と、
前記粉砕ガラスを所望形状の成形体に成形する成形工程と、
前記成形体を加熱するとともに、ガラス中に結晶相を生成させて焼結体を作製する焼結工程と、
を含む方法により製造されるものである上記（２３）に記載の焼結体。
（２５）基材と、この基材上に設けられたガラスセラミックス層とを有するガラスセラミックス複合体であって、
前記ガラスセラミックス層が、上記（１）から（１６）のいずれかに記載のガラスセラミックスを含むことを特徴とするガラスセラミックス複合体。
前記ガラスセラミックス層が、上記（１）から（１６）のいずれかに記載のガラスセラミックスを含むことを特徴とするガラスセラミックス複合体。
（２６）上記（１）から（１６）のいずれかに記載のガラスセラミックスの製造方法であって、
原料の混合物を１１５０℃以上の温度に保持して溶融し、その後冷却して固化させる冷却工程を含むガラスセラミックスの製造方法。
原料の混合物を１１５０℃以上の温度に保持して溶融し、その後冷却して固化させる冷却工程を含むガラスセラミックスの製造方法。
（２７）上記（１）から（１６）のいずれかに記載のガラスセラミックスの製造方法であって、
原料を混合してその融液を得る溶融工程と、
前記融液を冷却してガラスを得る冷却工程と、
前記ガラスの温度を結晶化温度領域まで上昇させる再加熱工程と、
前記温度を前記結晶化温度領域内で維持して結晶を生じさせる結晶化工程と、
前記温度を前記結晶化温度領域外まで低下させて前記ガラスセラミックスを得る再冷却工程と、
を有するガラスセラミックスの製造方法。
原料を混合してその融液を得る溶融工程と、
前記融液を冷却してガラスを得る冷却工程と、
前記ガラスの温度を結晶化温度領域まで上昇させる再加熱工程と、
前記温度を前記結晶化温度領域内で維持して結晶を生じさせる結晶化工程と、
前記温度を前記結晶化温度領域外まで低下させて前記ガラスセラミックスを得る再冷却工程と、
を有するガラスセラミックスの製造方法。
(２８)前記結晶化温度領域は、５００℃以上１２００℃以下の範囲内である上記（２７）に記載のガラスセラミックスの製造方法。
（２９）前記ガラスセラミックスに対してドライエッチング及び／又はウェットエッチングを行うエッチング工程をさらに有する上記（２６）から（２８）のいずれかに記載のガラスセラミックスの製造方法。
本発明のガラスセラミックスは、光触媒活性を持つＢｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶等の結晶を含有しており、これらを含む結晶相がその内部および表面に均質に存在しているため、非常に高い光触媒活性と可視光応答性を有する。また、仮に表面が削られても性能の低下が少なく、極めて耐久性に優れたものである。また、本発明のガラスセラミックスは、大きさや形状などを加工する場合の自由度が高く、光触媒機能が要求される様々な物品に利用できる。従って、本発明のガラスセラミックスは、光触媒機能性素材として有用である。
また、本発明のガラスセラミックスの製造方法によれば、原料を溶融して得られる融液の冷却条件を制御することによって、ガラス中に光触媒活性を持つＢｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶等の結晶を析出させることが可能になり、特殊な設備を用いることなく、優れた光触媒活性と可視光応答性を備え、光触媒機能性素材として有用なガラスセラミックスを工業的規模で容易に製造することができる。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［ガラスセラミックス］
本発明のガラスセラミックスは、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、Ｂｉ２Ｏ３成分を５〜９５％含有する。また、本発明のガラスセラミックスは、Ｂｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２ＭｏＯ６結晶、Ｂｉ２Ｍｏ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｍｏ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７結晶、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０結晶、ＢｉＮｂＯ４結晶、Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９結晶、ＢｉＶＯ４結晶、ＬｉＢｉＯ３結晶、ＷＯ３結晶、ＴｉＯ２結晶及びこれらの固溶体からなる群より選択される１種以上の結晶（以下、「光触媒結晶」と総称することがある）を含むことが好ましい。ここで、ガラスセラミックスは、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、結晶化ガラスとも呼ばれる。ガラスセラミックスは、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変化した材料、すなわち、材料中の結晶量（結晶化度）が１００質量％のものも含んでよい。本発明のガラスセラミックスは、結晶化工程の制御により結晶の粒径、析出結晶の種類、結晶化度をコントロールできる。なお、本明細書中において、ガラスセラミックスを構成する各成分の含有量は特に断りがない場合は、全て酸化物換算組成の全物質量に対するモル％で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総物質量を１００モル％として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。
［ガラスセラミックス］
本発明のガラスセラミックスは、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、Ｂｉ２Ｏ３成分を５〜９５％含有する。また、本発明のガラスセラミックスは、Ｂｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２ＭｏＯ６結晶、Ｂｉ２Ｍｏ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｍｏ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７結晶、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０結晶、ＢｉＮｂＯ４結晶、Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９結晶、ＢｉＶＯ４結晶、ＬｉＢｉＯ３結晶、ＷＯ３結晶、ＴｉＯ２結晶及びこれらの固溶体からなる群より選択される１種以上の結晶（以下、「光触媒結晶」と総称することがある）を含むことが好ましい。ここで、ガラスセラミックスは、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、結晶化ガラスとも呼ばれる。ガラスセラミックスは、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変化した材料、すなわち、材料中の結晶量（結晶化度）が１００質量％のものも含んでよい。本発明のガラスセラミックスは、結晶化工程の制御により結晶の粒径、析出結晶の種類、結晶化度をコントロールできる。なお、本明細書中において、ガラスセラミックスを構成する各成分の含有量は特に断りがない場合は、全て酸化物換算組成の全物質量に対するモル％で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総物質量を１００モル％として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。
次に、本発明のガラスセラミックスの成分及び物性について説明する。
Ｂｉ２Ｏ３成分は、Ｂｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２ＭｏＯ６結晶、Ｂｉ２Ｍｏ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｍｏ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７結晶、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０結晶、ＢｉＮｂＯ４結晶、Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９結晶、ＢｉＶＯ４結晶、ＬｉＢｉＯ３結晶、ＷＯ３結晶、ＴｉＯ２結晶又はこれらの固溶体を含む結晶相を生成し、本発明のガラスセラミックスに可視光応答性に優れた光触媒活性を付与するものであり、本発明のガラスセラミックスにおける必須成分である。また、Ｂｉ２Ｏ３成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、ガラス転移温度を下げて、光触媒結晶を生成させやすくするとともに、熱処理温度をより低く抑える作用も有している。しかし、Ｂｉ２Ｏ３成分の含有量が９５％を超えると、ガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出が難しくなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＢｉ２Ｏ３成分の含有量は好ましくは５％、より好ましくは１５％、最も好ましくは２０％を下限とし、９５％、好ましくは９０％、より好ましくは８０％、最も好ましくは７０％を上限とする。Ｂｉ２Ｏ３成分は、原料として例えばＢｉ２Ｏ３等を用いてガラスセラミックスに導入することができる。
Ｂｉ２Ｏ３成分は、Ｂｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２ＭｏＯ６結晶、Ｂｉ２Ｍｏ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｍｏ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７結晶、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０結晶、ＢｉＮｂＯ４結晶、Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９結晶、ＢｉＶＯ４結晶、ＬｉＢｉＯ３結晶、ＷＯ３結晶、ＴｉＯ２結晶又はこれらの固溶体を含む結晶相を生成し、本発明のガラスセラミックスに可視光応答性に優れた光触媒活性を付与するものであり、本発明のガラスセラミックスにおける必須成分である。また、Ｂｉ２Ｏ３成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、ガラス転移温度を下げて、光触媒結晶を生成させやすくするとともに、熱処理温度をより低く抑える作用も有している。しかし、Ｂｉ２Ｏ３成分の含有量が９５％を超えると、ガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出が難しくなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＢｉ２Ｏ３成分の含有量は好ましくは５％、より好ましくは１５％、最も好ましくは２０％を下限とし、９５％、好ましくは９０％、より好ましくは８０％、最も好ましくは７０％を上限とする。Ｂｉ２Ｏ３成分は、原料として例えばＢｉ２Ｏ３等を用いてガラスセラミックスに導入することができる。
ＷＯ３成分は、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２結晶、ＷＯ３結晶等としてガラス中に析出し、ガラスセラミックスに光触媒特性をもたらす成分であり、本発明のガラスセラミックス中に任意に添加できる成分である。Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２結晶、ＷＯ３結晶は、波長４８０ｎｍまでの可視光を吸収して光触媒活性を奏するため、ガラスセラミックスに可視光応答性の光触媒特性を付与する。また、ＷＯ３成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分である。しかし、ＷＯ３成分の含有量が９５％を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＷＯ３成分の含有量は、好ましくは１％、より好ましくは１８％、最も好ましくは２０％を下限とし、好ましくは９５％、より好ましくは８５％、最も好ましくは７０％を上限とする。ＷＯ３成分は、原料として例えばＷＯ３等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。
ＭｏＯ３成分は、Ｂｉ２ＭｏＯ６結晶、Ｂｉ２Ｍｏ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｍｏ３Ｏ１２結晶等としてガラス中に析出し、ガラスセラミックスに光触媒特性をもたらす成分であり、本発明のガラスセラミックス中に任意に添加できる成分である。また、ＭｏＯ３成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分である。しかし、ＭｏＯ３成分の含有量が９５％を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＭｏＯ３成分の含有量は、好ましくは１％、より好ましくは３％、最も好ましくは５％を下限とし、好ましくは９５％、より好ましくは８５％、最も好ましくは７０％を上限とする。ＭｏＯ３成分は、原料として例えばＭｏＯ３等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。
ＴｉＯ２成分は、ガラスを結晶化することにより、ＴｉＯ２結晶、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７結晶、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０結晶、又はリンとの化合物の結晶をガラスから析出させ、特に紫外線領域で強い光触媒活性を示す成分であり、本発明のガラスセラミックス中に任意に添加できる成分である。特に、Ｂｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２ＭｏＯ６結晶、Ｂｉ２Ｍｏ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｍｏ３Ｏ１２結晶又はこれらの固溶体と組み合わせてＴｉＯ２結晶を含有させた場合は、本発明のガラスセラミックスに紫外線から可視光までの幅広い範囲の波長に対する応答性を持つ優れた光触媒活性を付与できる。酸化チタンの結晶型としては、アナターゼ（Ａｎａｔａｓｅ）型、ルチル（Ｒｕｔｉｌｅ）型及びブルッカイト（Ｂｒｏｏｋｉｔｅ）型が知られているが、アナターゼ型およびブルッカイト型が好ましく、特に高い光触媒特性をもつアナターゼ型の酸化チタンを含有することが有利である。また、ＴｉＯ２成分は、Ｐ２Ｏ５成分と組み合わせて含有させることによって、より低い熱処理温度でＴｉＯ２結晶を析出させることが可能になり、光触媒活性の高いアナターゼ型ＴｉＯ２結晶から光触媒活性の低いルチル型への相転位を低減することができる。また、ＴｉＯ２成分は光触媒結晶の核形成剤の役割を果たす効果もあるので、光触媒結晶の析出に寄与する。しかし、ＴｉＯ２成分の含有量が９５％を超えると、ガラス化が非常に難しくなる。従って、ＴｉＯ２成分を添加する場合、酸化物換算組成の全物質量に対するＴｉＯ２成分の含有量は、好ましくは１％、より好ましくは３％、最も好ましくは５％を下限とし、好ましくは９５％、より好ましくは８５％、最も好ましくは７０％を上限とする。ＴｉＯ２成分は、原料として例えばＴｉＯ２等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。
本発明のガラスセラミックスは、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分及びＴｉＯ２成分から選ばれる１種以上の成分を、合計で１〜９５％含有することが好ましい。特に、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分及びＴｉＯ２成分の合計量を１〜９５％にすることで、高い光触媒活性と、紫外光から可視光までの幅広い波長の光に対する応答性が得られる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（ＷＯ３＋ＭｏＯ３＋ＴｉＯ２）は、好ましくは１％、より好ましくは５％、最も好ましくは１０％を下限とし、好ましくは９５％、より好ましくは８５％、最も好ましくは７５％を上限とする。
Ｌｉ２Ｏ成分は、ＬｉＢｉＯ３結晶を含む結晶相を生成し、本発明のガラスセラミックスに可視光応答性に優れた光触媒活性を付与する。また、ガラスの溶融性と安定性を向上させ、熱処理後のガラスセラミックスにひび割れを生じ難くする成分であり、任意に添加できる成分である。また、ガラス転移温度を下げて光触媒結晶を生成させやすくするとともに、熱処理温度をより低く抑える成分である。しかし、Ｌｉ２Ｏ成分の含有量が４０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＬｉ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは４０％、より好ましくは３０％、最も好ましくは２０％を上限とし、ガラスセラミックスに強い光触媒活性を付与するためには含有しないことが望ましい。Ｌｉ２Ｏ成分は、原料として例えばＬｉ２ＣＯ３、ＬｉＮＯ３、ＬｉＦ等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。
Ｎａ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させ、熱処理後のガラスセラミックスにひび割れを生じ難くする成分であり、任意に添加できる成分である。また、ガラス転移温度を下げて光触媒結晶を生成させやすくするとともに、熱処理温度をより低く抑える成分である。しかし、Ｎａ２Ｏ成分の含有量が４０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＮａ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは４０％、より好ましくは３０％、最も好ましくは２０％を上限とし、ガラスセラミックスに強い光触媒活性を付与するためには含有しないことが望ましい。Ｎａ２Ｏ成分は、原料として例えばＮａ２Ｏ、Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＮＯ３、ＮａＦ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２ＳｉＦ６等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。
Ｋ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させ、熱処理後のガラスセラミックスにひび割れを生じ難くする成分であり、任意に添加できる成分である。また、ガラス転移温度を下げて光触媒結晶を生成させやすくするとともに、熱処理温度をより低く抑える成分である。しかし、Ｋ２Ｏ成分の含有量が４０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＫ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは４０％、より好ましくは３０％、最も好ましくは２０％を上限とし、ガラスセラミックスに強い光触媒活性を付与するためには含有しないことが望ましい。Ｋ２Ｏ成分は、原料として例えばＫ２ＣＯ３、ＫＮＯ３、ＫＦ、ＫＨＦ２、Ｋ２ＳｉＦ６等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。
Ｒｂ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させ、熱処理後のガラスセラミックスにひび割れを生じ難くする成分であり、任意に添加できる成分である。また、ガラス転移温度を下げて光触媒結晶を生成させやすくするとともに、熱処理温度をより低く抑える成分である。しかし、Ｒｂ２Ｏ成分の含有量が４０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＲｂ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは４０％、より好ましくは１０％、最も好ましくは５％を上限とし、ガラスセラミックスに強い光触媒活性を付与するためには含有しないことが望ましい。Ｒｂ２Ｏ成分は、原料として例えばＲｂ２ＣＯ３、ＲｂＮＯ３等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。
Ｃｓ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させ、熱処理後のガラスセラミックスにひび割れを生じ難くさせる成分であり、任意に添加できる成分である。また、ガラス転移温度を下げて光触媒結晶を生成させやすくするとともに、熱処理温度をより低く抑える成分である。しかし、Ｃｓ２Ｏ成分の含有量が４０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＣｓ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは４０％、より好ましくは２０％、最も好ましくは１０％を上限とし、ガラスセラミックスに強い光触媒活性を付与するためには含有しないことが望ましい。Ｃｓ２Ｏ成分は、原料として例えばＣｓ２ＣＯ３、ＣｓＮＯ３等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。
本発明のガラスセラミックスは、Ｒｎ２Ｏ（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓからなる群より選択される１種以上）成分の含有量が４０％以下の範囲内であることが好ましい。特に、Ｒｎ２Ｏ成分の合計量を４０％以下にすることで、ガラスの安定性が向上し、光触媒結晶が析出し易くなるため、ガラスセラミックスの触媒活性を確保することができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する、Ｒｎ２Ｏ成分の合計量は、好ましくは４０％、より好ましくは３０％、最も好ましくは２０％を上限とし、ガラスセラミックスに強い光触媒活性を付与するためには含有しないことが望ましい。また、Ｒｎ２Ｏ成分を含有する場合、その効果を発現させるためには、好ましくは０．１％、より好ましくは１％、もっとも好ましくは３％を下限とする。
ＭｇＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。また、ガラス転移温度を下げて光触媒結晶を生成させやすくするとともに、熱処理温度をより低く抑える成分である。しかし、ＭｇＯ成分の含有量が４０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＭｇＯ成分の含有量は、好ましくは４０％、より好ましくは３０％、最も好ましくは２０％を上限とする。ＭｇＯ成分は、原料として例えばＭｇＣＯ３、ＭｇＦ２等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。
ＣａＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。また、ガラス転移温度を下げて光触媒結晶を生成させやすくするとともに、熱処理温度をより低く抑える成分である。しかし、ＣａＯ成分の含有量が４０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＣａＯ成分の含有量は、好ましくは４０％、より好ましくは３０％、最も好ましくは２０％を上限とする。ＣａＯ成分は、原料として例えばＣａＣＯ３、ＣａＦ２等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。
ＳｒＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。また、ガラス転移温度を下げて光触媒結晶を生成させやすくするとともに、熱処理温度をより低く抑える成分である。しかし、ＳｒＯ成分の含有量が４０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＳｒＯ成分の含有量は、好ましくは４０％、より好ましくは３０％、最も好ましくは２０％を上限とする。ＳｒＯ成分は、原料として例えばＳｒ（ＮＯ３）２、ＳｒＦ２等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。
ＢａＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。また、ガラス転移温度を下げて光触媒結晶を生成させやすくするとともに、熱処理温度をより低く抑える成分である。しかし、ＢａＯ成分の含有量が４０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＢａＯ成分の含有量は、好ましくは４０％、より好ましくは３０％、最も好ましくは２０％を上限とする。ＢａＯ成分は、原料として例えばＢａＣＯ３、Ｂａ（ＮＯ３）２、ＢａＦ２等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。
本発明のガラスセラミックスは、ＲＯ（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる群より選択される１種以上）成分の含有量が４０％以下の範囲内であることが好ましい。特に、ＲＯ成分の合計量を４０％以下にすることで、ガラスの安定性が向上し、光触媒結晶が析出し易くなるため、ガラスセラミックスの触媒活性を確保することができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する、ＲＯ成分の合計量は、好ましくは４０％、より好ましくは３０％、最も好ましくは２０％を上限とし、含有しなくても良い。
また、本発明のガラスセラミックスは、ＲＯ（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる群より選択される１種以上）成分及びＲｎ２Ｏ（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上）成分から選ばれる少なくとも１種以上の成分の含有量が４０％以下の範囲内であることが好ましい。特に、ＲＯ成分及びＲｎ２Ｏ成分の合計量を４０％以下にすることで、ガラスの安定性が向上し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が下がり、ひび割れが生じ難く機械的な強度の高いガラスセラミックスがより容易に得られる。一方で、ＲＯ成分及びＲｎ２Ｏ成分の合計量が４０％より多いと、ガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（ＲＯ＋Ｒｎ２Ｏ）は、好ましくは４０％、より好ましくは３０％、最も好ましくは２０％を上限とし、含有しなくても良い。
ＳｉＯ２成分は、ガラスの網目構造を構成し、ガラスの安定性と化学的耐久性を高める成分であるとともに、Ｓｉ４＋イオンが析出した光触媒結晶の近傍に存在し、光触媒活性の向上に寄与する成分である。また、本発明のガラスセラミックス中に任意に添加できる成分である。しかし、ＳｉＯ２成分の含有量が７５％を超えると、ガラスの溶融性が悪くなり、光触媒結晶が析出し難くなる。従って、ＳｉＯ２成分を添加する場合、酸化物換算組成の全物質量に対するＳｉＯ２成分の含有量は、好ましくは７５％、より好ましくは７０％、最も好ましくは６５％を上限とする。ＳｉＯ２成分は、原料として例えばＳｉＯ２、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｎａ２ＳｉＦ６等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。
ＧｅＯ２成分は、上記のＳｉＯ２と相似な働きを有する成分であり、本発明のガラスセラミックス中に任意に添加できる成分である。特に、ＧｅＯ２成分の含有量を７５％以下にすることで、高価なＧｅＯ２成分の使用が抑えられるため、ガラスセラミックスの材料コストを低減することができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＧｅＯ２成分の含有量は、好ましくは７５％、より好ましくは６０％、最も好ましくは５０％を上限とする。ＧｅＯ２成分は、原料として例えばＧｅＯ２等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。
ＴｅＯ２成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、任意に添加できる成分である。また、ガラス転移温度を下げて光触媒結晶を生成させやすくするとともに、熱処理温度をより低く抑える成分である。しかし、ＴｅＯ２成分の含有量が７５％を超えると、ガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出が難しくなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＴｅＯ２成分の含有量は７５％、好ましくは７０％、より好ましくは６０％、最も好ましくは５０％を上限とする。ＴｅＯ２成分は、原料として例えばＴｅＯ２等を用いてガラスセラミックスに導入することができる。
Ｂ２Ｏ３成分は、ガラスの網目構造を構成し、ガラスの安定性を高める成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、その含有量が７５％を超えると、光触媒結晶が析出し難い傾向が強くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＢ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは７５％、より好ましくは６５％、最も好ましくは６０％を上限とする。Ｂ２Ｏ３成分は、原料として例えばＨ３ＢＯ３、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ、ＢＰＯ４等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。
Ｐ２Ｏ５成分は、ガラスの網目構造を構成する成分であり、任意に添加できる成分である。本発明のガラスセラミックスを、Ｐ２Ｏ５成分が網目構造の主成分であるリン酸塩系ガラスにすることにより、より多くのＢｉ２Ｏ３成分をガラスに取り込ませることができる。また、Ｐ２Ｏ５成分を配合することによって、より低い熱処理温度で光触媒結晶を析出させることが可能である。しかし、Ｐ２Ｏ５の含有量が７５％を超えると光触媒結晶が析出し難くなる。従って、Ｐ２Ｏ５成分を添加する場合、酸化物換算組成の全物質量に対するＰ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは７５％、より好ましくは７０％、最も好ましくは６０％を上限とする。Ｐ２Ｏ５成分は、原料として例えばＡｌ（ＰＯ３）３、Ｃａ（ＰＯ３）２、Ｂａ（ＰＯ３）２、ＮａＰＯ３、ＢＰＯ４、Ｈ３ＰＯ４等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。
本発明のガラスセラミックスは、ＳｉＯ２成分、ＧｅＯ２成分、ＴｅＯ２成分、Ｂ２Ｏ３成分及びＰ２Ｏ５成分から選ばれる少なくとも１種以上の成分を７５％以下の範囲内で含有することが好ましい。特に、ＳｉＯ２成分、ＧｅＯ２成分、ＴｅＯ２成分、Ｂ２Ｏ３成分及びＰ２Ｏ５成分の合計量を７５％以下にすることで、ガラスの溶融性、安定性及び化学耐久性が向上するとともに、熱処理後のガラスセラミックスにひび割れが生じ難くなるので、より高い機械強度のガラスセラミックスが簡単に得られる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２＋ＴｅＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５）は、好ましくは７５％、より好ましくは７０％、最も好ましくは６５％を上限とする。なお、これらの成分の合計量が０．５％未満であると、ガラスが得られにくくなるので、０．５％以上の添加が好ましく、１％以上がより好ましく、２％以上が最も好ましい。
Ａｌ２Ｏ３成分は、ガラスの安定性及びガラスセラミックスの化学的耐久性を高め、ガラスからの光触媒結晶の析出を促進し、且つＡｌ３＋イオンが光触媒結晶に固溶して光触媒特性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、その含有量が３０％を超えると、溶解温度が著しく上昇し、ガラス化し難くなる。従って、Ａｌ２Ｏ３成分を添加する場合、酸化物換算組成の全物質量に対するＡｌ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは３０％、より好ましくは２０％、最も好ましくは１５％を上限とする。Ａｌ２Ｏ３成分は、原料として例えばＡｌ２Ｏ３、Ａｌ（ＯＨ）３、ＡｌＦ３等を用いてガラスセラミックスに導入することができる。
Ｇａ２Ｏ３成分は、ガラスの安定性を高め、ガラスからの光触媒結晶の析出を促進し、且つＧａ３＋イオンが光触媒結晶に固溶して光触媒特性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、その含有量が２０％を超えると、溶解温度が著しく上昇し、ガラス化し難くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＧａ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは２０％、より好ましくは１０％、最も好ましくは５％を上限とする。Ｇａ２Ｏ３成分は、原料として例えばＧａ２Ｏ３、ＧａＦ３等を用いてガラスセラミックスに導入することができる。
Ｉｎ２Ｏ３成分は、上記のＡｌ２Ｏ３及びＧａ２Ｏ３と相似な効果がある成分であり、任意に添加できる成分である。Ｉｎ２Ｏ３成分は高価なため、その含有量の上限は１０％にすることが好ましく、５％にすることがより好ましく、３％にすることが最も好ましい。Ｉｎ２Ｏ３成分は、原料として例えばＩｎ２Ｏ３、ＩｎＦ３等を用いてガラスセラミックスに導入することができる。
本発明のガラスセラミックスは、Ａｌ２Ｏ３成分、Ｇａ２Ｏ３成分、及びＩｎ２Ｏ３成分から選ばれる少なくとも１種以上の成分の含有量が３０％以下の範囲内であることが好ましい。特に、これらの成分の合計量を３０％以下にすることで、光触媒結晶がより析出し易くなるため、ガラスセラミックスの光触媒特性のさらなる向上に寄与することができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３＋Ｉｎ２Ｏ３）は、好ましくは３０％、より好ましくは２０％、最も好ましくは１５%を上限とする。なお、Ａｌ２Ｏ３成分、Ｇａ２Ｏ３成分、及びＩｎ２Ｏ３成分は、いずれも含有しなくとも高い光触媒特性を有するガラスセラミックスを得ることは可能であるが、これらの成分の合計量を０．１％以上にすることで、光触媒結晶の析出がさらに促進されるため、ガラスセラミックスの光触媒特性のさらなる向上に寄与することができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３＋Ｉｎ２Ｏ３）は、好ましくは０．１％、より好ましくは１％、最も好ましくは３％を下限とする。
ＳｎＯ成分は、光触媒結晶の析出を促進し、且つ光触媒結晶に固溶して光触媒特性の向上に効果がある成分であり、また、光触媒活性を高める作用のある後述のＡｇやＡｕやＰｔイオンと一緒に添加する場合は還元剤の役割を果たし、間接的に光触媒の活性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、ＳｎＯ成分の含有量が１０％を超えると、ガラスの安定性が悪くなり、光触媒特性も低下し易くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＳｎＯ成分の含有量は、好ましくは１０％、より好ましくは５％、最も好ましくは３％を上限とする。ＳｎＯ成分は、原料として例えばＳｎＯ等を用いてガラスセラミックスに導入することができる。
ＺｒＯ２成分は、ガラスセラミックスの化学的耐久性を高め、光触媒結晶の析出を促進し、且つＺｒ４＋イオンが光触媒結晶に固溶して光触媒特性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、ＺｒＯ２成分の含有量が２０％を超えると、ガラス化し難くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＺｒＯ２成分の含有量は、好ましくは２０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは１０％を上限とする。ＺｒＯ２成分は、原料として例えばＺｒＯ２、ＺｒＦ４等を用いてガラスセラミックスに導入することができる。
本発明のガラスセラミックスは、ＺｒＯ２成分及びＳｎＯ成分から選ばれる少なくとも１種以上の成分の含有量が２０％以下の範囲内であることが好ましい。特に、これらの成分の合計量を２０％以下にすることで、ガラスセラミックスの安定性が確保されるため、良好なガラスセラミックスを形成することができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（ＺｒＯ２＋ＳｎＯ）は、好ましくは２０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは１０％を上限とする。なお、ＺｒＯ２成分及びＳｎＯ成分は、いずれも含有しなくとも高い光触媒特性を有するガラスセラミックスを得ることは可能であるが、これらの成分の合計量を０．１％以上にすることで、ガラスセラミックスの光触媒特性をさらに向上させることができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（ＺｒＯ２＋ＳｎＯ）は、好ましくは０．１％、より好ましくは１％、最も好ましくは３％を下限とする。
Ｎｂ２Ｏ５成分は、ＢｉＮｂＯ４結晶を生成し、本発明のガラスセラミックスに可視光応答性に優れた光触媒活性を付与する。また、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、且つ光触媒結晶に固溶し、又はその近傍に存在することで、光触媒特性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量が３０％を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＮｂ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは３０％、より好ましくは２０％、最も好ましくは１０％を上限とする。Ｎｂ２Ｏ５成分は、原料として例えばＮｂ２Ｏ５等を用いてガラスセラミックスに導入することができる。
Ｔａ２Ｏ５成分は、ガラスの安定性を高める成分であり、且つ光触媒結晶に固溶し、又はその近傍に存在することで、光触媒特性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ｔａ２Ｏ５成分の含有量が３０％を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＴａ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは３０％、より好ましくは２０％、最も好ましくは１０％を上限とする。Ｔａ２Ｏ５成分は、原料として例えばＴａ２Ｏ５等を用いてガラスセラミックスに導入することができる。
本発明のガラスセラミックスは、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５成分から選ばれる少なくとも１種以上の成分の含有量が３０％以下の範囲内であることが好ましい。特に、これらの成分の合計量を３０％以下にすることで、ガラスセラミックスの安定性が確保されるため、良好なガラスセラミックスを形成することができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５）は、好ましくは３０％、より好ましくは２５％、最も好ましくは２０％を上限とする。なお、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５成分はいずれも含有しなくとも高い光触媒特性を有するガラスセラミックスを得ることは可能であるが、これらの成分の合計量を０．１％以上にすることで、ガラスセラミックスの光触媒特性をさらに向上させることができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５）は、好ましくは０．１％、より好ましくは１％、最も好ましくは３％を下限とする。
Ａｓ２Ｏ３成分及び／又はＳｂ２Ｏ３成分は、ガラスを清澄させ、脱泡させる成分であり、また、光触媒活性を高める作用のある後述のＡｇやＡｕやＰｔイオンと一緒に添加する場合は、還元剤の役割を果たすので、間接的に光触媒活性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、これらの成分の含有量が合計で５％を超えると、ガラスの安定性が悪くなり、光触媒特性も低下し易くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＡｓ２Ｏ３成分及び／又はＳｂ２Ｏ３成分の含有量の合計は、好ましくは５％を上限とする。Ａｓ２Ｏ３成分及びＳｂ２Ｏ３成分は、原料として例えばＡｓ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ５、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ５、Ｎａ２Ｈ２Ｓｂ２Ｏ７・５Ｈ２Ｏ等を用いてガラスセラミックスに導入することができる。
Ｌｎ２Ｏ３成分（式中、ＬｎはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群より選択される１種以上とする）は、ガラスセラミックスの化学的耐久性を高める成分であり、且つ光触媒結晶に固溶し、又はその近傍に存在することで、光触媒特性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ｌｎ２Ｏ３成分の含有量の合計が１０％を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する、Ｌｎ２Ｏ３成分の合計量は、好ましくは１０％、より好ましくは５％、最も好ましくは３％を上限とする。Ｌｎ２Ｏ３成分の内、特にＣｅ２Ｏ３成分が光触媒結晶の析出を促進するため、光触媒特性の向上に顕著に寄与する効果がある。Ｌｎ２Ｏ３成分は、原料として例えばＬａ２Ｏ３、Ｌａ（ＮＯ３）３・ＸＨ２Ｏ（Ｘは任意の整数）、Ｇｄ２Ｏ３、ＧｄＦ３、Ｙ２Ｏ３、ＹＦ３、ＣｅＯ２、ＣｅＦ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３等を用いてガラスセラミックスに導入することができる。
ＭｘＯｙ成分（式中、ＭはＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉからなる群より選択される１種以上を意味し、ｘ及びｙはそれぞれｘ：ｙ＝２：Ｍの価数、を満たす最小の自然数とする。ここで、Ｖの価数は５、Ｃｒの価数は３、Ｍｎの価数は２、Ｆｅの価数は３、Ｃｏの価数は２、Ｎｉの価数は２とする。）は、光触媒結晶に固溶するか、又はその近傍に存在することで、光触媒特性の向上に寄与し、且つ一部の波長の可視光を吸収してガラスセラミックスに外観色を付与する成分であり、本発明のガラスセラミックス中の任意成分である。また、上記ＭがＦｅ又はＶである場合は、Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９結晶、ＢｉＶＯ４結晶等を含む結晶相を生成し、本発明のガラスセラミックスに可視光応答性に優れた光触媒活性を付与する。ＭｘＯｙ成分の合計量を１０％以下にすることで、ガラスセラミックスの安定性を高め、ガラスセラミックスの外観の色を容易に調節することができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する、ＭｘＯｙ成分の合計量は、好ましくは１０％、より好ましくは５％を上限とする。また、これらの成分を添加する場合は、好ましくは０．００５％、より好ましくは０．０１％、最も好ましくは３％を下限とする。
なお、ガラスを清澄させ、脱泡させる成分は、上記のＡｓ２Ｏ３成分及びＳｂ２Ｏ３成分に限定されるものではなく、例えばＣｅＯ２成分やＴｅＯ２成分等のような、ガラス製造の分野における公知の清澄剤や脱泡剤、或いはそれらの組み合わせを用いることができる。
本発明のガラスセラミックスには、Ｆ成分、Ｃｌ成分、及びＢｒ成分からなる群より選ばれる少なくとも１種以上の非金属元素成分が含まれていてもよい。これらの成分は、光触媒結晶に固溶し、又はその近傍に存在することで、光触媒特性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、これらの成分の含有量が合計で２０％を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなり、光触媒特性も低下し易くなる。従って、良好な特性を確保するために、酸化物換算組成の全質量に対する非金属元素成分の含有量の外割り質量比の合計は２０％、好ましくは１５％、より好ましくは１０％、最も好ましくは５％を上限とする。これらの非金属元素成分は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物、塩化物、臭化物、硫化物、窒化物、炭化物等の形でガラスセラミックス中に導入するのが好ましい。なお、本明細書における非金属元素成分の含有量は、ガラスセラミックスを構成するカチオン成分全てが電荷の釣り合うだけの酸素と結合した酸化物でできていると仮定し、それら酸化物でできたガラス全体の質量を１００％として、非金属元素成分の質量を質量％で表したもの（酸化物基準の質量に対する外割り質量％）である。非金属元素成分の原料は特に限定されないが、例えば、Ｆ成分の原料としてＺｒＦ４、ＡｌＦ３、ＮａＦ、ＣａＦ２等、Ｃｌ成分の原料としてＮａＣｌ、ＡｇＣｌ等、Ｂｒ成分の原料としてＮａＢｒ等を用いることで、ガラスセラミックス内に導入することができる。なお、これらの原料は、２種以上を組み合わせて添加してもよいし、単独で添加してもよい。
本発明のガラスセラミックスには、Ｃｕ成分、Ａｇ成分、Ａｕ成分、Ｐｄ成分およびＰｔ成分から選ばれる少なくとも１種の金属元素成分が含まれていてもよい。これらの金属元素成分は、光触媒結晶の近傍に存在することで、光触媒活性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、これらの金属元素成分の含有量の合計が５％を超えるとガラスの安定性が著しく悪くなり、光触媒特性がかえって低下し易くなる。従って、酸化物換算組成の全質量に対する上記金属元素成分の含有量の外割り質量比の合計は、好ましくは５％、より好ましくは３％、最も好ましくは１％を上限とする。これらの金属元素成分は、原料として例えばＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ａｇ２Ｏ、ＡｕＣｌ３、ＰｔＣｌ２、ＰｔＣｌ４、Ｈ２ＰｔＣｌ６、ＰｄＣｌ２等を用いてガラスセラミックスに導入することができる。なお、本明細書における金属元素成分の含有量は、ガラスセラミックスを構成するカチオン成分全てが電荷の釣り合うだけの酸素と結合した酸化物でできていると仮定し、それら酸化物でできたガラス全体の質量を１００％として、金属元素成分の質量を質量％で表したもの（酸化物基準の質量に対する外割り質量％）である。
本発明のガラスセラミックスには、上記成分以外の成分をガラスセラミックスの特性を損なわない範囲で必要に応じ、添加することができる。但し、ＰｂＯ等の鉛化合物、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｏｓ、Ｓｅ、Ｈｇの各成分は、近年有害な化学物資として使用を控える傾向にあり、ガラスセラミックスの製造工程のみならず、加工工程、及び製品化後の処分に至るまで環境対策上の措置が必要とされる。従って、環境上の影響を重視する場合には、不可避な混入を除き、これらを実質的に含有しないことが好ましい。これにより、ガラスセラミックスに環境を汚染する物質が実質的に含まれなくなる。そのため、特別な環境対策上の措置を講じなくとも、このガラスセラミックスを製造し、加工し、及び廃棄することができる。
ガラス体の組成は、酸化物換算組成のガラス体全物質量に対するモル％で表されているため直接的に質量％の記載に表せるものではないが、本発明において要求される諸特性を満たす組成物中に存在する各成分の質量％表示による組成は、酸化物換算組成で概ね以下の値をとる。
Ｂｉ２Ｏ３成分 １０〜９９質量％及び／又は
ＷＯ３成分 １〜８５質量％及び／又は
ＭｏＯ３成分 １〜８５質量％及び／又は
ＴｉＯ２成分 １〜８０質量％及び／又は
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜１５質量％及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜３０質量％及び／又は
Ｋ２Ｏ成分 ０〜３０質量％及び／又は
Ｒｂ２Ｏ成分 ０〜２５質量％及び／又は
Ｃｓ２Ｏ成分 ０〜３０質量％及び／又は
ＭｇＯ成分 ０〜２０質量％及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜２５質量％及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜４５質量％及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜４５質量％及び／又は
ＳｉＯ２成分 ０〜５０質量％及び／又は
ＧｅＯ２成分 ０〜４０質量％及び／又は
ＴｅＯ２成分 ０〜２０質量％及び／又は
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜５０質量％及び／又は
Ｐ２Ｏ５成分 ０〜５０質量％及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜３５質量％及び／又は
Ｇａ２Ｏ３成分 ０〜３５質量％及び／又は
Ｉｎ２Ｏ３成分 ０〜１０質量％及び／又は
ＳｎＯ成分 ０〜１５質量％及び／又は
ＺｒＯ２成分 ０〜３０質量％及び／又は
Ｎｂ２Ｏ５成分 ０〜６０質量％及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分 ０〜７０質量％及び／又は
Ａｓ２Ｏ３成分及びＳｂ２Ｏ３成分 合計で０〜１０質量％
Ｌｎ２Ｏ３成分 合計で０〜５０質量％及び／又は
ＭｘＯｙ成分 合計で０〜２０質量％及び／又は
さらに、
前記酸化物換算組成のガラス体全質量１００％に対して、
Ｆ成分、Ｃｌ成分、及びＢｒ成分からなる群より選ばれる少なくとも１種以上の非金属元素成分 ０〜１０質量％及び／又は
Ｃｕ成分、Ａｇ成分、Ａｕ成分、Ｐｄ成分、及びＰｔ成分からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素成分 ０〜１０質量％。
Ｂｉ２Ｏ３成分 １０〜９９質量％及び／又は
ＷＯ３成分 １〜８５質量％及び／又は
ＭｏＯ３成分 １〜８５質量％及び／又は
ＴｉＯ２成分 １〜８０質量％及び／又は
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜１５質量％及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜３０質量％及び／又は
Ｋ２Ｏ成分 ０〜３０質量％及び／又は
Ｒｂ２Ｏ成分 ０〜２５質量％及び／又は
Ｃｓ２Ｏ成分 ０〜３０質量％及び／又は
ＭｇＯ成分 ０〜２０質量％及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜２５質量％及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜４５質量％及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜４５質量％及び／又は
ＳｉＯ２成分 ０〜５０質量％及び／又は
ＧｅＯ２成分 ０〜４０質量％及び／又は
ＴｅＯ２成分 ０〜２０質量％及び／又は
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜５０質量％及び／又は
Ｐ２Ｏ５成分 ０〜５０質量％及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜３５質量％及び／又は
Ｇａ２Ｏ３成分 ０〜３５質量％及び／又は
Ｉｎ２Ｏ３成分 ０〜１０質量％及び／又は
ＳｎＯ成分 ０〜１５質量％及び／又は
ＺｒＯ２成分 ０〜３０質量％及び／又は
Ｎｂ２Ｏ５成分 ０〜６０質量％及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分 ０〜７０質量％及び／又は
Ａｓ２Ｏ３成分及びＳｂ２Ｏ３成分 合計で０〜１０質量％
Ｌｎ２Ｏ３成分 合計で０〜５０質量％及び／又は
ＭｘＯｙ成分 合計で０〜２０質量％及び／又は
さらに、
前記酸化物換算組成のガラス体全質量１００％に対して、
Ｆ成分、Ｃｌ成分、及びＢｒ成分からなる群より選ばれる少なくとも１種以上の非金属元素成分 ０〜１０質量％及び／又は
Ｃｕ成分、Ａｇ成分、Ａｕ成分、Ｐｄ成分、及びＰｔ成分からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素成分 ０〜１０質量％。
上記の条件を満たす限りにおいて、原料組成物は、ガラス形成酸化物等を含む非ガラス原料（通常、粉体であり、「バッチ」と称される）であっても、非ガラス体がガラス化されたガラス原料（通常、破砕物であり、「カレット」と称される）であってもよい。
本発明のガラスセラミックスは、結晶状態のＢｉ２Ｏ３、Ｂｉ２ＷＯ６、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２、Ｂｉ２ＭｏＯ６、Ｂｉ２Ｍｏ２Ｏ９、Ｂｉ２Ｍｏ３Ｏ１２、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０、ＢｉＮｂＯ４、Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９、ＢｉＶＯ４、ＬｉＢｉＯ３及びこれらの固溶体からなる群より選択される１種以上を含有することが好ましい。
さらに、本発明のガラスセラミックスは、ＷＯ３結晶又はＴｉＯ２結晶を含有することが好ましい。
本発明のガラスセラミックスは、紫外領域から可視領域までの波長の光によって触媒活性が発現されることが好ましい。ここで、本発明でいう紫外領域の波長の光は、波長が可視光線より短く軟Ｘ線よりも長い不可視光線の電磁波のことであり、その波長はおよそ１０〜４００ｎｍの範囲にある。また、本発明でいう可視領域の波長の光は、電磁波のうち、ヒトの目で見える波長の電磁波のことであり、その波長はおよそ４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲にある。これら紫外領域から可視領域までのいずれかの波長の光、またはそれらが複合した波長の光がガラスセラミックスの表面に照射されたときに触媒活性が発現されることにより、ガラスセラミックスの表面に付着した汚れ物質や細菌等が酸化又は還元反応により分解されるため、ガラスセラミックスを防汚用途や抗菌用途等に用いることができる。なお、ＴｉＯ２結晶は紫外線の照射に対して高い触媒効果を示す一方で、可視光に対する応答性は紫外線に対する応答性より低いが、Ｂｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２ＭｏＯ６結晶、Ｂｉ２Ｍｏ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｍｏ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７結晶、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０結晶、ＢｉＮｂＯ４結晶、Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９結晶、ＢｉＶＯ４結晶、ＬｉＢｉＯ３結晶、ＷＯ３結晶等が可視光に対して優れた応答性を示すため、これらとＴｉＯ２結晶を含有する場合に、紫外線から可視光線までの幅広い波長の光に対して特に優れた応答性を有するガラスセラミックスを得ることができる。
また、本発明の結晶化ガラスは、紫外領域から可視領域までの波長の光を照射した表面と水滴との接触角が３０°以下であることが好ましい。これにより、結晶化ガラスの表面が親水性を呈し、セルフクリーニング作用を有するため、結晶化ガラスの表面を水で容易に洗浄することができ、汚れによる光触媒特性の低下を抑制することができる。光を照射した結晶化ガラス表面と水滴との接触角は、３０°以下が好ましく、２５°以下がより好ましく、２０°以下が最も好ましい。
さらに、本発明のガラスセラミックスは、ＪＩＳ Ｒ １７０３−２：２００７に基づくメチレンブルーの分解活性指数が３．０ｎｍｏｌ／Ｌ／ｍｉｎ以上であることが好ましい。光触媒には紫外線があたると強力な酸化力を生じ、触れた有機物を二酸化炭素や水に分解する性能がある。これを酸化分解性能と呼び、以下のようなセルフクリーニング性能試験により性能評価することができる。まず、試験片に、有機色素（メチレンブルー）を溶かした水を接触させ、分光光度計で初期の吸光度（光が吸収される度合い）を測る。一定時間紫外線を照射し、吸光度の測定を行う操作を繰り返す。光触媒により色素が分解されるため、溶液は徐々に濃度が下がり透明となり、吸光度は下がる。この濃度の経時変化から色素の分解速度が算出でき、それが試験片のセルフクリーニング性能（酸化分解性能）の指標となる。
［ガラスセラミックスの製造方法］
次に、本発明のガラスセラミックスの製造方法について、代表的な製造方法（以下、「代表的製法例」と記す）を例示することにより説明する。ただし、本発明のガラスセラミックスの製造方法は、以下の代表的製法例に限定されるものではない。
次に、本発明のガラスセラミックスの製造方法について、代表的な製造方法（以下、「代表的製法例」と記す）を例示することにより説明する。ただし、本発明のガラスセラミックスの製造方法は、以下の代表的製法例に限定されるものではない。
＜代表的製法例＞
本発明の代表的製法例のガラスセラミックスの製造方法は、原料を混合してその融液を得る溶融工程と、前記融液を冷却してガラスを得る冷却工程と、前記ガラスの温度を結晶化温度領域まで上昇させる再加熱工程と、前記温度を前記結晶化温度領域内で維持して結晶を生じさせる結晶化工程と、前記温度を前記結晶化温度領域外まで低下させてガラスセラミックスを得る再冷却工程と、を有することができる。
本発明の代表的製法例のガラスセラミックスの製造方法は、原料を混合してその融液を得る溶融工程と、前記融液を冷却してガラスを得る冷却工程と、前記ガラスの温度を結晶化温度領域まで上昇させる再加熱工程と、前記温度を前記結晶化温度領域内で維持して結晶を生じさせる結晶化工程と、前記温度を前記結晶化温度領域外まで低下させてガラスセラミックスを得る再冷却工程と、を有することができる。
（溶融工程）
溶融工程は、上述の組成を有する原料を混合し、その融液を得る工程である。より具体的には、ガラスセラミックスの各成分が所定の含有量の範囲内になるように原料を調合し、均一に混合してから、１１５０℃以上の温度に保持して溶融して融液を作製する。ここで、保持温度は、混合する原料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１２５０℃以上が好ましく、１３００℃以上がより好ましい。原料組成物には、得られるガラス体が、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、Ｂｉ２Ｏ３成分を５〜９５％含有するように調製されたものを用いる。
溶融工程は、上述の組成を有する原料を混合し、その融液を得る工程である。より具体的には、ガラスセラミックスの各成分が所定の含有量の範囲内になるように原料を調合し、均一に混合してから、１１５０℃以上の温度に保持して溶融して融液を作製する。ここで、保持温度は、混合する原料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１２５０℃以上が好ましく、１３００℃以上がより好ましい。原料組成物には、得られるガラス体が、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、Ｂｉ２Ｏ３成分を５〜９５％含有するように調製されたものを用いる。
（冷却工程）
冷却工程は、溶融工程で得られた融液を冷却してガラス化することで、ガラスを作製する工程である。具体的には、融液を流出して適宜冷却することで、ガラス化されたガラス体を形成する。ここで、ガラス化の条件は特に限定されるものではなく、原料の組成及び量等に応じて適宜設定されてよい。また、本工程で得られるガラス体の形状は特に限定されず、板状、粒状等であってよいが、ガラス体を迅速且つ大量に作製できる点では、板状であることが好ましい。
冷却工程は、溶融工程で得られた融液を冷却してガラス化することで、ガラスを作製する工程である。具体的には、融液を流出して適宜冷却することで、ガラス化されたガラス体を形成する。ここで、ガラス化の条件は特に限定されるものではなく、原料の組成及び量等に応じて適宜設定されてよい。また、本工程で得られるガラス体の形状は特に限定されず、板状、粒状等であってよいが、ガラス体を迅速且つ大量に作製できる点では、板状であることが好ましい。
（再加熱工程）
再加熱工程は、冷却工程で得られたガラスの温度を結晶化温度領域まで上昇させる工程である。この工程では、昇温速度及び温度が結晶相の形成や結晶サイズに大きな影響を及ぼすので、これらを精密に制御することが重要である。
再加熱工程は、冷却工程で得られたガラスの温度を結晶化温度領域まで上昇させる工程である。この工程では、昇温速度及び温度が結晶相の形成や結晶サイズに大きな影響を及ぼすので、これらを精密に制御することが重要である。
（結晶化工程）
結晶化工程は、結晶化温度領域で所定の時間保持することにより、光触媒結晶を生成させる工程である。この結晶化工程で結晶化温度領域に所定時間保持することにより、ナノからミクロン単位までの所望のサイズを有するＢｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶等の光触媒結晶をガラス体の内部に均一に分散させて形成できる。結晶化温度領域は、例えばガラス転移温度を超える温度領域である。ガラス転移温度はガラス組成ごとに異なるため、ガラス転移温度に応じて結晶化温度を設定することが好ましい。好ましい結晶化温度領域の下限は５００℃であり、より好ましくは５２０℃であり、最も好ましくは５６０℃である。他方、結晶化温度が高くなり過ぎると、目的以外の未知相が析出する傾向が強くなり、光触媒特性が消失し易くなるので、結晶化温度領域の上限は１２００℃が好ましく、１１００℃がより好ましく、１０００℃が最も好ましい。この工程では、昇温速度及び温度が結晶のサイズに大きな影響を及ぼすので、組成や熱処理温度に応じて適切に制御することが重要である。また、結晶化のための熱処理時間は、ガラスの組成や熱処理温度などに応じて結晶をある程度まで成長させ、かつ十分な量の結晶を析出させ得る条件で設定する必要がある。熱処理時間は、結晶化温度によって様々な範囲で設定できる。昇温速度を遅くすれば、熱処理温度まで加熱するだけでいい場合もあるが、目安としては高い温度の場合は短く、低い温度の場合は、長く設定することが好ましい。結晶化過程は、１段階の熱処理過程を経ても良く、２段階以上の熱処理過程を経ても良い。
結晶化工程は、結晶化温度領域で所定の時間保持することにより、光触媒結晶を生成させる工程である。この結晶化工程で結晶化温度領域に所定時間保持することにより、ナノからミクロン単位までの所望のサイズを有するＢｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶等の光触媒結晶をガラス体の内部に均一に分散させて形成できる。結晶化温度領域は、例えばガラス転移温度を超える温度領域である。ガラス転移温度はガラス組成ごとに異なるため、ガラス転移温度に応じて結晶化温度を設定することが好ましい。好ましい結晶化温度領域の下限は５００℃であり、より好ましくは５２０℃であり、最も好ましくは５６０℃である。他方、結晶化温度が高くなり過ぎると、目的以外の未知相が析出する傾向が強くなり、光触媒特性が消失し易くなるので、結晶化温度領域の上限は１２００℃が好ましく、１１００℃がより好ましく、１０００℃が最も好ましい。この工程では、昇温速度及び温度が結晶のサイズに大きな影響を及ぼすので、組成や熱処理温度に応じて適切に制御することが重要である。また、結晶化のための熱処理時間は、ガラスの組成や熱処理温度などに応じて結晶をある程度まで成長させ、かつ十分な量の結晶を析出させ得る条件で設定する必要がある。熱処理時間は、結晶化温度によって様々な範囲で設定できる。昇温速度を遅くすれば、熱処理温度まで加熱するだけでいい場合もあるが、目安としては高い温度の場合は短く、低い温度の場合は、長く設定することが好ましい。結晶化過程は、１段階の熱処理過程を経ても良く、２段階以上の熱処理過程を経ても良い。
（再冷却工程）
再冷却工程は、結晶化が完了した後、温度を結晶化温度領域外まで低下させて光触媒結晶を含む結晶相を有する結晶分散ガラスを得る工程である。
再冷却工程は、結晶化が完了した後、温度を結晶化温度領域外まで低下させて光触媒結晶を含む結晶相を有する結晶分散ガラスを得る工程である。
なお、上記のガラス化のための冷却工程及び再加熱工程を経由せず、溶融工程から冷却速度を制御しながら溶融液を冷却していき、固化させるまでの冷却の過程で結晶化温度領域を所定の時間通過させることで、溶融液から直接光触媒結晶を析出させ、目的のガラスセラミックスを作製することも可能である。
（エッチング工程）
結晶が生じた後のガラスセラミックスは、そのままの状態、または研磨などの機械的な加工を施した状態で高い光触媒特性を奏することが可能であるが、このガラスセラミックスに対してエッチングを行うことにより、結晶相の周りのガラス相が取り除かれ、表面に露出する結晶相の比表面積が大きくなるため、ガラスセラミックスの光触媒特性をより高めることが可能である。また、エッチング工程に用いる溶液やエッチング時間をコントロールすることにより、Ｂｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶等の光触媒結晶を含む結晶相が残る多孔質体を得ることが可能である。ここで、エッチングの方法としては、例えば、ドライエッチング、溶液への浸漬によるウェットエッチング、およびこれらの組み合わせなどの方法が挙げられる。浸漬に使用される酸性もしくはアルカリ性の溶液は、ガラスセラミックスの表面を腐食できれば特に限定されず、例えばフッ素又は塩素を含む酸（フッ化水素酸、塩酸）であってよい。なお、このエッチング工程は、フッ化水素ガス、塩化水素ガス、フッ化水素酸、塩酸等を、ガラスセラミックスの表面に吹き付けることで行ってよい。
結晶が生じた後のガラスセラミックスは、そのままの状態、または研磨などの機械的な加工を施した状態で高い光触媒特性を奏することが可能であるが、このガラスセラミックスに対してエッチングを行うことにより、結晶相の周りのガラス相が取り除かれ、表面に露出する結晶相の比表面積が大きくなるため、ガラスセラミックスの光触媒特性をより高めることが可能である。また、エッチング工程に用いる溶液やエッチング時間をコントロールすることにより、Ｂｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶等の光触媒結晶を含む結晶相が残る多孔質体を得ることが可能である。ここで、エッチングの方法としては、例えば、ドライエッチング、溶液への浸漬によるウェットエッチング、およびこれらの組み合わせなどの方法が挙げられる。浸漬に使用される酸性もしくはアルカリ性の溶液は、ガラスセラミックスの表面を腐食できれば特に限定されず、例えばフッ素又は塩素を含む酸（フッ化水素酸、塩酸）であってよい。なお、このエッチング工程は、フッ化水素ガス、塩化水素ガス、フッ化水素酸、塩酸等を、ガラスセラミックスの表面に吹き付けることで行ってよい。
上記代表的製法例では、必要に応じて成形工程を設けてガラスもしくはガラスセラミックスを任意の形状に加工することができる。
以上のように、本発明のガラスセラミックスは、その内部および表面に光触媒結晶を含む結晶相が均質に析出しているため、非常に強い光触媒活性と可視光応答性を有するとともに、耐久性にも優れている。従って、基材の表面にのみ光触媒層が設けられている従来技術の光触媒機能性部材のように、光触媒層が剥離して光触媒活性が失われる、ということがない。また、仮に表面が削られても内部に存在する光触媒結晶を含む結晶相が露出して光触媒活性が維持される。また、本発明のガラスセラミックスは、溶融ガラスの形態から製造できるので、大きさや形状などを加工する場合の自由度が高く、光触媒機能が要求される様々な物品に加工できる。
また、本発明のガラスセラミックスの製造方法によれば、原料の配合組成と温度制御によって光触媒結晶を含む結晶相を生成させることができるため、光触媒技術における大きな課題であった結晶粒子の微細化に要する手間が不要になり、優れた光触媒活性を有するガラスセラミックスを工業的規模で容易に製造することができる。
［光触媒］
以上のようにして製造されるガラスセラミックスは、そのまま、あるいは任意の形状に加工して光触媒として用いることができる。ここで「光触媒」は、例えば、バルクの状態、粉末状などその形状は問わない。また、光触媒は、紫外線や可視光等の光によって有機物を分解する作用と、水に対する接触角を小さくして親水性を付与する作用と、のいずれか片方又は両方の活性を有するものであればよい。この光触媒は、例えば光触媒材料、光触媒部材（例えば水の浄化材、空気浄化材など）、親水性材料、親水性部材（例えば窓、ミラー、パネル、タイルなど）等として利用できる。特に、本発明の光触媒はガラスセラミックスからなるため、光触媒層が基材から剥離することがなく極めて優れた耐久性を備えている。そのため、本発明の光触媒は、上記用途の中でも、水の浄化材、空気浄化材としての用途に最適なものである。
以上のようにして製造されるガラスセラミックスは、そのまま、あるいは任意の形状に加工して光触媒として用いることができる。ここで「光触媒」は、例えば、バルクの状態、粉末状などその形状は問わない。また、光触媒は、紫外線や可視光等の光によって有機物を分解する作用と、水に対する接触角を小さくして親水性を付与する作用と、のいずれか片方又は両方の活性を有するものであればよい。この光触媒は、例えば光触媒材料、光触媒部材（例えば水の浄化材、空気浄化材など）、親水性材料、親水性部材（例えば窓、ミラー、パネル、タイルなど）等として利用できる。特に、本発明の光触媒はガラスセラミックスからなるため、光触媒層が基材から剥離することがなく極めて優れた耐久性を備えている。そのため、本発明の光触媒は、上記用途の中でも、水の浄化材、空気浄化材としての用途に最適なものである。
［ガラスセラミックス成形体］
以上のようにして製造されるガラスセラミックスは、例えば板状、粉状などの任意の形状に成形することにより、光触媒機能性のガラスセラミックス成形体として様々な機械、装置、器具類等の用途に利用できる。特に、タイル、窓枠、建材等の用途に用いることが好ましい。これにより、ガラスセラミックス成形体の表面に光触媒機能が奏され、ガラスセラミックス成形体の表面に付着した菌類が殺菌されるため、これらの用途に用いたときに表面を衛生的に保つことができる。また、ガラスセラミックス成形体の表面は親水性を持つため、これらの用途に用いたときにガラスセラミックス成形体の表面に付着した汚れを雨滴等で容易に洗い流すことができる。
以上のようにして製造されるガラスセラミックスは、例えば板状、粉状などの任意の形状に成形することにより、光触媒機能性のガラスセラミックス成形体として様々な機械、装置、器具類等の用途に利用できる。特に、タイル、窓枠、建材等の用途に用いることが好ましい。これにより、ガラスセラミックス成形体の表面に光触媒機能が奏され、ガラスセラミックス成形体の表面に付着した菌類が殺菌されるため、これらの用途に用いたときに表面を衛生的に保つことができる。また、ガラスセラミックス成形体の表面は親水性を持つため、これらの用途に用いたときにガラスセラミックス成形体の表面に付着した汚れを雨滴等で容易に洗い流すことができる。
また、本発明のガラスセラミックス成形体は、用途に応じて、種々の形態に加工することができる。特に、例えばガラスビーズやガラス繊維（ガラスファイバー）の形態を採用することにより、光触媒結晶の露出面積が増えるため、ガラスセラミックス成形体の光触媒活性をより高めることができる。以下、ガラスセラミックスの代表的な実施形態として、粉粒体、ガラスセラミックス繊維、スラリー状混合物、ガラスセラミックス焼結体、ガラスセラミックス複合体等を例に挙げて説明する。
［ガラス粉粒体］
本発明に係るガラス粉粒体は、ガラス内に光触媒特性を有する光触媒結晶を含む結晶相を含有するか、あるいは、加熱されることにより、ガラス内に前記結晶相を生成させ得るものである。この結晶相はガラス粉粒体を構成する非晶質のガラスの内部及び表面に均一に分散して存在し、又は生成する。ガラス粉粒体は、後述するガラスセラミックス焼結体及びガラスセラミックス複合体の製造にも使用できる。
本発明に係るガラス粉粒体は、ガラス内に光触媒特性を有する光触媒結晶を含む結晶相を含有するか、あるいは、加熱されることにより、ガラス内に前記結晶相を生成させ得るものである。この結晶相はガラス粉粒体を構成する非晶質のガラスの内部及び表面に均一に分散して存在し、又は生成する。ガラス粉粒体は、後述するガラスセラミックス焼結体及びガラスセラミックス複合体の製造にも使用できる。
「ガラス粉粒体」が光触媒結晶を含む場合は、ガラス粉粒体は光触媒特性を有している。このようなガラス粉粒体は、原料組成物から得られたガラス体を粉砕した後結晶化させるか、あるいは原料組成物から得られたガラス体を熱処理して結晶化させた後に粉砕することにより得られる。本明細書では、このように結晶を含むガラス粉粒体を「ガラスセラミックス粉粒体」と記すことがある。一方、「ガラス粉粒体」が光触媒結晶を含まない場合は、ガラス粉粒体は光触媒特性を有しておらず、ガラス粉粒体を加熱することにより、結晶相を析出させることができる。本明細書では、このように、熱処理によって光触媒特性を有する結晶を生成させることができるガラス粉粒体を「未結晶化ガラス粉粒体」と記すことがある。単にガラス粉粒体というときは、「ガラスセラミックス粉粒体」と「未結晶化ガラス粉粒体」の両方を含む意味で用いる。
次に、本発明のガラスセラミックス粉粒体と未結晶化ガラス粉粒体の製造方法について、別々に説明する。なお、本発明のガラス粉粒体の製造方法は、以下に説明する工程以外の任意の工程を含むことができる。
（１）ガラスセラミックス粉粒体の製造方法
ガラスセラミックス粉粒体は、特に限定されるものではないが、以下の２通りの方法で製造することができる。
ガラスセラミックス粉粒体は、特に限定されるものではないが、以下の２通りの方法で製造することができる。
製造方法Ａ１：
この製造方法Ａ１は、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、ガラス体に熱処理を施し、ガラスセラミックスを作製する結晶化工程と、ガラスセラミックスを粉砕してガラスセラミックス粉粒体を作製する粉砕工程と、を有することができる。
この製造方法Ａ１は、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、ガラス体に熱処理を施し、ガラスセラミックスを作製する結晶化工程と、ガラスセラミックスを粉砕してガラスセラミックス粉粒体を作製する粉砕工程と、を有することができる。
（ガラス化工程）
ガラス化工程では、所定の原料組成物を溶融し、固化させてガラス化することで、ガラス体を作製する。ガラス化工程は、上記代表的製法例の溶融工程及び冷却工程に準じて行うことができる。
ガラス化工程では、所定の原料組成物を溶融し、固化させてガラス化することで、ガラス体を作製する。ガラス化工程は、上記代表的製法例の溶融工程及び冷却工程に準じて行うことができる。
（結晶化工程）
結晶化工程では、ガラス体に熱処理を施し、ガラスセラミックスを作製する。結晶化工程により、ガラス体の内部及び表面に光触媒結晶を含む結晶相が析出するため、後で、ガラス粉粒体中に光触媒結晶を含む結晶相を確実に含有させることができる。熱処理の条件（温度、時間）は、ガラス体の組成、必要とされる結晶化の程度等に応じて、適宜設定することができる。結晶化工程は、上記代表的製法例と同様の条件で実施できる。
結晶化工程では、ガラス体に熱処理を施し、ガラスセラミックスを作製する。結晶化工程により、ガラス体の内部及び表面に光触媒結晶を含む結晶相が析出するため、後で、ガラス粉粒体中に光触媒結晶を含む結晶相を確実に含有させることができる。熱処理の条件（温度、時間）は、ガラス体の組成、必要とされる結晶化の程度等に応じて、適宜設定することができる。結晶化工程は、上記代表的製法例と同様の条件で実施できる。
（粉砕工程）
粉砕工程では、ガラスセラミックスを粉砕してガラスセラミックス粉粒体を作製する。なお、ガラスセラミックスの粉砕方法は、特に限定されないが、例えばボールミル、ジェットミル等を用いて行うことができる。また、目的とする粒径になるまで、粉砕機の種類を変えながら粉砕工程を行うことも可能である。
粉砕工程では、ガラスセラミックスを粉砕してガラスセラミックス粉粒体を作製する。なお、ガラスセラミックスの粉砕方法は、特に限定されないが、例えばボールミル、ジェットミル等を用いて行うことができる。また、目的とする粒径になるまで、粉砕機の種類を変えながら粉砕工程を行うことも可能である。
製造方法Ａ２：
製造方法Ａ２は、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、ガラス体を粉砕して未結晶化ガラス粉粒体を作製する粉砕工程と、未結晶化ガラス粉粒体に熱処理を施し、ガラスセラミックス粉粒体を作製する結晶化工程と、を有することができる。
製造方法Ａ２は、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、ガラス体を粉砕して未結晶化ガラス粉粒体を作製する粉砕工程と、未結晶化ガラス粉粒体に熱処理を施し、ガラスセラミックス粉粒体を作製する結晶化工程と、を有することができる。
（ガラス化工程）
ガラス化工程は、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製する。このガラス化工程は、製法方法Ａ１のガラス化工程と同様に上記代表的製法例の溶融工程及び冷却工程に準じて行うことができる。
ガラス化工程は、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製する。このガラス化工程は、製法方法Ａ１のガラス化工程と同様に上記代表的製法例の溶融工程及び冷却工程に準じて行うことができる。
（粉砕工程）
粉砕工程では、ガラス体を粉砕して未結晶化ガラス粉粒体を作製する。この粉砕工程は、結晶化されていないガラス体を粉砕して未結晶化ガラス粉粒体を作製することを除き、製法方法Ａ１における粉砕工程と同様に実施できる。
粉砕工程では、ガラス体を粉砕して未結晶化ガラス粉粒体を作製する。この粉砕工程は、結晶化されていないガラス体を粉砕して未結晶化ガラス粉粒体を作製することを除き、製法方法Ａ１における粉砕工程と同様に実施できる。
（結晶化工程）
結晶化工程では、未結晶化ガラス粉粒体に熱処理を施し、ガラスセラミックス粉粒体を作製する。結晶化工程により、ガラスセラミックスの内部及び表面に光触媒結晶を含む結晶相が析出する。この結晶化工程における熱処理の条件（温度、時間）は、ガラス体に代えて未結晶化ガラス粉粒体に熱処理を行う点を除き、製法方法Ａ１における結晶化工程と同様に実施できる。
結晶化工程では、未結晶化ガラス粉粒体に熱処理を施し、ガラスセラミックス粉粒体を作製する。結晶化工程により、ガラスセラミックスの内部及び表面に光触媒結晶を含む結晶相が析出する。この結晶化工程における熱処理の条件（温度、時間）は、ガラス体に代えて未結晶化ガラス粉粒体に熱処理を行う点を除き、製法方法Ａ１における結晶化工程と同様に実施できる。
（２）未結晶化ガラス粉粒体の製造方法
製造方法Ａ３：
未結晶化ガラス粉粒体の製造方法は、特に限定されるものではないが、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、ガラス体を粉砕して未結晶化ガラス粉粒体を作製する粉砕工程と、を有することができる。つまり、ガラスセラミックス粉粒体の製造方法Ａ２における結晶化工程を除くこと以外は、上記製造方法Ａ２と同様に実施できる。これにより、光触媒特性を有する結晶を含有しないが、後の加熱によって該結晶を生成し得る未結晶化ガラス粉粒体を製造できる。
製造方法Ａ３：
未結晶化ガラス粉粒体の製造方法は、特に限定されるものではないが、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、ガラス体を粉砕して未結晶化ガラス粉粒体を作製する粉砕工程と、を有することができる。つまり、ガラスセラミックス粉粒体の製造方法Ａ２における結晶化工程を除くこと以外は、上記製造方法Ａ２と同様に実施できる。これにより、光触媒特性を有する結晶を含有しないが、後の加熱によって該結晶を生成し得る未結晶化ガラス粉粒体を製造できる。
なお、未結晶化ガラス粉粒体を加熱して結晶を生成させる際の熱処理の方法は、ガラスセラミックス粉粒体の製造方法で説明した上記結晶化工程と同様に実施できる。ただし、任意の基材に塗布するなどして担持させている場合は、基材の耐熱温度に応じて熱処理温度を調節することが好ましい。
（添加工程）
本発明の製造方法Ａ１〜Ａ３は、ガラス粉粒体に任意の成分を混合することにより、当該成分を増量させる添加工程を含むことができる。この工程は、製造方法Ａ１〜Ａ３において粉砕工程の後に行うことが好ましく、後から熱処理（結晶化工程）を行う製造方法Ａ２において熱処理（結晶化工程）の前に行うことが最も好ましい。添加工程でガラス粉粒体に添加する成分としては、特に制限はないが、ガラス粉粒体の段階で増量させることによって当該成分の機能を増強させ得る成分や、ガラス化が難しくなるために溶融ガラスの原料組成物には少量しか配合できない成分などを混合することが好ましい。なお、本明細書では、本工程でガラス粉粒体に他の成分を混合した後の状態を「粉粒混合物」と総称することがある。添加工程を行った場合は、添加工程以降に行われる各工程において、添加工程を行わない場合の「ガラス粉粒体」を「粉粒混合物」に置き換える以外は同様に実施できる。
本発明の製造方法Ａ１〜Ａ３は、ガラス粉粒体に任意の成分を混合することにより、当該成分を増量させる添加工程を含むことができる。この工程は、製造方法Ａ１〜Ａ３において粉砕工程の後に行うことが好ましく、後から熱処理（結晶化工程）を行う製造方法Ａ２において熱処理（結晶化工程）の前に行うことが最も好ましい。添加工程でガラス粉粒体に添加する成分としては、特に制限はないが、ガラス粉粒体の段階で増量させることによって当該成分の機能を増強させ得る成分や、ガラス化が難しくなるために溶融ガラスの原料組成物には少量しか配合できない成分などを混合することが好ましい。なお、本明細書では、本工程でガラス粉粒体に他の成分を混合した後の状態を「粉粒混合物」と総称することがある。添加工程を行った場合は、添加工程以降に行われる各工程において、添加工程を行わない場合の「ガラス粉粒体」を「粉粒混合物」に置き換える以外は同様に実施できる。
（光触媒結晶の添加）
本発明の製造方法Ａ１〜Ａ３は、ガラス粉粒体に光触媒結晶を添加して粉粒混合物を作製する添加工程を有してもよい。本発明方法では、光触媒結晶を混合しなくても、ガラス体から光触媒結晶を含む結晶相を生成することができる。しかし、既に結晶状態の光触媒結晶をガラス粉粒体に添加することで、結晶の量を増加させ、光触媒結晶を豊富に含有し、光触媒機能が増強されたガラス粉粒体を製造できる。
本発明の製造方法Ａ１〜Ａ３は、ガラス粉粒体に光触媒結晶を添加して粉粒混合物を作製する添加工程を有してもよい。本発明方法では、光触媒結晶を混合しなくても、ガラス体から光触媒結晶を含む結晶相を生成することができる。しかし、既に結晶状態の光触媒結晶をガラス粉粒体に添加することで、結晶の量を増加させ、光触媒結晶を豊富に含有し、光触媒機能が増強されたガラス粉粒体を製造できる。
光触媒結晶の混合量は、ガラス体の組成、製造工程における温度等に応じ、所望の量の光触媒結晶がガラス粉粒体を用いた材料中に存在するよう、適宜設定することができる。ガラス粉粒体の光触媒機能を向上させる観点から、混合する光触媒結晶の量の下限は、粉粒混合物に対する質量比で１％であることが好ましく、より好ましくは５％、最も好ましくは１０％である。他方、混合する光触媒結晶の量の上限は、粉粒混合物に対する質量比で９５％であることが好ましく、より好ましくは８０％、最も好ましくは６０％である。なお、複数種類の光触媒結晶を混合する場合は、合計量が上記の上限値及び下限値の範囲内であることが好ましい。
ガラス粉粒体に添加する光触媒結晶の原料粒子サイズは、光触媒活性を高める観点から出来るだけ小さい方がよい。しかし、原料粒子サイズが小さ過ぎると、熱処理の際にガラスと反応し、結晶状態を保つことができずに消失するおそれがある。また、原料粒子が細かすぎると、製造工程における取り扱いが難しくなる問題もある。一方で、原料粒子サイズが大きすぎると、原料粒子の形態で最終製品に残りやすく、所望の光触媒特性を得にくい傾向が強くなる。従って、原料粒子のサイズは１１〜５００ｎｍの範囲内が好ましく、２１〜２００ｎｍの範囲内がより好ましく、３１〜１００ｎｍの範囲内が最も好ましい。
（非金属元素成分の添加）
本発明の製造方法Ａ１〜Ａ３は、Ｆ成分、Ｃｌ成分及びＢｒ成分からなる群より選ばれる１種以上を含む添加物を、前述のガラス粉粒体又は粉粒混合物に添加する添加工程を有してもよい。これらの非金属元素成分は、前述したようにガラス体を作製する前のバッチやカレットを作る段階で原料組成物の成分の一部として配合しておくことも可能である。しかし、ガラス体を作製してからこれらの非金属元素成分をガラス粉粒体に混合する方が、導入が容易であるとともに、その機能をより効果的に発揮させることができるため、より高い光触媒特性を持つガラス粉粒体を容易に得ることが可能になる。
本発明の製造方法Ａ１〜Ａ３は、Ｆ成分、Ｃｌ成分及びＢｒ成分からなる群より選ばれる１種以上を含む添加物を、前述のガラス粉粒体又は粉粒混合物に添加する添加工程を有してもよい。これらの非金属元素成分は、前述したようにガラス体を作製する前のバッチやカレットを作る段階で原料組成物の成分の一部として配合しておくことも可能である。しかし、ガラス体を作製してからこれらの非金属元素成分をガラス粉粒体に混合する方が、導入が容易であるとともに、その機能をより効果的に発揮させることができるため、より高い光触媒特性を持つガラス粉粒体を容易に得ることが可能になる。
非金属元素成分を添加する場合、その混合量は、ガラス体の組成等に応じ、適宜設定することができる。ガラス粉粒体の光触媒機能を充分に向上させる観点から、非金属成分の合計として、粉砕したガラス体又はその粉粒混合物に対する質量比で好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０５％以上、最も好ましくは０．１％以上を添加することが効果的である。他方、過剰に添加すると光触媒特性が低下し易くなることから、混合量の上限は、非金属成分の合計として、粉砕したガラス又はその粉粒混合物に対する質量比で好ましくは２０％であり、より好ましくは１０％であり、最も好ましくは５％である。
非金属元素成分を添加する場合の原料としては、特に限定されないが、Ｆ成分はＺｒＦ４、ＡｌＦ３、ＮａＦ、ＣａＦ２等、Ｃｌ成分はＮａＣｌ、ＡｇＣｌ等、Ｂｒ成分はＮａＢｒ等を用いることができる。なお、これらの非金属元素成分の原料は、２種以上を組み合わせて添加してもよいし、単独で添加してもよい。
（金属元素成分の添加）
本発明の製造方法Ａ１〜Ａ３は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、及びＰｔからなる群より選ばれる１種以上からなる金属元素成分をガラス粉粒体又は粉粒混合物に添加する添加工程を有してもよい。これらの金属元素成分は、前述したようにガラス体を作製する前のバッチやカレットを作る段階で原料組成物の成分の一部として配合しておくことも可能である。しかし、ガラス体を作製してからこれらの金属元素成分をガラス粉粒体に混合する方が、導入が容易であるとともに、その機能をより効果的に発揮させることができるため、より高い光触媒特性を持つガラス粉粒体を容易に得ることが可能になる。金属元素成分を添加する場合、その混合量は、ガラス体の組成等に応じ、適宜設定することができる。ガラス粉粒体の光触媒機能を充分に向上させる観点から、金属元素成分の合計として、粉砕したガラス体又はその粉粒混合物に対する質量比で好ましくは０．００１％以上、より好ましくは０．００５％以上、最も好ましくは０．０１％以上を添加することが効果的である。他方、過剰に添加すると光触媒特性が低下し易くなることから、混合量の上限は、金属元素成分の合計として、粉砕したガラス又はその粉粒混合物に対する質量比で好ましくは１０％であり、より好ましくは５％であり、最も好ましくは３％である。なお、金属元素成分を添加する場合の原料としては、特に限定されないが、例えばＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ａｇ２Ｏ、ＡｕＣｌ３、ＰｔＣｌ４、Ｈ２ＰｔＣｌ６、ＰｄＣｌ２等を用いることができる。なお、これらの金属元素成分の原料は、２種以上を組み合わせて添加してもよいし、単独で添加してもよい。
本発明の製造方法Ａ１〜Ａ３は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、及びＰｔからなる群より選ばれる１種以上からなる金属元素成分をガラス粉粒体又は粉粒混合物に添加する添加工程を有してもよい。これらの金属元素成分は、前述したようにガラス体を作製する前のバッチやカレットを作る段階で原料組成物の成分の一部として配合しておくことも可能である。しかし、ガラス体を作製してからこれらの金属元素成分をガラス粉粒体に混合する方が、導入が容易であるとともに、その機能をより効果的に発揮させることができるため、より高い光触媒特性を持つガラス粉粒体を容易に得ることが可能になる。金属元素成分を添加する場合、その混合量は、ガラス体の組成等に応じ、適宜設定することができる。ガラス粉粒体の光触媒機能を充分に向上させる観点から、金属元素成分の合計として、粉砕したガラス体又はその粉粒混合物に対する質量比で好ましくは０．００１％以上、より好ましくは０．００５％以上、最も好ましくは０．０１％以上を添加することが効果的である。他方、過剰に添加すると光触媒特性が低下し易くなることから、混合量の上限は、金属元素成分の合計として、粉砕したガラス又はその粉粒混合物に対する質量比で好ましくは１０％であり、より好ましくは５％であり、最も好ましくは３％である。なお、金属元素成分を添加する場合の原料としては、特に限定されないが、例えばＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ａｇ２Ｏ、ＡｕＣｌ３、ＰｔＣｌ４、Ｈ２ＰｔＣｌ６、ＰｄＣｌ２等を用いることができる。なお、これらの金属元素成分の原料は、２種以上を組み合わせて添加してもよいし、単独で添加してもよい。
添加物としての金属元素成分の粒子径や形状は、ガラス体の組成、光触媒結晶の量、結晶型等に応じ、適宜設定することができるが、ガラス粉粒体の光触媒機能を最大に発揮するには、金属元素成分の平均粒子径は、できるだけ小さい方がよい。従って、金属元素成分の平均粒子径の上限は、好ましくは５．０μｍであり、より好ましくは１．０μｍであり、最も好ましくは０．１μｍである。
（表面処理工程）
本発明の製造方法Ａ１〜Ａ３は、以上のようにして得られるガラス粉粒体に、エッチング等の表面処理を行う工程（表面処理工程）をさらに有していてもよい。この工程は、特に製造方法Ａ１およびＡ２により得られるガラスセラミックス粉粒体に対して行うことが好ましい。エッチングは、例えば酸性もしくはアルカリ性の溶液へガラス粉粒体を浸漬することによって実施できる。このようにすれば、ガラス相が溶けてガラス粉粒体の表面を凹凸状態にしたり、多孔質の状態にしたりすることができる。その結果、光触媒結晶を含む結晶相の露出面積が増加するため、より高い光触媒活性を得ることができる。浸漬に使用される酸性もしくはアルカリ性の溶液は、ガラス粉粒体の光触媒結晶を含む結晶相以外のガラス相等を腐蝕することが可能であれば特に限定されず、例えばフッ素又は塩素を含む酸（フッ化水素酸、塩酸など）を用いることができる。
本発明の製造方法Ａ１〜Ａ３は、以上のようにして得られるガラス粉粒体に、エッチング等の表面処理を行う工程（表面処理工程）をさらに有していてもよい。この工程は、特に製造方法Ａ１およびＡ２により得られるガラスセラミックス粉粒体に対して行うことが好ましい。エッチングは、例えば酸性もしくはアルカリ性の溶液へガラス粉粒体を浸漬することによって実施できる。このようにすれば、ガラス相が溶けてガラス粉粒体の表面を凹凸状態にしたり、多孔質の状態にしたりすることができる。その結果、光触媒結晶を含む結晶相の露出面積が増加するため、より高い光触媒活性を得ることができる。浸漬に使用される酸性もしくはアルカリ性の溶液は、ガラス粉粒体の光触媒結晶を含む結晶相以外のガラス相等を腐蝕することが可能であれば特に限定されず、例えばフッ素又は塩素を含む酸（フッ化水素酸、塩酸など）を用いることができる。
また、エッチングの別の方法として、フッ化水素ガス、塩化水素ガス、フッ化水素酸、塩酸等を、ガラス粉粒体の表面に吹き付けることでエッチングを行ってよい。
［ガラスセラミックス繊維］
本発明のガラスセラミックス繊維は、ガラス繊維の一般的な性質を有する。すなわち、通常の繊維に比べ引っ張り強度・比強度が大きい、弾性率・比弾性率が大きい、寸法安定性が良い、耐熱性が大きい、不燃性である、耐化学性が良いなどの物性上のメリットを有し、これらを活かした様々な用途に利用できる。また、繊維の内部及び表面に光触媒結晶を有するので、前述したメリットに加え光触媒特性を有し、さらに幅広い分野に応用できる繊維構造体を提供できる。ここで繊維構造体とは、繊維が、織物、編制物、積層物、又はそれらの複合体として形成された三次元の構造体をいい、例えば不織布を挙げられる。
本発明のガラスセラミックス繊維は、ガラス繊維の一般的な性質を有する。すなわち、通常の繊維に比べ引っ張り強度・比強度が大きい、弾性率・比弾性率が大きい、寸法安定性が良い、耐熱性が大きい、不燃性である、耐化学性が良いなどの物性上のメリットを有し、これらを活かした様々な用途に利用できる。また、繊維の内部及び表面に光触媒結晶を有するので、前述したメリットに加え光触媒特性を有し、さらに幅広い分野に応用できる繊維構造体を提供できる。ここで繊維構造体とは、繊維が、織物、編制物、積層物、又はそれらの複合体として形成された三次元の構造体をいい、例えば不織布を挙げられる。
ガラス繊維の、耐熱性、不燃性を活かした用途としてカーテン、シート、壁貼クロス、防虫網、衣服類、又は断熱材等があるが、本発明のガラスセラミックス繊維を用いると、さらに前記用途における物品に光触媒作用による、消臭機能、汚れ分解機能などを与え、掃除やメンテナンスの手間を大幅に減らすことができる。
また、ガラス繊維はその耐化学性から濾過材として用いられることが多いが、本発明のガラスセラミックス繊維は、単に濾過するだけでなく、光触媒反応によって被処理物中の悪臭物質、汚れ、菌などを分解するので、より積極的な浄化機能を有する浄化装置及びフィルタを提供できる。さらには、光触媒層の剥離・離脱による特性の劣化がほとんど生じないので、これらの製品の長寿命化に貢献する。
次に、本発明のガラスセラミックス繊維の製造方法について説明する。本発明のガラスセラミックス繊維の製造方法は、原料を混合してその融液を得る溶融工程と、融液又は融液から得られるガラスを用いて繊維状に成形する紡糸工程と、該繊維の温度を、ガラス転移温度を超える温度領域に上昇させ、その温度で所定の時間保持し、所望の結晶を析出させる結晶化工程を含むことができる。なお、上記代表的製法例として説明したガラスセラミックスの一般的な製造方法も矛盾しない範囲でこの具体例に適用できるため、それらを適宜援用して重複する記載を省略する。
（溶融工程）
上記代表的製法例と同様に実施できる。
上記代表的製法例と同様に実施できる。
（紡糸工程）
次に、溶融工程で得られた融液からガラス繊維へ成形する。繊維体の成形方法は特に限定されず、公知の手法を用いて成形することができるが、例えば、ブローイング法、スピニング法等により急速冷却と同時に成形を行うことが好ましい。なお、巻き取り機に連続的に巻き取れるタイプの繊維（長繊維）に成形する場合は、公知のＤＭ法（ダイレクトメルト法）又はＭＭ法（マーブルメルト法）で紡糸すれば良く、繊維長数十ｃｍ程度の短繊維に成形する場合は、遠心法を用いたり、もしくは前記長繊維をカットしても良い。繊維径は、用途によって適宜選択すれば良い。ただ、細いほど可撓性が高く、風合いの良い織物になるが、紡糸の生産効率が悪くなりコスト高になり、逆に太すぎると紡糸生産性は良くなるが、加工性や取り扱い性が悪くなる。織物などの繊維製品にする場合、繊維径を３〜２４μｍの範囲にすることが好ましく、浄化装置、フィルタなどの用途に適した積層構造体などにする場合は繊維径を９μｍ以上にすることが好ましい。その後、用途に応じて綿状にしたり、ロービング、クロスなどの繊維構造体を作ることができる。
次に、溶融工程で得られた融液からガラス繊維へ成形する。繊維体の成形方法は特に限定されず、公知の手法を用いて成形することができるが、例えば、ブローイング法、スピニング法等により急速冷却と同時に成形を行うことが好ましい。なお、巻き取り機に連続的に巻き取れるタイプの繊維（長繊維）に成形する場合は、公知のＤＭ法（ダイレクトメルト法）又はＭＭ法（マーブルメルト法）で紡糸すれば良く、繊維長数十ｃｍ程度の短繊維に成形する場合は、遠心法を用いたり、もしくは前記長繊維をカットしても良い。繊維径は、用途によって適宜選択すれば良い。ただ、細いほど可撓性が高く、風合いの良い織物になるが、紡糸の生産効率が悪くなりコスト高になり、逆に太すぎると紡糸生産性は良くなるが、加工性や取り扱い性が悪くなる。織物などの繊維製品にする場合、繊維径を３〜２４μｍの範囲にすることが好ましく、浄化装置、フィルタなどの用途に適した積層構造体などにする場合は繊維径を９μｍ以上にすることが好ましい。その後、用途に応じて綿状にしたり、ロービング、クロスなどの繊維構造体を作ることができる。
（結晶化工程）
次に、上記プロセスによって得られた繊維又は繊維構造体を再加熱し、繊維の中及び表面に所望の結晶を析出させる結晶化工程を行う。結晶化工程は、上記代表的製法例と同様の条件で実施できる。所望の結晶が得られたら結晶化温度領域外まで冷却し光触媒結晶が分散したガラスセラミックス繊維又は繊維構造体を得ることができる。
次に、上記プロセスによって得られた繊維又は繊維構造体を再加熱し、繊維の中及び表面に所望の結晶を析出させる結晶化工程を行う。結晶化工程は、上記代表的製法例と同様の条件で実施できる。所望の結晶が得られたら結晶化温度領域外まで冷却し光触媒結晶が分散したガラスセラミックス繊維又は繊維構造体を得ることができる。
なお、前述したような、繊維体成形後に結晶化する手法の他に、紡糸工程におけるガラス繊維の温度を制御し、結晶化工程が同時に行われるようにしても良い。
結晶化工程を行って結晶が生じた後のガラスセラミックス繊維は、そのままの状態でも高い光触媒特性を奏することが可能であるが、このガラスセラミックス繊維に対してエッチング工程を行うことにより、結晶相の周りのガラス相が取り除かれ、表面に露出する結晶相の比表面積が大きくなるため、ガラスセラミックス繊維の光触媒特性をより高めることが可能である。また、エッチング工程に用いる溶液やエッチング時間をコントロールすることにより、光触媒結晶相のみが残る多孔質体繊維を得ることが可能である。エッチング工程は、上記代表的製法例と同様に実施できる。
［スラリー状混合物］
本発明のガラス粉粒体（ガラスセラミックス粉粒体及び未結晶化ガラス粉粒体）を、任意の溶媒等と混合することによってスラリー状混合物を調製できる。これにより、例えば基材上への塗布等が容易になる。具体的には、ガラス粉粒体に、好ましくは無機もしくは有機バインダー及び／又は溶媒を添加することによりスラリー状混合物を調製できる。
本発明のガラス粉粒体（ガラスセラミックス粉粒体及び未結晶化ガラス粉粒体）を、任意の溶媒等と混合することによってスラリー状混合物を調製できる。これにより、例えば基材上への塗布等が容易になる。具体的には、ガラス粉粒体に、好ましくは無機もしくは有機バインダー及び／又は溶媒を添加することによりスラリー状混合物を調製できる。
無機バインダーとしては、特に限定されるものではないが、紫外線や可視光線を透過する性質のものが好ましく、例えば、珪酸塩系バインダー、リン酸塩系バインダー、無機コロイド系バインダー、アルミナ、シリカ、ジルコニア等の微粒子等を挙げることができる。
有機バインダーとしては、例えば、プレス成形やラバープレス、押出成形、射出成形用の成形助剤として汎用されている市販のバインダーが使用できる。具体的には、例えば、アクリル樹脂、エチルセルロース、ポリビニルブチラール、メタクリル樹脂、ウレタン樹脂、ブチルメタアクリレート、ビニル系の共重合物等が挙げられる。
溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、酢酸、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、アセトン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の公知の溶媒が使用できるが、環境負荷を軽減できる点でアルコール又は水が好ましい。
また、スラリー状混合物の均質化を図るために、適量の分散剤を併用してもよい。分散剤としては、特に限定されないが、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素類、セロソルブ、カルビトール、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジオキソラン等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−ｎ−ブチル、酢酸アミル等のエステル類等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明のスラリー状混合物には、その用途に応じて、上記成分以外に例えば硬化速度、比重を調節するための添加剤成分等を配合することができる。
本発明のスラリー状混合物におけるガラス粉粒体の含有量は、その用途に応じて適宜設定できる。従って、スラリー状混合物におけるガラス粉粒体の含有量は、特に限定されるものではないが、一例を挙げれば、十分な光触媒特性を発揮させる観点から、好ましくは２質量％、より好ましくは３質量％、最も好ましくは５質量％を下限とし、スラリーとしての流動性と機能性を確保する観点から、好ましくは８０質量％、より好ましくは７０質量％、最も好ましくは６５質量％を上限とすることができる。
本発明のスラリー状混合物は、ガラス粉粒体を溶媒に分散させることによって製造できる。すなわち、本発明のスラリー状混合物の製造方法は、以下の製造方法Ｂ１〜Ｂ３のいずれかによって行うことができる。なお、本発明のスラリー状混合物の製造方法は、以下に説明する工程以外の任意の工程を含むことができる。
製造方法Ｂ１：
製造方法Ｂ１は、ガラスセラミックス粉粒体と溶媒とを含有するスラリー状混合物を製造する方法であり、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、ガラス体に熱処理を施し、ガラスセラミックスを作製する結晶化工程と、ガラスセラミックスを粉砕して前記ガラスセラミックス粉粒体を作製する粉砕工程と、ガラスセラミックス粉粒体を溶媒に分散させる混合工程と、を有することができる。
製造方法Ｂ１は、ガラスセラミックス粉粒体と溶媒とを含有するスラリー状混合物を製造する方法であり、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、ガラス体に熱処理を施し、ガラスセラミックスを作製する結晶化工程と、ガラスセラミックスを粉砕して前記ガラスセラミックス粉粒体を作製する粉砕工程と、ガラスセラミックス粉粒体を溶媒に分散させる混合工程と、を有することができる。
製造方法Ｂ２：
製造方法Ｂ２は、ガラスセラミックス粉粒体と溶媒とを含有するスラリー状混合物を製造する別の方法であり、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、ガラス体を粉砕して未結晶化ガラス粉粒体を作製する粉砕工程と、未結晶化ガラス粉粒体に熱処理を施し、ガラスセラミックス粉粒体を作製する結晶化工程と、ガラスセラミックス粉粒体を溶媒に分散させる混合工程と、を有することができる。
製造方法Ｂ２は、ガラスセラミックス粉粒体と溶媒とを含有するスラリー状混合物を製造する別の方法であり、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、ガラス体を粉砕して未結晶化ガラス粉粒体を作製する粉砕工程と、未結晶化ガラス粉粒体に熱処理を施し、ガラスセラミックス粉粒体を作製する結晶化工程と、ガラスセラミックス粉粒体を溶媒に分散させる混合工程と、を有することができる。
製造方法Ｂ３：
製造方法Ｂ３は、未結晶化ガラス粉粒体と溶媒とを含有するスラリー状混合物を製造する方法であり、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、ガラス体を粉砕して未結晶化ガラス粉粒体を作製する粉砕工程と、未結晶化ガラス粉粒体を溶媒に分散させる混合工程と、を有することができる。
製造方法Ｂ３は、未結晶化ガラス粉粒体と溶媒とを含有するスラリー状混合物を製造する方法であり、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、ガラス体を粉砕して未結晶化ガラス粉粒体を作製する粉砕工程と、未結晶化ガラス粉粒体を溶媒に分散させる混合工程と、を有することができる。
以上の製造方法Ｂ１〜Ｂ３では、混合工程以外は、上記製造方法Ａ１〜Ａ３と同様に実施できるので、各工程の詳細は説明を省略する。混合工程は、ガラスセラミックス粉粒体又は未結晶化ガラス粉粒体を上記溶媒に分散させることにより行うことができる。また、上述の添加工程や表面処理工程も含めることができる。
本発明のスラリー状混合物の製造方法Ｂ１〜Ｂ３は、さらに、ガラス粉粒体の凝集体を除去する工程を有することができる。ガラス粉粒体は、その粒径が小さくなるに従い、表面エネルギーが大きくなって凝集しやすくなる傾向がある。ガラス粉粒体が凝集していると、スラリー状混合物中での均一な分散ができず、所望の光触媒活性が得られないことがある。そのため、ガラス粉粒体の凝集体を除去する工程を設けることが好ましい。凝集体の除去は、例えば、スラリー状混合物を濾過することにより実施できる。スラリー状混合物の濾過は、例えば所定の目開きのメッシュなどの濾過材を用いて行うことができる。
以上の方法で得られる本発明のガラス粉粒体及びこれを含有するスラリー状混合物は、光触媒機能性素材として、例えば塗料、成形／固化が可能な混練物などに配合して使用することができる。
［ガラスセラミックス焼結体］
本発明に係るガラスセラミックス焼結体は、ガラス粉を含む粉状の材料を固化・焼結させたものであって、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、Ｂｉ２Ｏ３成分を、合計で５〜９５％含有しており、好ましくはＢｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２ＭｏＯ６結晶、Ｂｉ２Ｍｏ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｍｏ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７結晶、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０結晶、ＢｉＮｂＯ４結晶、Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９結晶、ＢｉＶＯ４結晶、ＬｉＢｉＯ３結晶、ＷＯ３結晶、ＴｉＯ２結晶及びこれらの固溶体等を含む結晶相を含有しており、その結晶相はガラスセラミックス焼結体の内部及び表面に均一に分散している。ガラスセラミックス焼結体の製造方法は、主要な工程として、ガラス化工程、粉砕工程、成形工程、及び焼結工程を有する。各工程の詳細を以下説明する。
本発明に係るガラスセラミックス焼結体は、ガラス粉を含む粉状の材料を固化・焼結させたものであって、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、Ｂｉ２Ｏ３成分を、合計で５〜９５％含有しており、好ましくはＢｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２ＭｏＯ６結晶、Ｂｉ２Ｍｏ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｍｏ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７結晶、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０結晶、ＢｉＮｂＯ４結晶、Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９結晶、ＢｉＶＯ４結晶、ＬｉＢｉＯ３結晶、ＷＯ３結晶、ＴｉＯ２結晶及びこれらの固溶体等を含む結晶相を含有しており、その結晶相はガラスセラミックス焼結体の内部及び表面に均一に分散している。ガラスセラミックス焼結体の製造方法は、主要な工程として、ガラス化工程、粉砕工程、成形工程、及び焼結工程を有する。各工程の詳細を以下説明する。
（ガラス化工程）
ガラス化工程では、所定の原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製する。具体的には、白金又は耐火物からなる容器に原料組成物を投入し、原料組成物を高温に加熱することで溶融する。これにより得られる溶融ガラスを冷却することで、ガラス化されたガラス体を形成する。溶融及びガラス化の条件は、上記代表的製法例の溶融工程及び冷却工程に準じて行うことができる。また、ガラス体の形状は、特に限定されず、例えば板状、粒状等であってもよい。
ガラス化工程では、所定の原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製する。具体的には、白金又は耐火物からなる容器に原料組成物を投入し、原料組成物を高温に加熱することで溶融する。これにより得られる溶融ガラスを冷却することで、ガラス化されたガラス体を形成する。溶融及びガラス化の条件は、上記代表的製法例の溶融工程及び冷却工程に準じて行うことができる。また、ガラス体の形状は、特に限定されず、例えば板状、粒状等であってもよい。
（粉砕工程）
粉砕工程では、ガラス体を粉砕して粉砕ガラスを作製する。粉砕ガラスの粒子径や形状は、成形工程で作製される成形体の形状及び寸法の必要とされる精度に応じて適宜設定することができる。例えば、後の工程で任意の基材上に粉砕ガラスを堆積させた後、焼結を行う場合、粉砕ガラスの平均粒子径は数十ｍｍの単位でもよい。一方、ガラスセラミックスを所望の形状に成形したり、他の結晶と複合したりする場合は、粉砕ガラスの平均粒子径が大きすぎると成形が困難になるので、平均粒子径は出来るだけ小さい方が好ましい。そこで、粉砕ガラスの平均粒子径の上限は、好ましくは１００μｍ、より好ましくは５０μｍ、最も好ましくは１０μｍである。なお、粉砕ガラスの平均粒子径は、例えばレーザー回折散乱法によって測定した時のＤ５０（累積５０％径）の値を使用できる。具体的には日機装株式会社の粒度分布測定装置ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ（ＭＴ３３００ＥＸII）よって測定した値を用いることができる。
粉砕工程では、ガラス体を粉砕して粉砕ガラスを作製する。粉砕ガラスの粒子径や形状は、成形工程で作製される成形体の形状及び寸法の必要とされる精度に応じて適宜設定することができる。例えば、後の工程で任意の基材上に粉砕ガラスを堆積させた後、焼結を行う場合、粉砕ガラスの平均粒子径は数十ｍｍの単位でもよい。一方、ガラスセラミックスを所望の形状に成形したり、他の結晶と複合したりする場合は、粉砕ガラスの平均粒子径が大きすぎると成形が困難になるので、平均粒子径は出来るだけ小さい方が好ましい。そこで、粉砕ガラスの平均粒子径の上限は、好ましくは１００μｍ、より好ましくは５０μｍ、最も好ましくは１０μｍである。なお、粉砕ガラスの平均粒子径は、例えばレーザー回折散乱法によって測定した時のＤ５０（累積５０％径）の値を使用できる。具体的には日機装株式会社の粒度分布測定装置ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ（ＭＴ３３００ＥＸII）よって測定した値を用いることができる。
なお、ガラス体の粉砕方法は、特に限定されないが、例えばボールミル、ジェットミル等を用いて行うことができる。
（添加工程）
粉砕ガラスに任意の成分を混合することにより、当該成分を増量させる添加工程を含むことができる。この工程は、粉砕工程の後、成形工程の前に行うことができる任意の工程である。この添加工程は、上記ガラスセラミックス粉粒体の製造方法で説明した添加工程に準じて実施できる。
粉砕ガラスに任意の成分を混合することにより、当該成分を増量させる添加工程を含むことができる。この工程は、粉砕工程の後、成形工程の前に行うことができる任意の工程である。この添加工程は、上記ガラスセラミックス粉粒体の製造方法で説明した添加工程に準じて実施できる。
（成形工程）
成形工程は、粉砕ガラスを所望形状の成形体に成形する工程である。所望の形状にする場合は、粉砕ガラスを型に入れて加圧するプレス成形を用いることが好ましい。また、粉砕ガラスを耐火物の上に堆積させて成形することも可能である。この場合、バインダーを用いることもできる。
成形工程は、粉砕ガラスを所望形状の成形体に成形する工程である。所望の形状にする場合は、粉砕ガラスを型に入れて加圧するプレス成形を用いることが好ましい。また、粉砕ガラスを耐火物の上に堆積させて成形することも可能である。この場合、バインダーを用いることもできる。
（焼結工程）
焼結工程では、カラス成形体を加熱して焼結体を作製する。これにより、成形体を構成するガラス体の粒子同士が結合すると同時にＢｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２ＭｏＯ６結晶、Ｂｉ２Ｍｏ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｍｏ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７結晶、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０結晶、ＢｉＮｂＯ４結晶、Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９結晶、ＢｉＶＯ４結晶、ＬｉＢｉＯ３結晶、ＷＯ３結晶、ＴｉＯ２結晶及びこれらの固溶体等が生成し、ガラスセラミックスが形成される。また、例えば成形体が粉砕ガラスに光触媒結晶を添加した混合物から製造される場合は、より多くの光触媒活性を有する結晶がガラスセラミックスに生成される。そのため、より高い光触媒活性を得ることができる。
焼結工程では、カラス成形体を加熱して焼結体を作製する。これにより、成形体を構成するガラス体の粒子同士が結合すると同時にＢｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２ＭｏＯ６結晶、Ｂｉ２Ｍｏ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｍｏ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７結晶、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０結晶、ＢｉＮｂＯ４結晶、Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９結晶、ＢｉＶＯ４結晶、ＬｉＢｉＯ３結晶、ＷＯ３結晶、ＴｉＯ２結晶及びこれらの固溶体等が生成し、ガラスセラミックスが形成される。また、例えば成形体が粉砕ガラスに光触媒結晶を添加した混合物から製造される場合は、より多くの光触媒活性を有する結晶がガラスセラミックスに生成される。そのため、より高い光触媒活性を得ることができる。
焼結工程の具体的な手順は特に限定されないが、成形体に予熱を加える工程、成形体を設定温度へと徐々に昇温させる工程、成形体を設定温度に一定時間保持する工程、成形体を室温へと徐々に冷却する工程を含んでいてもよい。
焼結の条件は、成形体を構成するガラス体の組成に応じて適宜設定することができる。焼結工程では、ガラスから結晶を生成させるために、熱処理温度等の条件を、成形体を構成するガラスの結晶化条件に符合させる必要がある。焼結温度が低すぎると所望の結晶を有する焼結体が得られないため、少なくともガラス体のガラス転移温度（Ｔｇ）より高い温度での焼結が必要となる。具体的に、焼結温度の下限は、ガラス体のガラス転移温度（Ｔｇ）以上であり、好ましくはＴｇ＋５０℃以上であり、より好ましくはＴｇ＋１００℃以上であり、最も好ましくはＴｇ＋１５０℃以上である。他方、焼結温度が高すぎると、Ｂｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２ＭｏＯ６結晶、Ｂｉ２Ｍｏ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｍｏ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７結晶、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０結晶、ＢｉＮｂＯ４結晶、Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９結晶、ＢｉＶＯ４結晶、ＬｉＢｉＯ３結晶、ＷＯ３結晶、ＴｉＯ２結晶及びこれらの固溶体等を含む光触媒結晶の析出が少なくなるとともに、任意成分であるＴｉＯ２の結晶がアナターゼ型より活性度の低いルチルへ相転移したり、目的以外の結晶が析出するなどして光触媒活性が大幅に減少する傾向が強くなる。従って、焼結温度の上限は、好ましくはガラス体のＴｇ＋６００℃以下であり、より好ましくはＴｇ＋５００℃以下であり、最も好ましくはＴｇ＋４５０℃以下である。
また、成形体が既に光触媒結晶を含む場合は、これらの結晶の量、結晶サイズ及び結晶型等を考慮して焼結条件を設定する必要がある。
また、焼結時間の下限は、焼結温度に応じて設定する必要があるが、高い温度の場合は短く、低い温度の場合は、長く設定することが好ましい。具体的に、焼結を充分に行うことができる点で、好ましくは３分、より好ましくは２０分、最も好ましくは３０分を下限とする。一方、焼結時間が２４時間を越えると、目的の結晶が大きくなりすぎたり、他の結晶が生成したりして十分な光触媒特性が得られなくなるおそれがある。従って、焼結時間の上限は、好ましくは２４時間、より好ましくは１９時間、最も好ましくは１８時間とする。なお、ここで言う焼結時間とは、焼結工程のうち焼成温度が一定（例えば、上記設定温度）以上に保持されている時間の長さを指す。
焼結工程は、例えばガス炉、マイクロ波炉、電気炉等の中で、空気交換しつつ行うことが好ましい。ただし、この条件に限らず、例えば不活性ガス雰囲気、還元ガス雰囲気、酸化ガス雰囲気等にて行ってもよい。
焼結工程によって形成されるガラスセラミックス焼結体は、結晶相に、Ｂｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２ＭｏＯ６結晶、Ｂｉ２Ｍｏ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｍｏ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７結晶、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０結晶、ＢｉＮｂＯ４結晶、Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９結晶、ＢｉＶＯ４結晶、ＬｉＢｉＯ３結晶、ＷＯ３結晶、ＴｉＯ２結晶及びこれらの固溶体のうち１種以上からなる結晶が含まれている。これらの結晶が含まれていることにより、ガラスセラミックス焼結体は高い光触媒機能を有することができる。
［ガラスセラミックス複合体］
本発明において、ガラスセラミックス複合体（以下「複合体」と記すことがある）とは、ガラスを熱処理して結晶を生成させることで得られるガラスセラミックス層と基材とを備えたものであり、このうちガラスセラミックス層は、具体的には非晶質固体及び結晶からなる層である。ガラスセラミックス層は、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、Ｂｉ２Ｏ３成分を、合計で５〜９５％含有しており、好ましくはＢｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２ＭｏＯ６結晶、Ｂｉ２Ｍｏ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｍｏ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７結晶、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０結晶、ＢｉＮｂＯ４結晶、Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９結晶、ＢｉＶＯ４結晶、ＬｉＢｉＯ３結晶、ＷＯ３結晶、ＴｉＯ２結晶及びこれらの固溶体等の結晶を含有し、その結晶相はガラスセラミックスの内部及び表面に均一に分散している。
本発明において、ガラスセラミックス複合体（以下「複合体」と記すことがある）とは、ガラスを熱処理して結晶を生成させることで得られるガラスセラミックス層と基材とを備えたものであり、このうちガラスセラミックス層は、具体的には非晶質固体及び結晶からなる層である。ガラスセラミックス層は、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、Ｂｉ２Ｏ３成分を、合計で５〜９５％含有しており、好ましくはＢｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２ＭｏＯ６結晶、Ｂｉ２Ｍｏ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｍｏ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７結晶、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０結晶、ＢｉＮｂＯ４結晶、Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９結晶、ＢｉＶＯ４結晶、ＬｉＢｉＯ３結晶、ＷＯ３結晶、ＴｉＯ２結晶及びこれらの固溶体等の結晶を含有し、その結晶相はガラスセラミックスの内部及び表面に均一に分散している。
本発明に係るガラスセラミックス複合体の製造方法は、原料組成物から得られた粉砕ガラスを基材上で焼成して、少なくとも酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、Ｂｉ２Ｏ３成分を、合計で５〜９５％含有するガラスセラミックス層を形成する工程（焼成工程）を有する。本発明方法における好ましい態様では、原料組成物を溶融しガラス化することでガラス体を作成するガラス化工程、ガラス体を粉砕して粉砕ガラスを作製する粉砕工程、及び粉砕ガラスを基材上で焼成することによりガラスセラミックス層を形成する焼成工程を含むことができる。
なお、本実施の形態において「粉砕ガラス」とは、原料組成物から得られたガラス体を粉砕することにより得られるものであり、非晶質状態のガラスの粉砕物と、結晶相を有するガラスセラミックスの粉砕物と、ガラスの粉砕物中に結晶相を析出させたものと、を包含する意味で用いる。すなわち、「粉砕ガラス」は結晶相を有する場合と有しない場合がある。粉砕ガラスが結晶相を有する場合、ガラス体を熱処理して結晶相を析出させた後で粉砕することによって製造してもよいし、ガラス体を粉砕した後に熱処理を行って粉砕ガラス中で結晶相を析出させることにより製造してもよい。なお、「粉砕ガラス」が結晶相を含まない場合は、粉砕ガラスを基材上に配置し、焼成温度を制御することで、結晶相を析出させることができる（結晶化処理）。
ここで、結晶化処理は、例えば、（ａ）ガラス化工程後・粉砕工程の前、（ｂ）粉砕工程後・焼成工程の前、（ｃ）焼成工程と同時、の各タイミングで実施できる。この中でも、ガラスセラミックス層の焼結が容易でバインダーが不要になることや、プロセスの簡素化によるスループットの向上、省エネルギーなどの観点から、上記（ｃ）の焼成工程と同時に、焼成の中で結晶化処理を行うことが好ましい。しかし、複合体を構成する基材として耐熱性が低いものを使用する場合には、上記（ａ）ガラス化工程後・粉砕工程の前、又は（ｂ）粉砕工程後・焼成工程の前、のタイミングで結晶化を行うことが好ましい。
以下、各工程の詳細を説明する。
（ガラス化工程）
ガラス化工程では、所定の原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製する。具体的には、白金又は耐火物からなる容器に原料組成物を投入し、原料組成物を高温に加熱することで溶融する。これにより得られる溶融ガラスを冷却することで、ガラス化されたガラス体を形成する。溶融及びガラス化の条件は、上記代表的製法例の溶融工程及び冷却工程に準じて行うことができる。また、ガラス体の形状は、特に限定されず、例えば板状、粒状等であってもよい。
（ガラス化工程）
ガラス化工程では、所定の原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製する。具体的には、白金又は耐火物からなる容器に原料組成物を投入し、原料組成物を高温に加熱することで溶融する。これにより得られる溶融ガラスを冷却することで、ガラス化されたガラス体を形成する。溶融及びガラス化の条件は、上記代表的製法例の溶融工程及び冷却工程に準じて行うことができる。また、ガラス体の形状は、特に限定されず、例えば板状、粒状等であってもよい。
（粉砕工程）
粉砕工程では、ガラス体を粉砕して粉砕ガラスを作製する。粉砕ガラスを作製することにより、ガラス体が比較的に小粒径化されるため、基材上への適用が容易になる。また、粉砕ガラスとすることで他の成分を混合することが容易になる。粉砕ガラスの粒子径や形状は、基材の種類及び複合体に要される表面特性等に応じて適宜設定することができる。具体的には、粉砕ガラスの平均粒子径が大きすぎると基材上に所望形状のガラスセラミックス層を形成するのが困難になるので、平均粒子径は出来るだけ小さい方が好ましい。そこで、粉砕ガラスの平均粒子径の上限は、好ましくは１００μｍ、より好ましくは５０μｍ、最も好ましくは１０μｍである。なお、粉砕ガラスの平均粒子径は、例えばレーザー回折散乱法によって測定した時のＤ５０（累積５０％径）の値を使用できる。具体的には日機装株式会社の粒度分布測定装置ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ（ＭＴ３３００ＥＸII）よって測定した値を用いることができる。
粉砕工程では、ガラス体を粉砕して粉砕ガラスを作製する。粉砕ガラスを作製することにより、ガラス体が比較的に小粒径化されるため、基材上への適用が容易になる。また、粉砕ガラスとすることで他の成分を混合することが容易になる。粉砕ガラスの粒子径や形状は、基材の種類及び複合体に要される表面特性等に応じて適宜設定することができる。具体的には、粉砕ガラスの平均粒子径が大きすぎると基材上に所望形状のガラスセラミックス層を形成するのが困難になるので、平均粒子径は出来るだけ小さい方が好ましい。そこで、粉砕ガラスの平均粒子径の上限は、好ましくは１００μｍ、より好ましくは５０μｍ、最も好ましくは１０μｍである。なお、粉砕ガラスの平均粒子径は、例えばレーザー回折散乱法によって測定した時のＤ５０（累積５０％径）の値を使用できる。具体的には日機装株式会社の粒度分布測定装置ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ（ＭＴ３３００ＥＸII）よって測定した値を用いることができる。
なお、ガラス体の粉砕方法は、特に限定されないが、例えばボールミル、ジェットミル等を用いて行うことができる。
（添加工程）
粉砕ガラスに任意の成分を混合することにより、当該成分を増量させる添加工程を含むことができる。この工程は、粉砕工程の後、成形工程の前に行うことができる任意の工程である。この添加工程は、上記ガラスセラミックス粉粒体の製造方法で説明した添加工程に準じて実施できる。
粉砕ガラスに任意の成分を混合することにより、当該成分を増量させる添加工程を含むことができる。この工程は、粉砕工程の後、成形工程の前に行うことができる任意の工程である。この添加工程は、上記ガラスセラミックス粉粒体の製造方法で説明した添加工程に準じて実施できる。
（焼成工程）
焼成工程では、粉砕ガラスを基材上に配置した後に加熱して焼成を行うことで、複合体を作製する。これにより、光触媒結晶を含む結晶相を有するガラスセラミックス層が基材上に形成される。ここで、焼成工程の具体的な手順は特に限定されないが、粉砕ガラスを基材上に配置する工程と、基材上に配置された粉砕ガラスを設定温度へと徐々に昇温させる工程、粉砕ガラスを設定温度に一定時間保持する工程、粉砕ガラスを室温へと徐々に冷却する工程を含んでよい。
焼成工程では、粉砕ガラスを基材上に配置した後に加熱して焼成を行うことで、複合体を作製する。これにより、光触媒結晶を含む結晶相を有するガラスセラミックス層が基材上に形成される。ここで、焼成工程の具体的な手順は特に限定されないが、粉砕ガラスを基材上に配置する工程と、基材上に配置された粉砕ガラスを設定温度へと徐々に昇温させる工程、粉砕ガラスを設定温度に一定時間保持する工程、粉砕ガラスを室温へと徐々に冷却する工程を含んでよい。
＜基材上への配置＞
まず、粉砕ガラスを基材上に配置する。これにより、より幅広い基材に対して、光触媒特性及び親水性を付与することができる。ここで用いられる基材の材質は特に限定されないが、光触媒結晶と複合化させ易い点で、例えば、ガラス、セラミックス等の無機材料や金属等を用いることが好ましい。
まず、粉砕ガラスを基材上に配置する。これにより、より幅広い基材に対して、光触媒特性及び親水性を付与することができる。ここで用いられる基材の材質は特に限定されないが、光触媒結晶と複合化させ易い点で、例えば、ガラス、セラミックス等の無機材料や金属等を用いることが好ましい。
粉砕ガラスを基材上に配置するには、粉砕ガラスを含有するスラリーを、所定の厚み・寸法で基材上に配置することが好ましい。これにより、光触媒特性を有するガラスセラミックス層を容易に基材上に形成することができる。ここで、形成されるガラスセラミックス層の厚さは、複合体の用途に応じて適宜設定できる。ガラスセラミックス層の厚みを広範囲に設定できることも、本発明方法の特長の一つである。ガラスセラミックス層が剥がれないように十分な耐久性を持たせる観点から、その厚みは、例えば５００μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以下であることがより好ましく、１００μｍ以下であることが最も好ましい。スラリーを基材上に配置する方法としては、例えばドクターブレード法やカレンダ法、スピンコートやディップコーティング等の塗布法、インクジェット、バブルジェット（登録商標）、オフセット等の印刷法、ダイコーター法、スプレー法、射出成型法、押し出し成形法、圧延法、プレス成形法、ロール成型法等が挙げられる。
なお、粉砕ガラスを基材上に配置する方法としては、上述のスラリーを用いる方法に限られず、粉砕ガラスの粉末を基材に直接載せてもよい。また、基材上へ配置する粉砕ガラスが熱処理によって既に結晶を含む場合、その結晶化度によっては、有機又は無機バインダー成分と混合して、あるいはバインダー層を基材との間に介在させて配置することもできる。この場合、光触媒作用に対する耐久性の面で、無機バインダーが好ましい。
＜焼成＞
焼成工程における焼成の条件は、粉砕ガラスを構成するガラス体の組成、混合された添加物の種類及び量等に応じ、適宜設定することができる。具体的に、焼成時の雰囲気温度は、基材に配置された粉砕ガラスの状態によって後述する二通りの制御を行うことができる。
焼成工程における焼成の条件は、粉砕ガラスを構成するガラス体の組成、混合された添加物の種類及び量等に応じ、適宜設定することができる。具体的に、焼成時の雰囲気温度は、基材に配置された粉砕ガラスの状態によって後述する二通りの制御を行うことができる。
第１の焼成方法は、基材上に配置された粉砕ガラスに所望の光触媒結晶が既に生成している場合であり、例えば、ガラス体又は粉砕ガラスに対して結晶化処理が施されている場合が挙げられる。この場合の焼成温度は、基材の耐熱性を考慮しつつ１１００℃以下の温度範囲で適宜選択できるが、焼成温度が１１００℃を超えると、生成した光触媒結晶が他の結晶へと転移し易くなる。従って、焼成温度の上限は、好ましくは１１００℃であり、より好ましくは１０５０℃であり、最も好ましくは１０００℃である。
第２の焼成方法は、基材上に配置された粉砕ガラスが未だ結晶化処理されておらず、光触媒結晶を有していない場合である。この場合は焼成と同時にガラスの結晶化処理を行う必要がある。焼成温度が低すぎると所望の結晶相を有する焼結体が得られないため、少なくともガラス体のガラス転移温度（Ｔｇ）より高い温度での焼成が必要となる。具体的に、焼成温度の下限は、ガラス体のガラス転移温度（Ｔｇ）であり、好ましくはＴｇ＋５０℃であり、より好ましくはＴｇ＋１００℃であり、最も好ましくはＴｇ＋１５０℃である。他方、焼成温度が高くなりすぎると光触媒結晶を含む結晶相が減少し光触媒特性が消失する傾向があるので、焼成温度の上限は、好ましくはガラス体のＴｇ＋６００℃であり、より好ましくはＴｇ＋５００℃であり、最も好ましくはＴｇ＋４５０℃である。
また、焼成時間は、ガラスの組成や焼成温度などに応じて設定する必要がある。昇温速度を遅くすれば、熱処理温度まで加熱するだけでいい場合もあるが、目安としては高い温度の場合は短く、低い温度の場合は、長く設定することが好ましい。具体的には、結晶をある程度まで成長させ、かつ十分な量の結晶を析出させ得る点で、好ましくは３分、より好ましくは５分、最も好ましくは１０分を下限とする。一方、熱処理時間が２４時間を越えると、目的の結晶が大きくなりすぎたり、他の結晶が生成したりして十分な光触媒特性が得られなくなるおそれがある。従って、焼成時間の上限は、好ましくは２４時間、より好ましくは１９時間、最も好ましくは１８時間とする。なお、ここで言う焼成時間とは、焼成工程のうち焼成温度が一定（例えば、上記設定温度）以上に保持されている期間の長さを指す。
次に、実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、以下の実施例に制約されるものではない。
実施例１〜１０：
表１に、本発明の実施例１〜１０の原料のガラス組成を示した。実施例１〜１０のガラスセラミックスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、塩化物、メタ燐酸化合物等の通常のガラスに使用される高純度の原料を選定して用いた。これらの原料を、表１に示した各実施例の組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、石英坩堝に投入し、ガラス組成の溶融難易度に応じて電気炉で１１５０℃〜１３００℃の温度範囲で１〜２４時間溶解し、攪拌均質化してから、水中に冷却し、顆粒状のガラスを作製した。得られたガラスを加熱し、６５０℃、７００℃又は８００℃の結晶化温度及び２時間、４時間又は８時間の結晶化時間で結晶化のための熱処理を行った。その後、結晶化温度から冷却して目的の結晶を有するガラスセラミックスを得た。
表１に、本発明の実施例１〜１０の原料のガラス組成を示した。実施例１〜１０のガラスセラミックスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、塩化物、メタ燐酸化合物等の通常のガラスに使用される高純度の原料を選定して用いた。これらの原料を、表１に示した各実施例の組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、石英坩堝に投入し、ガラス組成の溶融難易度に応じて電気炉で１１５０℃〜１３００℃の温度範囲で１〜２４時間溶解し、攪拌均質化してから、水中に冷却し、顆粒状のガラスを作製した。得られたガラスを加熱し、６５０℃、７００℃又は８００℃の結晶化温度及び２時間、４時間又は８時間の結晶化時間で結晶化のための熱処理を行った。その後、結晶化温度から冷却して目的の結晶を有するガラスセラミックスを得た。
ここで、実施例１、２、９及び１０のガラスセラミックスについて、表２及び表３に示す結晶化条件（温度、時間）で結晶化を行い、析出結晶相の種類をＸ線回折装置（フィリップス社製、商品名：Ｘ’Ｐｅｒｔ−ＭＰＤ）で同定した。その結果を表２及び表３に示した。
表２に表されるように、実施例１のガラスセラミックスは、主結晶相として可視光応答性の高い光触媒活性を有するＢｉ２ＷＯ６結晶を含有しており、実施例２のガラスセラミックスは、主結晶相として可視光応答性の高い光触媒活性を有するＢｉ２Ｗ２Ｏ９結晶を含有していた。また、表３に表されるように、実施例９、実施例１０のガラスセラミックスは、主結晶相として可視光応答性の高い光触媒活性を有するＢｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶を含有していた。
次に、析出した結晶の構造を調べるために、実施例１、２及び１０で得られたガラスセラミックスについてＸ線回折分析（ＸＲＤ）を行った。その結果を図１及び２に示した。なお、実施例１、２ともに、結晶化温度は６５０℃であり、結晶化の熱処理時間は８時間とした。また、実施例１０については、結晶化温度は８００℃であり、結晶化の熱処理時間は２時間とした。実施例１のＸＲＤパターンにおいて、入射角２θ＝２７．６°付近のピークが生じておりＢｉ２ＷＯ６結晶の存在が確認できた。実施例２のＸＲＤパターンにおいて、入射角２θ＝３２．９°付近のピークが生じており、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶の存在が確認できた。また、実施例１０のＸＲＤパターンにおいて、入射角２θ＝３０．１°付近のピークが生じており、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶の存在が確認できた。
＜メチレンブルー分解活性試験＞
実施例１、２、９及び１０で得られたそれぞれのガラスセラミックス０．５ｇを、５ｍＬ（０．０１ｍＭ／Ｌ）のメチレンブルー（ＭＢ）溶液に浸漬し、光照射あり・なしのＭＢ濃度変化を測定した。この結果からサンプル自身による吸着量を差し引いて光照射によるＭＢ分解の量を求め、初期の量と比較することによりＭＢ分解率を算出した。ここで紫外線照射の場合、光源としてブラックライトブルー蛍光灯ＦＬ１０−ＢＬＢ（東芝社製）を使用し、照度１ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を２時間照射した。また、可視光照射の場合、光源として３００Ｗキセノンランプを使用し、照度１００００ルクスの可視光（波長４００ｎｍ以上）を２時間照射した。メチレンブルー分解率の結果は、表２及び表３に示した。
実施例１、２、９及び１０で得られたそれぞれのガラスセラミックス０．５ｇを、５ｍＬ（０．０１ｍＭ／Ｌ）のメチレンブルー（ＭＢ）溶液に浸漬し、光照射あり・なしのＭＢ濃度変化を測定した。この結果からサンプル自身による吸着量を差し引いて光照射によるＭＢ分解の量を求め、初期の量と比較することによりＭＢ分解率を算出した。ここで紫外線照射の場合、光源としてブラックライトブルー蛍光灯ＦＬ１０−ＢＬＢ（東芝社製）を使用し、照度１ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を２時間照射した。また、可視光照射の場合、光源として３００Ｗキセノンランプを使用し、照度１００００ルクスの可視光（波長４００ｎｍ以上）を２時間照射した。メチレンブルー分解率の結果は、表２及び表３に示した。
表２に示したように、実施例１、２のガラスセラミックスは、紫外光だけでなく可視光の照射によっても、優れたＭＢ分解活性を有することが確認できた。また、表３より、実施例９及び１０のガラスセラミックスは、少なくとも可視光の照射によって、優れたＭＢ分解活性を有することが確認できた。
以上の実験結果が示すように、Ｂｉ２Ｏ３成分を含有する実施例１〜１０のガラスセラミックスは、優れた光触媒活性を有しており、かつ光触媒結晶が均一にガラスに分散しているため、剥離による光触媒機能の損失がなく、耐久性に優れた光触媒機能性素材として利用できることが確認された。
以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはない。当業者は本発明の思想及び範囲を逸脱することなく多くの改変を成し得、それらも本発明の範囲内に含まれる。
Claims (29)
- 酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、Ｂｉ２Ｏ３成分を５〜９５％の範囲内で含有するガラスセラミックス。
- 酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、
ＷＯ３成分を１〜９５％、及び／又は
ＭｏＯ３成分を１〜９５％、及び／又は
ＴｉＯ２成分を１〜９５％の
の範囲内でさらに含有する請求項１に記載のガラスセラミックス。 - 結晶相中に、Ｂｉ２Ｏ３結晶、Ｂｉ２ＷＯ６結晶、Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｗ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２ＭｏＯ６結晶、Ｂｉ２Ｍｏ２Ｏ９結晶、Ｂｉ２Ｍｏ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７結晶、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１結晶、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２結晶、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０結晶、ＢｉＮｂＯ４結晶、Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９結晶、ＢｉＶＯ４結晶、ＬｉＢｉＯ３結晶、及びこれらの固溶体からなる群より選択される１種以上の結晶を含む請求項１又は２に記載のガラスセラミックス。
- ＷＯ３結晶を含有する請求項１から３のいずれかに記載のガラスセラミックス。
- ＴｉＯ２結晶を含有する請求項１から４のいずれかに記載のガラスセラミックス。
- 酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、
Ｌｉ２Ｏ成分を０〜４０％、及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分を０〜４０％、及び／又は
Ｋ２Ｏ成分を０〜４０％、及び／又は
Ｒｂ２Ｏ成分を０〜４０％、及び／又は
Ｃｓ２Ｏ成分を０〜４０％
の範囲内でさらに含有する請求項１から５のいずれかに記載のガラスセラミックス。 - 酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、
ＭｇＯ成分を０〜４０％、及び／又は
ＣａＯ成分を０〜４０％、及び／又は
ＳｒＯ成分を０〜４０％、及び／又は
ＢａＯ成分を０〜４０％
の範囲内でさらに含有する請求項１から６のいずれかに記載のガラスセラミックス。 - 酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、ＳｉＯ２成分、ＧｅＯ２成分、ＴｅＯ２成分、Ｂ２Ｏ３成分、及びＰ２Ｏ５成分からなる群より選択される１種以上の成分を０〜７５％の範囲内でさらに含有する請求項１から７のいずれかに記載のガラスセラミックス。
- 酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、
Ａｌ２Ｏ３成分を０〜３０％、及び／又は
Ｇａ２Ｏ３成分を０〜２０％、及び／又は
Ｉｎ２Ｏ３成分を０〜１０％、及び／又は
ＳｎＯ成分を０〜１０％、及び／又は
ＺｒＯ２成分を０〜２０％、及び／又は
Ｎｂ２Ｏ５成分を０〜３０％、及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分を０〜３０％、及び／又は
Ａｓ２Ｏ３成分及び／又はＳｂ２Ｏ３成分を合計で０〜５％
の範囲内でさらに含有する請求項１から８のいずれかに記載のガラスセラミックス。 - 酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、Ｌｎ２Ｏ３成分（ここで、ＬｎはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群より選択される１種以上を意味する）を、合計で０〜１０％の範囲内でさらに含有する請求項１から９のいずれかに記載のガラスセラミックス。
- 酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、ＭｘＯｙ成分（ここで、ＭはＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉからなる群より選択される１種以上を意味し、ｘ及びｙは、それぞれｘ：ｙ＝２：Ｍの価数、を満たす最小の自然数である。ここで、Ｖの価数は５、Ｃｒの価数は３、Ｍｎの価数は２、Ｆｅの価数は３、Ｃｏの価数は２、Ｎｉの価数は２とする。）を、合計で０〜１０％の範囲内でさらに含有する請求項１から１０のいずれかに記載のガラスセラミックス。
- 酸化物換算組成の全質量に対する外割り質量％で、Ｆ、Ｃｌ、及びＢｒからなる群より選択される少なくとも１種以上の成分を２０％以下の範囲内でさらに含有する請求項１から１１のいずれかに記載のガラスセラミックス。
- 酸化物換算組成の全質量に対する外割り質量％で、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、及びＰｔからなる群より選択される少なくとも１種の成分を５％以下の範囲内でさらに含有する請求項１から１２のいずれかに記載のガラスセラミックス。
- 紫外領域から可視領域までの波長の光を照射した表面と水滴との接触角が３０°以下である請求項１から１３のいずれかに記載のガラスセラミックス。
- ＪＩＳ Ｒ １７０３−２：２００７に基づくメチレンブルーの分解活性指数が３．０ｎｍｏｌ／Ｌ／ｍｉｎ以上である請求項１から１４のいずれかに記載のガラスセラミックス。
- 紫外領域から可視領域までの波長の光によって光触媒活性が発現される請求項１から１５のいずれかに記載のガラスセラミックス。
- 請求項１から１６のいずれかに記載のガラスセラミックスからなる光触媒。
- 粉粒状、又はファイバー状の形態を有する請求項１７記載の光触媒。
- 請求項１７又は１８に記載の光触媒と、溶媒と、を含有するスラリー状混合物。
- 請求項１７又は１８に記載の光触媒を含む光触媒部材。
- 請求項１７又は１８に記載の光触媒を含む浄化装置。
- 請求項１７又は１８に記載の光触媒を含むフィルタ。
- 粉砕ガラスを焼結させてなる焼結体であって、
前記焼結体中に、請求項１から１６のいずれかに記載のガラスセラミックスを含むことを特徴とする焼結体。 - 得られるガラス体が、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、Ｂｉ２Ｏ３成分を５〜９５％の範囲内で含有するように調製された原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、
前記ガラス体を粉砕して粉砕ガラスを作製する粉砕工程と、
前記粉砕ガラスを所望形状の成形体に成形する成形工程と、
前記成形体を加熱するとともに、ガラス中に結晶相を生成させて焼結体を作製する焼結工程と、
を含む方法により製造されるものである請求項２３に記載の焼結体。 - 基材と、この基材上に設けられたガラスセラミックス層とを有するガラスセラミックス複合体であって、
前記ガラスセラミックス層が、請求項１から１６のいずれかに記載のガラスセラミックスを含むことを特徴とするガラスセラミックス複合体。 - 請求項１から１６のいずれかに記載のガラスセラミックスの製造方法であって、
原料の混合物を１１５０℃以上の温度に保持して溶融し、その後冷却して固化させる冷却工程を含むガラスセラミックスの製造方法。 - 請求項１から１６のいずれかに記載のガラスセラミックスの製造方法であって、
原料を混合してその融液を得る溶融工程と、
前記融液を冷却してガラスを得る冷却工程と、
前記ガラスの温度を結晶化温度領域まで上昇させる再加熱工程と、
前記温度を前記結晶化温度領域内で維持して結晶を生じさせる結晶化工程と、
前記温度を前記結晶化温度領域外まで低下させて前記ガラスセラミックスを得る再冷却工程と、
を有するガラスセラミックスの製造方法。 - 前記結晶化温度領域は、５００℃以上１２００℃以下の範囲内である請求項２７に記載のガラスセラミックスの製造方法。
- 前記ガラスセラミックスに対してドライエッチング及び／又はウェットエッチングを行うエッチング工程をさらに有する請求項２６から２８のいずれかに記載のガラスセラミックスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010293513A JP2012091991A (ja) | 2010-09-30 | 2010-12-28 | ガラスセラミックス、その製造方法、それを含む光触媒、スラリー状混合物、光触媒部材、浄化装置、フィルタ、焼結体及びガラスセラミックス複合体 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010220309 | 2010-09-30 | ||
| JP2010220309 | 2010-09-30 | ||
| JP2010293513A JP2012091991A (ja) | 2010-09-30 | 2010-12-28 | ガラスセラミックス、その製造方法、それを含む光触媒、スラリー状混合物、光触媒部材、浄化装置、フィルタ、焼結体及びガラスセラミックス複合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012091991A true JP2012091991A (ja) | 2012-05-17 |
Family
ID=46385809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010293513A Pending JP2012091991A (ja) | 2010-09-30 | 2010-12-28 | ガラスセラミックス、その製造方法、それを含む光触媒、スラリー状混合物、光触媒部材、浄化装置、フィルタ、焼結体及びガラスセラミックス複合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2012091991A (ja) |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103191723A (zh) * | 2013-03-22 | 2013-07-10 | 南开大学 | 一种可见光光催化剂介孔Bi2WO6的水热合成方法 |
| CN103272584A (zh) * | 2013-06-18 | 2013-09-04 | 山东大学 | 一种全谱光催化剂及其制备方法 |
| CN103301833A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-09-18 | 上海交通大学 | Yb3+-Tm3+-Li+三掺杂Bi2WO6/CNTs上转换光催化材料 |
| CN103623810A (zh) * | 2013-09-12 | 2014-03-12 | 陕西科技大学 | 一种分散性好的Eu负载Bi2WO6多孔微球及其制备方法和应用 |
| CN103752304A (zh) * | 2014-01-14 | 2014-04-30 | 沈阳理工大学 | 一种制备氧化硅负载钛酸铋光催化剂的方法 |
| CN104190450A (zh) * | 2014-09-03 | 2014-12-10 | 江南大学 | 一种碘氧化铋/钼酸铋复合光催化剂及其制备方法 |
| CN104190407A (zh) * | 2014-09-24 | 2014-12-10 | 桂林理工大学 | 可见光响应的光催化剂SrBi2W6O22及其制备方法 |
| CN104707594A (zh) * | 2015-03-19 | 2015-06-17 | 西南大学 | Bi/Aurivillius型氧化物复合材料及其制备方法和应用 |
| CN105056934A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-11-18 | 佛山科学技术学院 | 一种一步法合成稀土元素掺杂的铌酸钾光催化剂的制备方法及其应用 |
| CN105503164A (zh) * | 2014-10-16 | 2016-04-20 | 桂林电子科技大学 | 一种高绝缘铁酸铋基高温压电玻璃陶瓷复合材料及其制备方法 |
| CN105597728A (zh) * | 2016-02-25 | 2016-05-25 | 电子科技大学 | 二氧化钛/钛酸铋超声强化型光催化剂及其制备方法 |
| CN106238038A (zh) * | 2016-08-09 | 2016-12-21 | 桂林电子科技大学 | 一种掺钕钨酸铋光催化剂的制备及其应用 |
| CN106882880A (zh) * | 2017-03-14 | 2017-06-23 | 沃邦环保有限公司 | 罗丹明b染料废水的处理方法 |
| CN107216150A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-09-29 | 武汉工程大学 | 一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法 |
| CN107262121A (zh) * | 2017-07-20 | 2017-10-20 | 西安科技大学 | 一种磁性复合可见光催化剂及其制备方法 |
| CN108435227A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-08-24 | 苏州甫众塑胶有限公司 | 一种高效稳定光催化材料的制备方法 |
| CN109382089A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-02-26 | 沈阳理工大学 | 一种自清洁纤维的制备方法 |
| CN109589966A (zh) * | 2019-01-21 | 2019-04-09 | 合肥学院 | 一种异质结TiO2@Bi3.64Mo0.36O6.55纳米复合光催化剂的制备方法 |
| CN109939673A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-06-28 | 延安大学 | 一种超薄氧化铋/钼酸铋异质结光催化材料及其制备方法 |
| CN109967067A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-07-05 | 昆明理工大学 | 一种以hds废催化剂为原料制备钨酸铋/钼酸铋/石墨烯异质结光催化剂的方法 |
| CN110368924A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-10-25 | 中山大学 | 一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂及其在光热催化净化有机气体污染物中的应用 |
| CN113289649A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-08-24 | 蚌埠学院 | 一种F、Fe、Br掺杂Bi2MoO6复合光催化材料制备方法及其应用 |
| CN113398944A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-09-17 | 苏州科技大学 | 钒酸铋表面修饰钴酸镍尖晶石的复合材料及其制备和应用 |
| CN114230182A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-03-25 | 桂林电子科技大学 | 一种稀土掺杂透明光电铌酸盐玻璃陶瓷材料及制备方法 |
-
2010
- 2010-12-28 JP JP2010293513A patent/JP2012091991A/ja active Pending
Cited By (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103301833A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-09-18 | 上海交通大学 | Yb3+-Tm3+-Li+三掺杂Bi2WO6/CNTs上转换光催化材料 |
| CN103191723A (zh) * | 2013-03-22 | 2013-07-10 | 南开大学 | 一种可见光光催化剂介孔Bi2WO6的水热合成方法 |
| CN103272584A (zh) * | 2013-06-18 | 2013-09-04 | 山东大学 | 一种全谱光催化剂及其制备方法 |
| CN103623810A (zh) * | 2013-09-12 | 2014-03-12 | 陕西科技大学 | 一种分散性好的Eu负载Bi2WO6多孔微球及其制备方法和应用 |
| CN103752304A (zh) * | 2014-01-14 | 2014-04-30 | 沈阳理工大学 | 一种制备氧化硅负载钛酸铋光催化剂的方法 |
| CN104190450A (zh) * | 2014-09-03 | 2014-12-10 | 江南大学 | 一种碘氧化铋/钼酸铋复合光催化剂及其制备方法 |
| CN104190407A (zh) * | 2014-09-24 | 2014-12-10 | 桂林理工大学 | 可见光响应的光催化剂SrBi2W6O22及其制备方法 |
| CN105503164A (zh) * | 2014-10-16 | 2016-04-20 | 桂林电子科技大学 | 一种高绝缘铁酸铋基高温压电玻璃陶瓷复合材料及其制备方法 |
| CN104707594A (zh) * | 2015-03-19 | 2015-06-17 | 西南大学 | Bi/Aurivillius型氧化物复合材料及其制备方法和应用 |
| CN105056934A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-11-18 | 佛山科学技术学院 | 一种一步法合成稀土元素掺杂的铌酸钾光催化剂的制备方法及其应用 |
| CN105597728A (zh) * | 2016-02-25 | 2016-05-25 | 电子科技大学 | 二氧化钛/钛酸铋超声强化型光催化剂及其制备方法 |
| CN105597728B (zh) * | 2016-02-25 | 2018-02-06 | 电子科技大学 | 二氧化钛/钛酸铋超声强化型光催化剂及其制备方法 |
| CN106238038A (zh) * | 2016-08-09 | 2016-12-21 | 桂林电子科技大学 | 一种掺钕钨酸铋光催化剂的制备及其应用 |
| CN106882880A (zh) * | 2017-03-14 | 2017-06-23 | 沃邦环保有限公司 | 罗丹明b染料废水的处理方法 |
| CN106882880B (zh) * | 2017-03-14 | 2020-11-03 | 石狮市龙兴隆染织实业有限公司 | 罗丹明b染料废水的处理方法 |
| CN107216150A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-09-29 | 武汉工程大学 | 一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法 |
| CN107262121A (zh) * | 2017-07-20 | 2017-10-20 | 西安科技大学 | 一种磁性复合可见光催化剂及其制备方法 |
| CN108435227A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-08-24 | 苏州甫众塑胶有限公司 | 一种高效稳定光催化材料的制备方法 |
| CN109382089A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-02-26 | 沈阳理工大学 | 一种自清洁纤维的制备方法 |
| CN109589966A (zh) * | 2019-01-21 | 2019-04-09 | 合肥学院 | 一种异质结TiO2@Bi3.64Mo0.36O6.55纳米复合光催化剂的制备方法 |
| CN109967067A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-07-05 | 昆明理工大学 | 一种以hds废催化剂为原料制备钨酸铋/钼酸铋/石墨烯异质结光催化剂的方法 |
| CN109939673A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-06-28 | 延安大学 | 一种超薄氧化铋/钼酸铋异质结光催化材料及其制备方法 |
| CN109939673B (zh) * | 2019-03-26 | 2020-08-18 | 延安大学 | 一种超薄氧化铋/钼酸铋异质结光催化材料及其制备方法 |
| CN110368924A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-10-25 | 中山大学 | 一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂及其在光热催化净化有机气体污染物中的应用 |
| CN113398944A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-09-17 | 苏州科技大学 | 钒酸铋表面修饰钴酸镍尖晶石的复合材料及其制备和应用 |
| CN113398944B (zh) * | 2021-05-24 | 2022-02-22 | 苏州科技大学 | 钒酸铋表面修饰钴酸镍尖晶石的复合材料及其制备和应用 |
| CN113289649A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-08-24 | 蚌埠学院 | 一种F、Fe、Br掺杂Bi2MoO6复合光催化材料制备方法及其应用 |
| CN114230182A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-03-25 | 桂林电子科技大学 | 一种稀土掺杂透明光电铌酸盐玻璃陶瓷材料及制备方法 |
| CN114230182B (zh) * | 2021-12-16 | 2023-12-01 | 桂林电子科技大学 | 一种稀土掺杂透明光电铌酸盐玻璃陶瓷材料及制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2012091991A (ja) | ガラスセラミックス、その製造方法、それを含む光触媒、スラリー状混合物、光触媒部材、浄化装置、フィルタ、焼結体及びガラスセラミックス複合体 | |
| TWI510292B (zh) | Photocatalyst, slurry mixture, forming member and coating, coating film forming member, sintered body, glass-ceramic composite, glass, building materials and cleaning materials | |
| WO2011013797A1 (ja) | ガラスセラミックス、ガラスセラミックス焼結体、ガラスセラミックス複合体、ガラス粉粒体、スラリー状混合物、及び光触媒 | |
| JP6391926B2 (ja) | 結晶化ガラス及びその製造方法 | |
| WO2010041760A1 (ja) | ガラスセラミックス及びその製造方法、ガラスセラミックス焼結体の製造方法、複合体の製造方法、光触媒機能性成形体、並びに親水性成形体 | |
| JP5820799B2 (ja) | 釉薬用ガラス、釉薬、及び光触媒部材 | |
| JP2012140275A (ja) | ガラスセラミックス及びその製造方法 | |
| JP5882592B2 (ja) | ガラスセラミックス、その製造方法 | |
| JP5702542B2 (ja) | ガラスセラミックス及びその製造方法 | |
| JP5771183B2 (ja) | ガラスセラミックス、その製造方法及びその利用 | |
| JP2011225397A (ja) | ガラスセラミックス、その製造方法 | |
| JP2011046602A (ja) | ガラス粉粒体及びこれを含有するスラリー状混合物 | |
| JP2011093763A (ja) | ガラスセラミックスおよびその製造方法 | |
| JP2011178597A (ja) | 光触媒ガラスおよびその製造方法 | |
| JP2011241092A (ja) | ガラスセラミックス及びその製造方法 | |
| JP2011093769A (ja) | ガラスセラミックスおよびその製造方法 | |
| JP2011093767A (ja) | ガラスセラミックスおよびその製造方法 | |
| JP5715353B2 (ja) | 結晶化ガラスおよびその製造方法 | |
| JP2011116619A (ja) | 複合体及びその製造方法、光触媒機能性部材、及び親水性成部材 | |
| JP2011098869A (ja) | ガラスセラミックス及びその製造方法、光触媒機能性成形体、及び親水性成形体 | |
| JP2011093766A (ja) | ガラス及びガラスセラミックス | |
| JP6310247B2 (ja) | 結晶化ガラス | |
| JP2011046601A (ja) | ガラスセラミックス複合体及びその製造方法、光触媒機能性部材、並びに親水性部材 | |
| JP2011178596A (ja) | 焼結体およびその製造方法、光触媒、ガラス粉粒体混合物、並びに、スラリー状混合物 | |
| JP2011093768A (ja) | ガラスセラミックスおよびその製造方法 |