JP2017205758A - 低照度活性光触媒機能材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空気中に気化し拡散した化学物質等を活性炭で吸着すると共に、低照度においても十分な光触媒機能を発揮して吸着した化学物質を分解することができ、長期間にわたって脱臭効果を持続することが可能で、クローゼットや玄関などの日中比較的暗い室内空間や航空機などの密閉空間或いは電力の消費量や明るさが制限される空間等における壁紙等として好適に用いることができる省エネルギー性、設置自在性に優れる低照度活性光触媒機能材の提供。【解決手段】吸着活性を有する活性炭又はゼオライトと繊維とを抄造したシート状吸着材と、Ｐｔ及びｇ−Ｃ３Ｎ４が担持された二酸化チタン粒子を含む溶射被膜によりシート状吸着材の少なくともいずれか一方の面に形成された光触媒部と、を備えている。【選択図】図４

Description

本発明は、アセトアルデヒド等の空間化学物質を吸着活性を有する活性炭で直ちに吸着すると共に、低照度においても十分な光触媒機能を発揮して吸着した化学物質を徐々に分解することができ、長期間にわたって脱臭効果を持続することが可能で、クローゼットや玄関などの日中比較的暗い室内空間や航空機などの密閉空間等における臭気成分の脱臭分解材として壁紙や壁材等に好適に用いることができる低照度活性光触媒機能材及びその製造方法に関する。

近年、衛生管理の強化などの面から様々な抗菌加工製品が開発されており、特に抗菌加工への光触媒機能の利用が注目を集めている。
光触媒の中でも、特に二酸化チタン（ＴｉＯ₂）は、安価で、化学的安定性に優れ、かつ高い触媒活性を有しており、その強力な有機物分解活性により、細菌の菌体と同時にグラム陰性菌の細胞壁外壁成分であるエンドトキシンや細菌が産生する毒素（例えば、病原性大腸菌が産生するベロ毒素）等の有害物質を併せて分解することができ、しかも光触媒自体は人体に無害であるという利点を有している。
そのため、二酸化チタンを用いた光触媒の研究及び応用が行われており、食品容器、建材等の抗菌加工に二酸化チタン光触媒が広く用いられている。
なお、二酸化チタンは紫外線照射下でしか光触媒活性を発現しないために、紫外線成分を殆ど含まない室内光の下では充分な触媒活性を発現することができない。そのため、二酸化チタンに鉄等の金属またはＦｅＣｌ₃等の金属錯体または金属塩、すなわち鉄化合物を担持することで、可視光照射下で光触媒活性を発現させている。
従来、可視光照射下で光触媒活性を発現する光触媒皮膜を製造する場合には、増感剤が担持された二酸化チタン粉末を含んだ光触媒組成物を塗料等に分散させ、対象となる建材等の表面に塗装を施して光触媒皮膜を製造していた。
しかし、二酸化チタンに鉄化合物を担持させる光触媒組成物は、その処理や製造工程に極めて長時間を要しており、製造工程の短縮、品質の向上、安定化が求められていた。
これらの課題を解決するために、本願出願人が鋭意研究を行い特許された（特許文献１）には、ルチル型二酸化チタン粒子と、Ｆｅ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｎｉの水溶性金属錯体または水溶性金属塩から選ばれる少なくとも１種類の化合物と、水とを含むスラリーを形成する工程と、スラリーを溶射して、少なくとも１種類の化合物のマイナスイオンが溶射の熱で揮発し、化合物の金属イオンがスラリーの水及び空気中の酸素と反応して生成された、可視光応答機能と助触媒機能とを発現する、Ｆｅ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｎｉの水酸化物又はオキシ水酸化物の少なくとも１種類の形態と、水酸化物又はオキシ水酸化物と共に生成された、可視光応答機能と助触媒機能とを発現する、Ｆｅ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｎｉの酸化物の少なくとも１種類の形態とをスラリー中のルチル型二酸化チタン粒子に担持させると共に、同ルチル型二酸化チタン粒子を対象物に積層する工程とを備える光触媒皮膜の製造方法が開示されている。

特許第５７２３８８３号公報

（１）（特許文献１）によれば、大幅に短縮した製造工程で光触媒皮膜を製造でき、皮膜の品質や性能にバラツキが小さく、高い品質と製造歩留まりを実現し、可視光応答機能を発現させることができ、この光触媒皮膜を病院や高齢者介護施設、食品加工工場など衛生面が重視される施設における床材、壁材、天井材や付帯設備等へ適用することにより、院内感染、食中毒等を効果的に防止することができた。
（２）（特許文献１）の光触媒皮膜は、可視光応答機能を有することにより、紫外線成分を殆ど含まない室内光の下でも充分な触媒活性を発現することができ、タイル、衛生陶器、ガラス、鏡、コンクリート製の建材、樹脂製の建材、金属製の建材、樹脂フィルム、金属繊維、ガラス繊維、炭素繊維、これらの繊維を用いたフィルター等の表面に形成して使用することができたが、日中でも比較的暗いクローゼットや玄関などの室内空間や航空機などの密閉空間或いは電力の消費量や明るさが制限される空間においては、充分な光触媒機能を発揮することができず、用途が限定されることがあった。
（３）そこで、日中でも太陽光或いは紫外線ランプや蛍光灯等の光が当たり難い暗い空間や密閉空間或いは電力の消費量や明るさが制限される空間においても充分な光触媒機能を発揮することができる低照度活性を有し、省エネルギー性、設置自在性に優れる低照度活性光触媒機能材の開発が強く望まれていた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、空気中に気化し拡散した化学物質等を吸着活性を有する活性炭で吸着すると共に、低照度においても十分な光触媒機能を発揮して吸着した化学物質を分解することができ、長期間にわたって脱臭効果を持続することが可能で、クローゼットや玄関などの日中比較的暗い室内空間、航空機などの、密閉され電力の消費量や明るさが制限される空間等における壁紙や壁材等として好適に用いることができる省エネルギー性、設置自在性に優れる低照度活性光触媒機能材の提供、基材の表面に活性炭と低照度活性の光触媒機能を有する溶射被膜を混在させることができ、長期間にわたって吸着、分解性能を維持することができ、高品質で性能のバラツキが少なく、耐久性、長寿命性に優れる低照度活性光触媒機能材の製造方法の提供を目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の低照度活性光触媒機能材及びその製造方法は、以下の構成を有している。
本発明の請求項１に記載の低照度活性光触媒機能材は、吸着活性を有する活性炭又はゼオライトと繊維とを抄造したシート状吸着材と、Ｐｔ及びｇ−Ｃ₃Ｎ₄（グラファイト状窒化炭素）が担持された二酸化チタン粒子を含む溶射被膜により前記シート状吸着材の少なくともいずれか一方の面に形成された光触媒部と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）吸着活性を有する活性炭と繊維とを抄造したシート状吸着材を備えることにより、アセトアルデヒド等の気化し空気中に拡散している化学物質を活性炭で吸着することができ、化学物質等の吸着の確実性、安定性に優れる。
（２）Ｐｔ及びｇ−Ｃ３Ｎ４が担持された二酸化チタン粒子を含む溶射被膜によりシート状吸着材の少なくともいずれか一方の面に形成された光触媒部を備えていることにより、低照度においても十分な光触媒機能を発揮し活性炭で吸着した化学物質を分解して、シート状吸着材の吸着能力を回復させることができるので、クローゼットや玄関などの日中比較的暗い室内空間、航空機などの密閉空間等の壁紙や壁材等として使用した際にも、初期の吸着能力を長期間にわたって維持することができ、化学物質等の吸着、分解の効率性、省エネルギー性、設置自在性に優れる。
（３）光触媒部となる溶射皮膜を形成する二酸化チタン粒子が溶射によりシート状吸着材の繊維に食い込んで密着するので、光触媒部の耐久性、長寿命性に優れ、分解性能のバラツキが少なく、長期間にわたって吸着性能を維持することができ、化学物質等の吸着、分解の持続性、安定性に優れる。

ここで、シート状吸着材を形成する繊維としては、難燃性ポリエステル、難燃性アラミド、難燃性ポリエーテルイミド等の樹脂繊維が好適に用いられる。吸着活性を有する活性炭としては粉末活性炭、繊維状活性炭、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト等を用いることができ、一種或いは二種以上組合せたものと繊維とを抄造してシート状吸着材が形成される。活性炭含有率が高いので、吸着容量が大きく、化学吸着能力を付与することにより、幅広いガス状汚染物質を吸着することができる。
また、ゼオライトとしては、Ａ型、フェリエライト、ＭＣＭ−２２、ＺＳＭ−５，シリカライト、モルデナイト、Ｌ型、Ｙ型、Ｘ型、ベータ型等のゼオライトの粉末を繊維に担持させたものが用いられる。
尚、シート状吸着材の厚みは０．０５ｍｍ〜２ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ〜１．５ｍｍのものが好適に用いられる。シート状吸着材の厚みが０．５ｍｍより薄くなるにつれ、取扱い性、耐久性が低下し易くなる傾向があり、１．５ｍｍより厚くなるにつれ、加工性が低下し易くなる傾向がある。また、０．０５ｍｍより薄くなるか、２ｍｍより厚くなると、これらの傾向が著しくなり、いずれも好ましくない。

二酸化チタンには、結晶構造の違いによりアナターゼ（Ａｎａｔａｓｅ）型やルチル（Ｒｕｔｉｌｅ）型等が存在するが、結晶構造は特に限定されず、一方のみを用いてもよいし、これらの混合物を用いてもよい。
溶射材料の主成分である二酸化チタンの平均粒径は３５ｎｍ程度である。
二酸化チタン粒子に対するＰｔの担持量は重量比で０．０５ｗｔ％〜０．２ｗｔ％が好ましい。Ｐｔの担持量が０．０５ｗｔ％より少なくなると低照度での化学物質等の分解速度が低下し易くなる傾向があり、０．２ｗｔ％を超えても低照度での分解速度には大差がなく、Ｐｔの使用量が増えるだけで省資源性が低下し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
二酸化チタン粒子に対するｇ−Ｃ₃Ｎ₄の担持量は重量比で０．１ｗｔ％〜０．４ｗｔ％が好ましい。ｇ−Ｃ₃Ｎ₄の担持量が０．１ｗｔ％より少なくなるか、０．４ｗｔ％より多くなるにつれ、化学物質等の分解速度が低下し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。

溶射皮膜を形成する方法としては、溶射であれば特に限定されず、フレーム溶射，高速フレーム溶射，ガス式溶射、アーク溶射，プラズマ溶射，線爆溶射等の電気式溶射、コールドスプレー法等の方法を用いることができる。中でも、高速フレーム溶射は、溶射材料が半溶融状態で溶射されて熱の影響を受け難く、また、溶射材料を音速の数倍の速度で吹き付けるので、溶射材料がシート状吸着材の難燃性繊維に食い込んでアンカー効果が得られ易いため、密着性の高い溶射皮膜を形成することでき好ましい。
低照度活性光触媒機能材は、シート状吸着材の少なくとも一部に光触媒部が形成されていればよい。

本発明の請求項２に記載の発明は、低照度活性光触媒機能材の製造方法であって、吸着活性を有する活性炭と繊維とを抄造したシート状吸着材の表面の少なくとも一部にＰｔ及びｇ−Ｃ₃Ｎ₄が担持された二酸化チタン粒子を含む溶射材料を溶射して光触媒部となる溶射皮膜を形成する溶射被膜形成工程を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）吸着活性を有する活性炭と繊維とを抄造したシート状吸着材の表面の少なくとも一部にＰｔ及びｇ−Ｃ₃Ｎ₄が担持された二酸化チタン粒子を含む溶射材料を溶射して光触媒部となる溶射皮膜を形成する溶射被膜形成工程を有することにより、シート状吸着材の少なくとも一部に溶射皮膜からなる光触媒部を形成することができ、低照度の下でも長期間にわたって吸着、分解性能を維持することができ、高品質で性能のバラツキが少なく、耐久性、長寿命性に優れる低照度活性光触媒機能材を製造することができる。
（２）溶射被膜形成工程において、吸着活性を有する活性炭と繊維とを抄造したシート状吸着材の表面の少なくとも一部にＰｔ及びｇ−Ｃ₃Ｎ₄が担持された二酸化チタン粒子を含む溶射材料を溶射して光触媒部となる溶射皮膜を形成することにより、溶射材料の二酸化チタン粒子が直接、シート状吸着材の繊維の表面に食い付いてアンカー効果が発揮され、溶射皮膜の密着性に優れ、光触媒部による化学物質等の分解の安定性、持続性に優れる。

ここで、シート状吸着材については、請求項１で説明した通りなので、説明を省略する。
また、二酸化チタン、Ｐｔ及びｇ−Ｃ₃Ｎ₄の平均粒径、二酸化チタン粒子に対するＰｔ及びｇ−Ｃ₃Ｎ₄の担持量についても、請求項１で説明した通りなので、説明を省略する。
Ｐｔ及びｇ−Ｃ₃Ｎ₄が担持された二酸化チタン粒子は、ｇ−Ｃ₃Ｎ₄とＰｔ担持二酸化チタン粒子を、含浸法を用いて所望の重量比で混合することにより調製することができる。含浸法では、秤量した所望の比率のｇ−Ｃ₃Ｎ₄の粉末とＰｔ担持二酸化チタン粒子の粉末を蒸留水に分散させ、超音波照射及び撹拌を行なう。
尚、Ｐｔ担持二酸化チタン粒子は市販のものを用いることもできるが、蒸留水にＰｔの担持量で算出した塩化白金酸（Ｐｔ前駆体、Ｈ₂ＰｔＣｌ₆・６Ｈ₂Ｏ）と二酸化チタン粉末を加えた懸濁液を撹拌し、遠心分離を行ない、Ｐｔが担持した二酸化チタン粒子とＰｔ未担持の二酸化チタン粒子とを分離して、Ｐｔ担持二酸化チタン粒子を取り出すこともできる。

溶射皮膜を形成する際の溶射フレームの温度は７００℃〜２５００℃が好ましい。溶射フレームの温度が７００℃より低くなるにつれ、溶射する光触媒粒子への入熱が不足し易く、基材の表面に安定した溶射皮膜が形成され難くなる傾向があり、２５００℃より高くなるにつれ、シート状吸着剤が熱の影響で焦げる傾向があり、いずれも好ましくない。
また、溶射皮膜を形成する際の溶射材料の噴出速度は８００ｍ/秒〜２，０００ｍ/秒が好ましい。溶射材料の噴出速度が８００ｍ/秒より遅くなるにつれ、溶射材料が熱の影響を受け易く、また、溶射材料が基材に食い込み難くなって密着性が低下し易くなる傾向があり、２，０００ｍ/秒より速くなるにつれ、基材が破壊され易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。溶射皮膜を形成する際の溶射材料の噴出速度が８００ｍ/秒〜２，０００ｍ/秒であることにより、溶射材料が半溶融状態で溶射されて熱の影響を受け難く、また、音速の数倍の速度で吹き付けられることにより、溶射材料が基材に食い込んでアンカー効果が得られ易く、密着性の高い溶射皮膜を形成することでき、溶射皮膜の安定性、耐久性に優れる。

尚、Ｐｔ及びｇ−Ｃ₃Ｎ₄が担持された二酸化チタン粒子を含む溶射材料のスラリーに、銀，銅，亜鉛，ニッケル，コバルト，アルミニウム，鉄等の金属やこれらの金属塩又は金属錯体等の化合物等を加えて溶射することによって、強力な抗菌作用を有する溶射皮膜を製造することができる。
また、溶射材料のスラリーに顔料を添加して溶射することによって、溶射皮膜を着色することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の低照度活性光触媒機能材の製造方法であって、前記溶射被膜形成工程の前工程として、メラミンを熱処理してｇ−Ｃ₃Ｎ₄を調製するｇ−Ｃ₃Ｎ₄調製工程と、ｇ−Ｃ₃Ｎ₄とＰｔ担持二酸化チタンを含浸法で混合してＰｔ及びｇ−Ｃ₃Ｎ₄が担持された二酸化チタン粒子を調製する光触媒調製工程と、を備えた構成を有している。
この構成により、請求項２の作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）溶射被膜形成工程の前工程として、メラミンを熱処理してｇ−Ｃ₃Ｎ₄を調製するｇ−Ｃ₃Ｎ₄調製工程と、ｇ−Ｃ₃Ｎ₄とＰｔ担持二酸化チタンを含浸法で混合してＰｔ及びｇ−Ｃ₃Ｎ₄が担持された二酸化チタン粒子を調製する光触媒調製工程を有することにより、予めＰｔ及びｇ−Ｃ₃Ｎ₄が担持された二酸化チタン粒子を溶射材料として用いることができ、後工程の溶射被膜形成工程で形成される溶射皮膜の特性にばらつきが少なく、光触媒部としての機能の安定性、長寿命性に優れる。
（２）光触媒調製工程でｇ−Ｃ₃Ｎ₄とＰｔ担持二酸化チタンを含浸法で混合してＰｔ及びｇ−Ｃ₃Ｎ₄が担持された二酸化チタン粒子を調製することにより、低照度でも充分な光触媒機能を発揮することができる省エネルギー性に優れた光触媒を製造することができる。

ここで、ｇ−Ｃ₃Ｎ₄は、公知の方法により製造できる。例えば、メラミンをアルミナ製るつぼに入れて蓋をし、所定時間焼成することで得ることができる。ｇ−Ｃ₃Ｎ₄の比表面積は、５〜１００ｍ²／ｇ、好ましくは８〜５０ｍ²／ｇである。
尚、メラミンの熱処理温度は５００℃〜５５０℃、好ましくは５２０℃〜５５０℃である。

本発明の低照度活性光触媒機能材及びその製造方法によれば、以下の優れた効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、以下の優れた効果が得られる。
（１）低照度においても十分な光触媒機能を発揮して活性炭で吸着した化学物質を分解して、シート状吸着材の吸着能力を回復させることができ、クローゼットや玄関などの日中比較的暗い室内空間、航空機などの密閉空間等の壁紙や壁材等として使用した際に、初期の吸着能力を長期間にわたって維持することができる化学物質等の吸着、分解の効率性、省エネルギー性、設置自在性に優れた低照度活性光触媒機能材を提供することができる。
（２）Ｐｔ及びｇ−Ｃ₃Ｎ₄が担持された二酸化チタンを溶射したゼオライトシートの場合、航空機の密閉空間等の用途に特に好適な難燃性に優れた低照度活性光触媒機能材を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、以下の優れた効果が得られる。
（１）シート状吸着材の少なくとも一部に溶射皮膜からなる光触媒部を形成することができ、低照度の下でも長期間にわたって吸着、分解性能を維持することができ、高品質で性能のバラツキが少なく、耐久性、長寿命性に優れる低照度活性光触媒機能材を製造することが可能な低照度活性光触媒機能材の製造方法を提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の効果に加え、以下の優れた効果が得られる。
（１）予めＰｔ及びｇ−Ｃ₃Ｎ₄が担持された二酸化チタン粒子を溶射材料として用いることにより、溶射被膜形成工程で形成される溶射皮膜の特性にばらつきが少なく、機能の安定性、長寿命性に優れた光触媒部を形成することが可能な低照度活性光触媒機能材の製造方法を提供することができる。

実験例１乃至４のｇ−Ｃ₃Ｎ₄担持二酸化チタン触媒によるアセトアルデヒドの分解試験結果 実験例５乃至７のｇ−Ｃ₃Ｎ₄担持二酸化チタン触媒によるアセトアルデヒドの分解試験結果 実験例８乃至１０のＰｔ担持二酸化チタン触媒によるアセトアルデヒドの分解試験結果 実施例１の複合型光触媒によるＬＥＤ光源下でのアセトアルデヒドの分解試験結果 実施例１の複合型光触媒による蛍光灯光源下でのアセトアルデヒドの分解試験結果 実施例１の複合型光触媒を用いた低照度活性光触媒機能材による蛍光灯光源下でのアセトアルデヒドの分解試験結果 実施例１の複合型光触媒を用いた低照度活性光触媒機能材による蛍光灯光源下でのアセトアルデヒドの分解試験結果を示す図 実施例１の複合型光触媒を用いた低照度活性光触媒機能材による蛍光灯光源下でのトルエンの分解試験結果を示す図

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実験例１）
３０ｇのメラミンをアルミナるつぼに入れ、蓋をして５２０℃で４時間熱処理した後、メノウ乳鉢で粉砕しｇ−Ｃ₃Ｎ₄の試料を得た。
平均粒径が３５ｎｍの二酸化チタン粒子１ｇに、粉末状のｇ−Ｃ₃Ｎ₄の担持量が１ｗｔ％になるようにｇ−Ｃ₃Ｎ₄の粉末０．０１ｇを混合し、蒸留水３０ｍＬに分散させて、周波数４０ｋＨｚの超音波照射を３０分、撹拌を２４時間行って、遠心分離機にかけて大半の水を除去し、約１００℃で２時間乾燥して実験例１のｇ−Ｃ₃Ｎ₄担持二酸化チタン触媒を得た。
（実験例２）
ｇ−Ｃ₃Ｎ₄の担持量が２ｗｔ％となるようにした以外は実験例１と同様にして実験例２のｇ−Ｃ₃Ｎ₄担持二酸化チタン触媒を得た。
（実験例３）
ｇ−Ｃ₃Ｎ₄の担持量が２．５ｗｔ％となるようにした以外は実験例１と同様にして実験例３のｇ−Ｃ₃Ｎ₄担持二酸化チタン触媒を得た。
（実験例４）
ｇ−Ｃ₃Ｎ₄の担持量が４ｗｔ％となるようにした以外は実験例１と同様にして実験例４のｇ−Ｃ₃Ｎ₄担持二酸化チタン触媒を得た。
（実験例５）
メラミンの加熱処理温度を５５０℃とした以外は実験例１と同様にして実験例５のｇ−Ｃ₃Ｎ₄担持二酸化チタン触媒を得た。
（実験例６）
メラミンの加熱処理温度を５５０℃とし、ｇ−Ｃ₃Ｎ₄の担持量が２ｗｔ％となるようにした以外は実験例１と同様にして実験例６のｇ−Ｃ₃Ｎ₄担持二酸化チタン触媒を得た。
（実験例７）
メラミンの加熱処理温度を５５０℃とし、ｇ−Ｃ₃Ｎ₄の担持量が４ｗｔ％となるようにした以外は実験例１と同様にして実験例７のｇ−Ｃ₃Ｎ₄担持二酸化チタン触媒を得た。

（ｇ−Ｃ₃Ｎ₄担持二酸化チタン触媒によるアセトアルデヒドの分解）
実験例１乃至７のｇ−Ｃ₃Ｎ₄担持二酸化チタン触媒１ｇを入れた１Ｌのガスパックに、初期濃度が１００ｐｐｍとなるようにアセトアルデヒドを注入し、暗所に１時間置いて吸着を飽和させた後、４１５ｎｍのＬＥＤ光源（光強度：２ｍＷ／ｃｍ²）の下で検知管にて所定時間経過ごとの残留ガス濃度を測定した。尚、実験は温度：室温、湿度：６０％で行った。
図１は実験例１乃至４のｇ−Ｃ₃Ｎ₄担持二酸化チタン触媒によるアセトアルデヒドの分解試験結果であり、図２は実験例５乃至７のｇ−Ｃ₃Ｎ₄担持二酸化チタン触媒によるアセトアルデヒドの分解試験結果である。
図１及び図２において横軸は経過時間、縦軸はアセトアルデヒドの濃度である。尚、マイナス１時間でアセトアルデヒドの濃度が１００ｐｐｍになっているのは、暗所に１時間置いてアセトアルデヒドを実験例１乃至７のｇ−Ｃ₃Ｎ₄担持二酸化チタン触媒に吸着させた後、光の照射を開始したためである。
図１と図２を比較すると、１００ｐｐｍのアセトアルデヒドを分解するのに、ｇ−Ｃ₃Ｎ₄調製時のメラミンの加熱処理温度が５５０℃であった実験例５乃至７では６時間以上かかったのに対し、ｇ−Ｃ₃Ｎ₄調製時のメラミンの加熱処理温度が５２０℃であった実験例１乃至４では４時間程度しかかからなかった。
また、図１の実験例１乃至４の比較から、二酸化チタン粒子に対するｇ−Ｃ₃Ｎ₄の担持量が２ｗｔ％であった実験例２が最も分解速度が速いことがわかった。

（実験例８）
蒸留水１００ｍＬにＰｔ前駆体として塩化白金酸（Ｈ₂ＰｔＣｌ₆・６Ｈ₂Ｏ）０．００２ｇと平均粒径が３５ｎｍの二酸化チタン（比表面積５０ｍ²／ｇ）粉末３ｇを加えた懸濁液を撹拌し、約１００℃雰囲気で数時間乾燥して、実験例８の０．０５ｗｔ％Ｐｔ担持二酸化チタン触媒を得た。
（実験例９）
Ｐｔの担持量が０．１ｗｔ％となるようにした以外は、実験例８と同様にして、実験例９の０．１ｗｔ％Ｐｔ担持二酸化チタン触媒を得た。
（実験例１０）
Ｐｔの担持量が０．２ｗｔ％となるようにした以外は、実験例８と同様にして、実験例９の０．２ｗｔ％Ｐｔ担持二酸化チタン触媒を得た。

（Ｐｔ担持二酸化チタン触媒によるアセトアルデヒドの分解）
実験例８乃至１０のＰｔ担持二酸化チタン触媒１ｇを入れた１Ｌのガスパックに、初期濃度が１００ｐｐｍとなるようにアセトアルデヒドを注入し、暗所で吸着を飽和させた後、４１５ｎｍのＬＥＤ光源（光強度：２ｍＷ／ｃｍ²⁾の下で検知管にて所定時間経過ごとの残留ガス濃度を測定した。尚、実験は温度：室温、湿度：６０％で行った。
図３は実験例８乃至１０のＰｔ担持二酸化チタン触媒によるアセトアルデヒドの分解試験結果である。
図３（ａ）において横軸は経過時間、縦軸はアセトアルデヒドの濃度であり、図３（ｂ）において横軸は経過時間、縦軸は二酸化炭素の濃度である。
図３（ａ）からは担持されたＰｔ濃度に関わらず、１００ｐｐｍのアセトアルデヒドを３時間程度で分解していることがわかるが、図３（ｂ）において、アセトアルデヒドが完全分解され、二酸化炭素がアセトアルデヒドの倍量発生するまでの時間を比較すると、実験例９の０．１ｗｔ％Ｐｔ担持二酸化チタン触媒及び実験例１０の０．２ｗｔ％Ｐｔ担持二酸化チタン触媒が実験例８の０．０５ｗｔ％Ｐｔ担持二酸化チタン触媒よりも短時間でアセトアルデヒドを完全分解できており、特に実験例９の０．１ｗｔ％Ｐｔ担持二酸化チタン触媒の分解速度が最も速いことがわかった。

（実施例１）
平均粒径が３５ｎｍの二酸化チタン粒子１ｇに対し、３０ｇのメラミンをアルミナるつぼに入れ、蓋をして５２０℃で４時間熱処理した後、メノウ乳鉢で粉砕して得られたｇ−Ｃ₃Ｎ₄の粉末０．０２ｇと、実験例９と同様にして得られた０．１ｗｔ％Ｐｔ担持二酸化チタン触媒の粉末０．０１ｇを混合し、蒸留水３０ｍＬに分散させて、周波数４０ｋＨｚの超音波照射を３０分、撹拌を２４時間行って、遠心分離機で大半の水を除去した後、約１００℃で２時間乾燥して二酸化チタンに０．２ｗｔ％のｇ−Ｃ₃Ｎ₄と０．１ｗｔ％のＰｔが担持された実施例１の複合型光触媒を得た。

（実施例１の複合型光触媒によるＬＥＤ光源下でのアセトアルデヒドの分解）
実施例１の複合型光触媒１ｇを入れた１Ｌのガスパックに、初期濃度が１００ｐｐｍとなるようにアセトアルデヒドを注入し、暗所で吸着を飽和させた後、４１５ｎｍのＬＥＤ光源（光強度：２ｍＷ／ｃｍ²）の下で検知管にて所定時間経過ごとの残留ガス濃度を測定した。尚、実験は温度：室温、湿度：６０％で行った。
図４は実施例１の複合型光触媒によるＬＥＤ光源下でのアセトアルデヒドの分解試験結果である。
図４（ａ）において横軸は経過時間、縦軸はアセトアルデヒドの濃度であり、図４（ｂ）において横軸は経過時間、縦軸は二酸化炭素の濃度である。
尚、比較例は、実験例９の０．１ｗｔ％Ｐｔ担持二酸化チタン触媒によるアセトアルデヒドの分解試験結果を示している。
図４（ａ）から、実施例１、比較例共に１００ｐｐｍのアセトアルデヒドを分解するのに２〜３時間程度かかっているが、初期の分解速度は実施例１の方が早いことがわかった。
尚、図４（ｂ）から、アセトアルデヒドが完全分解され、二酸化炭素がアセトアルデヒドの倍量発生するまでの時間を比較すると、実施例１、比較例共に２時間程度で差が見られなかった。

（実施例１の複合型光触媒による蛍光灯光源下でのアセトアルデヒドの分解）
実施例１の複合型光触媒１ｇを入れた１Ｌのガスパックに、初期濃度が１００ｐｐｍとなるようにアセトアルデヒドを注入し、暗所で吸着を飽和させた後、１５０ｌｘの蛍光灯光源の下で検知管にて所定時間経過ごとの残留ガス濃度を測定した。尚、実験は温度：室温、湿度：６０％で行った。
図５は実施例１の複合型光触媒による蛍光灯光源下でのアセトアルデヒドの分解試験結果である。
図５（ａ）において横軸は経過時間、縦軸はアセトアルデヒドの濃度であり、図５（ｂ）において横軸は経過時間、縦軸は二酸化炭素の濃度である。
尚、比較例は、実施例１の複合型光触媒の代わりに、実験例９の０．１ｗｔ％Ｐｔ担持二酸化チタン触媒を用いた場合のアセトアルデヒドの分解試験結果を示している。
図５（ａ）から、実施例１、比較例共に１００ｐｐｍのアセトアルデヒドを分解するのに２５時間程度かかっているが、初期の分解速度は実施例１の方が早いことがわかった。
また、図５（ｂ）から、比較例では二酸化炭素が発生しておらず、アセトアルデヒドが完全分解されていないが、実施例１では６時間程度で１００ｐｐｍの二酸化炭素が発生しており、半分のアセトアルデヒドが完全分解されていることがわかった。

（実施例１の複合型光触媒を用いた低照度活性光触媒機能材による蛍光灯光源下でのアセトアルデヒドの分解）
<試験例1>
吸着活性を有する活性炭と難燃性ポリエステル樹脂繊維とを抄造したシート状吸着材（活性炭ペーパー）に対し、実施例１の複合型光触媒を含む溶射材料を溶射して、表面に活性炭による吸着部と、溶射皮膜で形成された光触媒部が混在した低照度活性光触媒機能材を得た。
この低照度活性光触媒機能材を縦２５ｍｍ、横２５ｍｍにカットしたものを入れた１Ｌのガスパックに、初期濃度が１００ｐｐｍとなるようにアセトアルデヒドを注入し、暗所で吸着を飽和させた後、蛍光灯光源を用い、１５０ｌｘの下で検知管にて所定時間経過ごとの残留ガス濃度を測定した。尚、実験は温度：室温、湿度：６０％で行った。
図６は実施例１の複合型光触媒を用いた低照度活性光触媒機能材による蛍光灯光源下でのアセトアルデヒドの分解試験結果である。
図６において横軸は経過時間、縦軸はアセトアルデヒドの濃度である。
図６から、実施例１の複合型光触媒を用いて活性炭ペーパーの表面に溶射被膜からなる光触媒部を形成した低照度活性光触媒機能材によれば、図５に示した実施例１の複合型光触媒の粉末を用いた場合とほぼ同等のアセトアルデヒド分解能力が得られることがわかった。

＜試験例２＞
吸着活性を有するゼオライトシートに対し、実施例１の複合型光触媒を含む溶射材料を溶射して、表面にゼオライトによる吸着部と、溶射皮膜で形成された光触媒部が混在した低照度活性光触媒機能材を得た。
この低照度活性光触媒機能材を縦２５ｍｍ、横２５ｍｍにカットしたものを入れた１Ｌのガスパックに、初期濃度が１００ｐｐｍとなるようにアセトアルデヒドを注入し、暗所で吸着を飽和させた後、蛍光灯光源を用い、１００lx,１５０ｌｘの下で検知管にて所定時間経過ごとの残留ガス濃度を測定した。尚、実験は温度：室温、湿度：６０％で行った。
図７は実施例１の複合型光触媒を用いた低照度活性光触媒機能材による蛍光灯光源下でのアセトアルデヒドの分解試験結果である。
図７において横軸は経過時間、縦軸はアセトアルデヒドの濃度である。
図７から、実施例１の複合型光触媒を用いてゼオライトジートの表面に溶射被膜からなる光触媒部を形成した低照度活性光触媒機能材によれば、図５に示した実施例１の複合型光触媒の粉末を用いた場合とほぼ同等のアセトアルデヒド分解能力が得られることがわかった。

（実施例１の複合型光触媒を用いた低照度活性光触媒機能材による蛍光灯光源下でのトルエンの分解）
＜試験例３＞
試験例２のガス成分のアセトアルデヒドに代え、初期濃度が５０ｐｐｍとなるようにトルエンを注入した他は、試験例２と同様にして、所定時間経過ごとの残留ガス濃度を測定した。尚、実験は温度：室温、湿度：６０％で行った。
図８は実施例１の複合型光触媒を用いた低照度活性光触媒機能材による蛍光灯光源下でのトルエンの分解試験結果である。
図８において横軸は経過時間、縦軸はトルエンの濃度である。
図８から、実施例１の複合型光触媒を用いてゼオライトジートの表面に溶射被膜からなる光触媒部を形成した低照度活性光触媒機能材によれば、図５に示した実施例１の複合型光触媒の粉末を用いた場合とほぼ同等のアセトアルデヒド分解能力が得られることがわかった。

以上の結果から、Ｐｔ及びｇ−Ｃ₃Ｎ₄が担持された二酸化チタンによれば、低照度においても十分な光触媒機能を発揮してアセトアルデヒド等の気化している化学物質を分解できることがわかった。そして、このＰｔ及びｇ−Ｃ₃Ｎ₄が担持された二酸化チタンを溶射材料として活性炭ペーパーシートに溶射被膜を形成した本発明の低照度活性光触媒機能材は、低照度で十分な光触媒機能を発揮してアセトアルデヒドやトルエン等の気化している化学物質を吸着、分解することができ、比較的暗い室内空間や航空機などの密閉空間等の壁紙や壁材等として好適に用いられることがわかった。

本発明は、気化した化学物質等を吸着活性を有する活性炭やゼオライトで直ちに吸着すると共に、低照度においても十分な光触媒機能を発揮して吸着した化学物質を徐々に分解することができ、長期間にわたって脱臭効果を持続することが可能で、クローゼットや玄関などの日中比較的暗い室内空間や航空機などの密閉空間或いは電力の消費量や明るさが制限される空間等における壁紙や壁材等として好適に用いることができる省エネルギー性、設置自在性に優れる低照度活性光触媒機能材の提供、基材の表面に活性炭と低照度活性の光触媒機能を有する溶射被膜を混在させることができ、長期間にわたって吸着、分解性能を維持することができ、高品質で性能のバラツキが少なく、耐久性、長寿命性に優れる低照度活性光触媒機能材の製造方法の提供を行い、光触媒の用途拡大に貢献することができる。

Claims (3)

1. 吸着活性を有する活性炭又はゼオライトと繊維とを抄造したシート状吸着材と、Ｐｔ及びｇ−Ｃ３Ｎ４が担持された二酸化チタン粒子を含む溶射被膜により前記シート状吸着材の少なくともいずれか一方の面に形成された光触媒部と、を備えたことを特徴とする低照度活性光触媒機能材。
2. 吸着活性を有する活性炭と繊維とを抄造したシート状吸着材の表面の少なくとも一部にＰｔ及びｇ−Ｃ₃Ｎ₄が担持された二酸化チタン粒子を含む溶射材料を溶射して光触媒部となる溶射皮膜を形成する溶射被膜形成工程を備えたことを特徴とする低照度活性光触媒機能材の製造方法。
3. 前記溶射被膜形成工程の前工程として、メラミンを熱処理してｇ−Ｃ₃Ｎ₄を調製するｇ−Ｃ₃Ｎ₄調製工程と、ｇ−Ｃ₃Ｎ₄とＰｔ担持二酸化チタンを含浸法で混合してＰｔ及びｇ−Ｃ₃Ｎ₄が担持された二酸化チタン粒子を調製する光触媒調製工程と、を備えたことを特徴とする請求項２に記載の低照度活性光触媒機能材の製造方法。

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