JP2017018954A - 透明光触媒コーティング - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/20—Vanadium, niobium or tantalum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/20—Carbon compounds
- B01J27/22—Carbides
Abstract
【解決手段】少なくとも1つの光触媒材料と少なくとも1つの助触媒とを含む透明光触媒組成物であって、助触媒が前記光触媒の触媒性能を、アセトアルデヒドの光触媒的分解率の測定において少なくとも約2倍向上させることができ、光触媒および前記助触媒が互いの約0.75以内である屈折率を有し、光触媒が、WO3、TiO2、またはTi(O,C,N)2:Snを含む光触媒組成物。
【選択図】図8
Description
実施形態1.光触媒と助触媒とを含有する光触媒組成物。
実施形態2.前記助触媒が、前記光触媒の触媒性能を、アセトアルデヒドの光触媒的分解率によって測定して少なくとも約2向上させる、実施形態1の光触媒組成物。
実施形態3.前記光触媒および前記助触媒が、互いの約0.75以内である屈折率を有する、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態4.前記光触媒が、約1.5eVから約3.5eVのバンドギャップを有する、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態5.前記光触媒が、WO3、TiO2、またはTi(O,C,N)2:Snを含む、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態6.前記助触媒が、前記光触媒の伝導帯からの電子移動によって還元されることが可能な金属酸化物である、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態7.前記助触媒が、電子移動によってO2を還元することが可能な金属酸化物である、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態8.前記助触媒が、大気中のO2をスーパーオキシドラジカルイオンに転化させることが可能である、実施形態7の光触媒組成物。
実施形態9.前記助触媒が、大気中のO2を周囲条件下でスーパーオキシドラジカルイオンに転化させることが可能である、実施形態8の光触媒組成物。
実施形態10.前記助触媒が、アナターゼTiO2、SrTiO3、KTaO3、またはKNbO3を含む、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態11.前記助触媒が、In2O5、Ta2O5、アナターゼTiO2、ルチルTiO2、アナターゼTiO2とルチルTiO2の組み合わせ、またはCeO2を含む、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態12.前記助触媒が、金属二酸化物である、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態13.前記助触媒が、CeO2である、実施形態12の光触媒組成物。
実施形態14. 前記CeO2にSnがドープされている、実施形態12の光触媒組成物。
実施形態15.前記Snが、前記助触媒の約1モル%から約20モル%である、実施形態14の光触媒組成物。
実施形態16.前記助触媒が、TiO2である、実施形態12の光触媒組成物。
実施形態17.前記助触媒が、前記光触媒の価電子帯より高い価電子帯または最高占有分子軌道を有する、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態18.前記光触媒が、正孔を該光触媒に移動させることが可能である、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態19.少なくとも約0.01モル%の光触媒、かつ100モル%未満の光触媒を含有する、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態20.前記光触媒が、酸化物半導体である、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態21.前記光触媒が、チタン(Ti)を含有する、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態22.前記光触媒が、タングステン(W)を含有する、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態23.前記光触媒に少なくとも1つの天然に存在する元素がドープされている、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態24.前記光触媒に遷移金属、遷移金属酸化物または遷移金属水酸化物が担持されている、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態25.前記遷移金属が、Cu、FeまたはNiである、実施形態24の光触媒組成物。
実施形態26.前記遷移金属酸化物が、Cu、FeまたはNiを含有する、実施形態24の光触媒組成物。
実施形態27.前記遷移金属水酸化物が、Cu、FeまたはNiを含有する、実施形態24の光触媒組成物。
実施形態28.前記光触媒に貴金属、貴金属酸化物または貴金属水酸化物が担持されている、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態29.前記貴金属が、Au、Ag、Pt、Pd、Ir、RuまたはRhである、実施形態28の光触媒組成物。
実施形態30.前記貴金属酸化物が、Au、Ag、Pt、Pd、Ir、RuまたはRhを含有する、実施形態28の光触媒組成物。
実施形態31.前記貴金属水酸化物が、Au、Ag、Pt、Pd、Ir、RuまたはRhを含有する、実施形態28の光触媒組成物。
実施形態32.前記助触媒が、無機のものである、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態33.前記無機助触媒が、バインダーを含む、実施形態32の光触媒組成物。
実施形態34.前記助触媒が、SiO2、SnO2、Al2O3、ZrO2、Fe2O3、Fe3O4、NiO、またはNb2O5である、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態35.前記助触媒が、RerEtOs(この場合、Reは希土類金属であり、および1≦r≦2、2≦s≦3、Eは元素であり、および0≦t≦3)を含む、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態36.前記助触媒が、CexZryO2(この場合、y/x比=0.001から0.999)をさらに含む、実施形態35の光触媒組成物。
実施形態37.前記助触媒が、RerOs(この場合、Reは希土類金属であり、および1≦r≦2、1≦s≦2)を含む、実施形態35の光触媒組成物。
実施形態38.前記助触媒が、セリウムを含有する、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態39.前記助触媒が、酸化セリウムを含む、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態40.前記光触媒が、WO3を含み、および前記助触媒が、CeOx(x≦2.0)を含む、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態41.前記組成物が、アセトアルデヒドを光触媒分解することが可能である、前記いずれかの実施形態の光触媒組成物。
実施形態42.実施形態1〜41のいずれかの前記光触媒組成物を含有する光触媒層。
実施形態43.基板をさらに含有する光触媒層であって、前記光触媒組成物の少なくとも一部分がその基板表面と接触している、実施形態42の光触媒層。
実施形態44.光触媒層の製造方法であって、実施形態1〜41のいずれかの組成物を形成する工程;および前記組成物を基板に適用する工程を含む方法。
実施形態45.光触媒層の製造方法であって、
光触媒とCeO2と分散媒とを含有する分散液を作る工程(ここで、
それぞれの光触媒およびCeO2の屈折率は、互いの少なくとも0.75以内であり、前記光触媒のCeO2に対するモル比は、1〜99モル%光触媒および99〜1モル%CeO2の間であり;
前記分散液は、約2〜50重量%固形物を有する)と;
前記分散液を基板に塗布する工程と;
前記分散液および前記基板を、前記分散液から実質的にすべての前記分散媒を蒸発させるために十分な温度および時間長で加熱する工程と
を含む方法。
実施形態46.光触媒のCeO2に対する前記モル比が、約1:1[50%対50%]である、実施形態45の方法。
実施形態47.光触媒のCeO2に対する前記モル比が、約4:1[80%対20%]
である、実施形態45の方法。
実施形態48.添加される分散媒の量が、約20重量%固形物の分散液を獲得するために十分なものである、実施形態45の方法。
実施形態49.前記基板が、室温と500℃の間の温度で加熱される、実施形態45の方法。
実施形態50.前記基板が、10秒と2時間の間の時間、加熱される、実施形態45の方法。
実施形態51.空気または水の浄化方法であって、前記空気または水を実施形態1〜41のいずれかの光触媒組成物の存在下で光に曝露する工程を含む方法。
実施形態52.前記光触媒組成物が、前記空気または水中の汚染の約50%より多くを除去する、実施形態51の方法。
実施形態53.汚染物質の除去方法であって、前記汚染物質を含有する材料を実施形態1〜41のいずれかの光触媒組成物の存在下で光に曝露する工程を含む方法。
実施形態54.実施形態1〜41のいずれかの光触媒組成物の存在下で前記空気または水を光に曝露する工程を含む消毒方法。
実施形態55.空気または水からの臭気除去方法であって、前記空気または水を実施形態1〜41のいずれかの光触媒組成物の存在下で光に曝露する工程を含む方法。
実施形態56.実施形態1〜41のいずれかの光触媒組成物を含有するセルフクリーニング材料。
実施形態57.前記光触媒組成物が、ガラス、壁板、石、石造物、金属、木材、プラスチック、他の高分子表面、コンクリート、繊維、布地、糸またはセラミックに適用される、実施形態51〜55のいずれかの方法。
実施形態58.前記光触媒組成物が、蒸着、例えば、化学蒸着(CVD)もしくは物理蒸着(PVD);ラミネーション;押圧;ロール塗り;浸漬;溶融;貼り合わせ;ゾル−ゲル堆積;スピンコーティング;ディップコーティング;バーコーティング;スロットコーティング;刷毛塗りコーティング;スパッタリング;熱溶射、例えば、火炎溶射、プラズマ溶射(DCもしくはRF);高速酸素燃料溶射(HVOF);原子層堆積;コールドスプレー法;またはエアロゾル堆積によって適用される、実施形態57の方法。
試料調製
(実施例1)
(実施例2)
(実施例3)
(比較例1)
(比較例2)
(比較例3)
(実施例4)
(実施例5〜7)
(実施例8A〜8J)
(実施例9〜15)
(実施例16〜30)
(実施例31〜35)
(実施例36)
アルデヒド分解に向けての燃焼Ti(O,C,N)2:SnおよびプラズマCeO2の併用
(実施例37)
定期旅客機における臭気の低減
(実施例38)
食品調理用表面の消毒
Claims (58)
- 光触媒と助触媒とを含有する光触媒組成物。
- 前記助触媒が、前記光触媒の触媒性能を、アセトアルデヒドの光触媒的分解率によって測定して少なくとも約2向上させる、請求項1に記載の光触媒組成物。
- 前記光触媒および前記助触媒が、互いの約0.75以内である屈折率を有する、前記請求項のいずれかに記載の光触媒組成物。
- 前記光触媒が、約1.5eVから約3.5eVのバンドギャップを有する、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記光触媒が、WO3、TiO2、またはTi(O,C,N)2:Snを含む、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記助触媒が、前記光触媒の伝導帯からの電子移動によって還元されることが可能な金属酸化物である、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記助触媒が、電子移動によってO2を還元することが可能な金属酸化物である、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記助触媒が、大気中のO2をスーパーオキシドラジカルイオンに転化させることが可能である、請求項7に記載の光触媒組成物。
- 前記助触媒が、大気中のO2を周囲条件下でスーパーオキシドラジカルイオンに転化させることが可能である、請求項8に記載の光触媒組成物。
- 前記助触媒が、アナターゼTiO2、SrTiO3、KTaO3、またはKNbO3を含む、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記助触媒が、In2O5、Ta2O5、アナターゼTiO2、ルチルTiO2、アナターゼTiO2とルチルTiO2の組み合わせ、またはCeO2を含む、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記助触媒が、金属二酸化物である、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記助触媒が、CeO2である、請求項12に記載の光触媒組成物。
- 前記CeO2にSnがドープされている、請求項12に記載の光触媒組成物。
- 前記Snが、前記助触媒の約1モル%から約20モル%である、請求項14に記載の光触媒組成物。
- 前記助触媒が、TiO2である、請求項12に記載の光触媒組成物。
- 前記助触媒が、前記光触媒の価電子帯より高い価電子帯または最高占有分子軌道を有する、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記光触媒が、正孔を該光触媒に移動させることが可能である、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 少なくとも約0.01モル%の光触媒、かつ100モル%未満の光触媒を含有する、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記光触媒が、酸化物半導体である、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記光触媒が、チタン(Ti)を含有する、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記光触媒が、タングステン(W)を含有する、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記光触媒に少なくとも1つの天然に存在する元素がドープされている、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記光触媒に遷移金属、遷移金属酸化物または遷移金属水酸化物が担持されている、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記遷移金属が、Cu、FeまたはNiである、請求項24に記載の光触媒組成物。
- 前記遷移金属酸化物が、Cu、FeまたはNiを含有する、請求項24に記載の光触媒組成物。
- 前記遷移金属水酸化物が、Cu、FeまたはNiを含有する、請求項24に記載の光触媒組成物。
- 前記光触媒に貴金属、貴金属酸化物または貴金属水酸化物が担持されている、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記貴金属が、Au、Ag、Pt、Pd、Ir、RuまたはRhである、請求項28に記載の光触媒組成物。
- 前記貴金属酸化物が、Au、Ag、Pt、Pd、Ir、RuまたはRhを含有する、請求項28に記載の光触媒組成物。
- 前記貴金属水酸化物が、Au、Ag、Pt、Pd、Ir、RuまたはRhを含有する、請求項28に記載の光触媒組成物。
- 前記助触媒が、無機のものである、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記無機助触媒が、バインダーを含む、請求項32に記載の光触媒組成物。
- 前記助触媒が、SiO2、SnO2、Al2O3、ZrO2、Fe2O3、Fe3O4、NiO、またはNb2O5である、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記助触媒が、RerEtOs(この場合、Reは希土類金属であり、および1≦r≦2、2≦s≦3、Eは元素であり、および0≦t≦3)を含む、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記助触媒が、CexZryO2(この場合、y/x比=0.001から0.999)をさらに含む、請求項35に記載の光触媒組成物。
- 前記助触媒が、RerOs(この場合、Reは希土類金属であり、および1≦r≦2、1≦s≦2)を含む、請求項35に記載の光触媒組成物。
- 前記助触媒が、セリウムを含有する、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記助触媒が、酸化セリウムを含む、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記光触媒が、WO3を含み、および前記助触媒が、CeOx(x≦2.0)を含む、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 前記組成物が、アセトアルデヒドを光触媒分解することが可能である、前記いずれかの請求項に記載の光触媒組成物。
- 請求項1〜41のいずれかに記載の前記光触媒組成物を含有する光触媒層。
- 基板をさらに含有する光触媒層であって、前記光触媒組成物の少なくとも一部分がその基板表面と接触している、請求項42に記載の光触媒層。
- 光触媒層の製造方法であって、請求項1〜41のいずれかに記載の組成物を形成する工程;および前記組成物を基板に適用する工程を含む方法。
- 光触媒層の製造方法であって、
光触媒とCeO2と分散媒とを含有する分散液を作る工程(ここで、
それぞれの光触媒およびCeO2の屈折率は、互いの少なくとも0.75以内であり、前記光触媒のCeO2に対するモル比は、1〜99モル%光触媒および99〜1モル%CeO2の間であり;
前記分散液は、約2〜50重量%固形物を有する)と;
前記分散液を基板に塗布する工程と;
前記分散液および前記基板を、前記分散液から実質的にすべての前記分散媒を蒸発させるために十分な温度および時間長で加熱する工程と
を含む方法。 - 光触媒のCeO2に対する前記モル比が、約1:1である、請求項45に記載の方法。
- 光触媒のCeO2に対する前記モル比が、約4:1である、請求項45に記載の方法。
- 添加される分散媒の量が、約20重量%固形物の分散液を獲得するために十分なものである、請求項45に記載の方法。
- 前記基板が、室温と500℃の間の温度で加熱される、請求項45に記載の方法。
- 前記基板が、10秒と2時間の間の時間、加熱される、請求項45に記載の方法。
- 空気または水の浄化方法であって、前記空気または水を請求項1〜41のいずれかに記載の光触媒組成物の存在下で光に曝露する工程を含む方法。
- 前記光触媒組成物が、前記空気または水中の汚染の約50%より多くを除去する、請求項51に記載の方法。
- 汚染物質の除去方法であって、前記汚染物質を含有する材料を請求項1〜41のいずれかに記載の光触媒組成物の存在下で光に曝露する工程を含む方法。
- 請求項1〜41のいずれかに記載の光触媒組成物の存在下で前記空気または水を光に曝露する工程を含む消毒方法。
- 空気または水からの臭気除去方法であって、前記空気または水を請求項1〜41のいずれかに記載の光触媒組成物の存在下で光に曝露する工程を含む方法。
- 請求項1〜41のいずれかに記載の光触媒組成物を含有するセルフクリーニング材料。
- 前記光触媒組成物が、ガラス、壁板、石、石造物、金属、木材、プラスチック、他の高分子表面、コンクリート、繊維、布地、糸またはセラミックに適用される、請求項51〜56のいずれかに記載の方法。
- 前記光触媒組成物が、蒸着、化学蒸着、物理蒸着、ラミネーション、押圧、ロール塗り、浸漬、溶融、貼り合わせ、ゾル−ゲル堆積、スピンコーティング、ディップコーティング、バーコーティング、刷毛塗りコーティング、スパッタリング、熱溶射、火炎溶射、プラズマ溶射、高速酸素燃料溶射、原子層堆積、コールドスプレー法、またはエアロゾル堆積によって適用される、請求項57に記載の方法。
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