JP2020142936A - 酸化チタン微粒子、その分散液、及び分散液の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】光触媒と混合することによって、該光触媒の光触媒活性を向上することができる酸化チタン微粒子の提供。【解決手段】少なくとも鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子であって、鉄成分及びケイ素成分それぞれの含有量がチタンとのモル比（Ｔｉ／ＦｅまたはＴｉ／Ｓｉ）で１〜１，０００である酸化チタン微粒子、並びに該酸化チタン微粒子が水性分散媒中に分散されている酸化チタン微粒子分散液。【選択図】なし

Description

本発明は、鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子、その分散液及び分散液の製造方法に関する。
光触媒は、基材表面の清浄化、脱臭、抗菌等の用途に多用されている。光触媒反応とは、光触媒が光を吸収することによって生じた励起電子及び正孔が起こす反応のことをいう。光触媒による有機物の分解は、主として次の〔１〕、〔２〕の機構で起きていると考えられている。
〔１〕生成した励起電子及び正孔が光触媒表面に吸着している酸素や水と酸化還元反応を行い、該酸化還元反応により発生した活性種が有機物を分解する。
〔２〕生成した正孔が光触媒表面に吸着している有機物を直接酸化して分解する。
上述のような光触媒作用の適用は、紫外線が利用できる屋外での使用のみならず、蛍光灯のように可視領域の光（波長４００〜８００ｎｍ）が大部分を占める光源で照らされた室内空間でも利用できるようにする検討が行われており、例えば、可視光応答型光触媒として、酸化タングステン光触媒体（特開２００９−１４８７００号公報：特許文献１）が開発されている。
酸化チタンを利用した光触媒の可視光活性向上方法としては、酸化チタン微粒子や金属をドープした酸化チタン微粒子の表面に、鉄や銅を担持させる方法（例えば、特開２０１２−２１０６３２号公報：特許文献２、特開２０１０−１０４９１３号公報：特許文献３、特開２０１１−２４０２４７号公報：特許文献４、特開平７−３０３８３５号公報：特許文献５）、スズと可視光活性を高める遷移金属を固溶（ドープ）した酸化チタン微粒子と銅を固溶した酸化チタン微粒子とをそれぞれ準備した後混合して用いる方法（国際公開第２０１４／０４５８６１号：特許文献６）、スズと可視光応答性を高める遷移金属を固溶した酸化チタン微粒子と鉄族元素を固溶した酸化チタン微粒子とをそれぞれ準備した後混合して用いる方法（国際公開第２０１６／１５２４８７号：特許文献７）などが知られている。
後者（特許文献７）のスズと可視光活性を高める遷移金属を固溶した酸化チタン微粒子と鉄族元素を固溶した酸化チタン微粒子とをそれぞれ準備した後、混合して得られる可視光応答型光触媒酸化チタン微粒子分散液を用いて製膜した光触媒膜を用いると、可視領域の光のみの条件下ではこれまで難しかった分解基質が低濃度である場合においても高い分解活性が得られるものであるが、実環境下において十分な効果を実感するために更なる可視光活性の向上が求められている。
特開２００９−１４８７００号公報 特開２０１２−２１０６３２号公報 特開２０１０−１０４９１３号公報 特開２０１１−２４０２４７号公報 特開平７−３０３８３５号公報 国際公開第２０１４／０４５８６１号 国際公開第２０１６／１５２４８７号
従って、本発明は、光触媒と混合することによって、光触媒単独のときよりも高い光触媒活性を得ることができる酸化チタン微粒子、その分散液、分散液の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、光触媒の活性を高めるため、光触媒と種々材料の組み合わせを詳細に検討したところ、光触媒と、鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタンとを混合すると、光触媒単独よりも高い光触媒活性が得られることを見出し、本発明を完成した。
従って、本発明は、下記に示す鉄及びケイ素を固溶した酸化チタン、その分散液及び分散液の製造方法を提供する。
〔１〕
少なくとも鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子。
〔２〕
鉄成分及びケイ素成分それぞれの含有量が、チタンとのモル比（Ｔｉ／ＦｅまたはＴｉ／Ｓｉ）で１〜１，０００である〔１〕に記載の酸化チタン微粒子。
〔３〕
更に、モリブデン、タングステン及びバナジウムから選択される少なくとも１種の遷移金属成分を固溶した〔１〕又は〔２〕に記載の酸化チタン微粒子。
〔４〕
水性分散媒中に、〔１〕〜〔３〕のいずれか１項に記載の鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子が分散されていることを特徴とする酸化チタン微粒子分散液。
〔５〕
下記工程（１）及び（２）を有することを特徴とする鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子分散液の製造方法。
（１）原料チタン化合物、鉄化合物、ケイ素化合物、塩基性物質、過酸化水素及び水性分散媒から、鉄成分及びケイ素成分含有ペルオキソチタン酸溶液を製造する工程
（２）上記（１）の工程で製造した鉄成分及びケイ素成分含有ペルオキソチタン酸溶液を、圧力制御の下、８０〜２５０℃で加熱し、鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子分散液を得る工程
本発明によれば、光触媒に混合することによって光触媒活性を向上させることができる、鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子、その分散液、分散液の製造方法を提供することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の酸化チタン微粒子は、少なくとも鉄成分及びケイ素成分を固溶したものであり、光触媒に混合することで光触媒活性を向上させることができる酸化チタン微粒子であり、特に分散液として使用することが望ましい。
本発明の鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子分散液は、水性分散媒中に、鉄成分及びケイ素成分が固溶された酸化チタン微粒子が分散しているものである。
ここで、本明細書において、固溶体とは、ある一つの結晶相の格子点にある原子が別の原子と置換するか、格子間隙に別の原子が入り込んだ相、即ち、ある結晶相に他の物質が溶け込んだとみなされる混合相を有するものをいい、結晶相としては均一相であるものをいう。格子点にある溶媒原子が溶質原子と置換したものを置換型固溶体、格子間隙に溶質原子が入ったものを侵入型固溶体というが、本明細書では、このいずれをも指すものとする。
本発明の酸化チタン微粒子において、酸化チタン微粒子は鉄原子及びケイ素原子と固溶体を形成していることを特徴とする。固溶体としては、置換型であっても侵入型であってもよい。酸化チタンの置換型固溶体は、酸化チタン結晶のチタンサイトが各種金属原子に置換されて形成されるものであり、酸化チタンの侵入型固溶体は、酸化チタン結晶の格子間隙に各種金属原子が入って形成されるものである。酸化チタンに各種金属原子が固溶されると、Ｘ線回折などにより結晶相を測定した際、酸化チタンの結晶相のピークのみが観測され、添加した各種金属原子由来の化合物のピークは観測されない。
金属酸化物結晶に異種金属を固溶する方法は特に限定されるものではないが、気相法（ＣＶＤ法、ＰＶＤ法など）、液相法（水熱法、ゾル・ゲル法など）、固相法（高温焼成法など）などを挙げることができる。
酸化チタン微粒子の結晶相としては、通常、ルチル型、アナターゼ型、ブルッカイト型の３つが知られているが、前記酸化チタン微粒子は、主としてルチル型又はアナターゼ型を使用することが好ましい。なお、ここでいう「主として」とは、酸化チタン微粒子全体のうち、当該結晶相の酸化チタン微粒子を５０質量％以上含有することを意味し、好ましくは７０質量％以上、更に好ましくは９０質量％以上であり、１００質量％であってもよい。
また、分散液の分散媒は、通常水性溶媒が使用され、水を用いることが好ましいが、水と任意の割合で混合される親水性有機溶媒と水との混合溶媒を用いてもよい。水としては、例えば、ろ過水、脱イオン水、蒸留水、純水等の精製水が好ましい。また、親水性有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類、エチレングリコール等のグリコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコール−ｎ−プロピルエーテル等のグリコールエーテル類が好ましい。混合溶媒を用いる場合には、混合溶媒中の親水性有機溶媒の割合が０質量％より多く、５０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは２０質量％以下、更に好ましくは１０質量％以下である。
本発明の酸化チタン微粒子は、特徴的には鉄成分及びケイ素成分が固溶されている。
酸化チタン微粒子に固溶される鉄成分は、鉄化合物から誘導されるものであればよく、例えば、鉄の金属単体（Ｆｅ）、酸化物（Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4）、水酸化物、オキシ水酸化物（ＦｅＯ（ＯＨ））、塩化物（ＦｅＣｌ2、ＦｅＣｌ3）、硝酸塩（Ｆｅ（ＮＯ）3）、硫酸塩（ＦｅＳＯ4、Ｆｅ2（ＳＯ4）3）、ハロゲン（Ｂｒ、Ｉ等）化物、錯化合物等が挙げられ、これらの１種又は２種類以上を組み合わせて使用してもよい。その中でも、酸化物（Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4）、オキシ水酸化物（ＦｅＯ（ＯＨ））、塩化物（ＦｅＣｌ2、ＦｅＣｌ3）、硝酸塩（Ｆｅ（ＮＯ）3）、硫酸塩（ＦｅＳＯ4、Ｆｅ2（ＳＯ4）3）を使用することが好ましい。
酸化チタン微粒子中の鉄成分の含有量は、チタンとのモル比（Ｔｉ／Ｆｅ）で１〜１，０００、好ましくは２〜２００、より好ましくは５〜１００である。これは、モル比が１未満もしくは１，０００超過の場合、光触媒活性を向上させる効果が不十分となることがあるためである。
酸化チタン微粒子に固溶されるケイ素成分は、ケイ素化合物から誘導されるものであればよく、例えば、ケイ素の金属単体（Ｓｉ）、酸化物（ＳｉＯ、ＳｉＯ2）、アルコキシド（Ｓｉ（ＯＣＨ3）4、Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4、Ｓｉ（ＯＣＨ（ＣＨ3）2）4）、ケイ酸塩（ナトリウム塩、カリウム塩）等が挙げられ、これらの１種又は２種類以上を組み合わせて使用してもよい。その中でも、ケイ酸塩（ケイ酸ナトリウム）を使用することが好ましい。
酸化チタン微粒子中のケイ素成分の含有量は、チタンとのモル比（Ｔｉ／Ｓｉ）で１〜１，０００、好ましくは２〜２００、より好ましくは３〜１００である。これは、モル比が１未満もしくは１，０００超過の場合、光触媒活性を向上させる効果が不十分となることがあるためである。
可視光応答性を高めるため、本発明の酸化チタン微粒子に鉄以外の遷移金属成分を固溶させてもよく、その場合、遷移金属成分の含有量は、遷移金属成分の種類に応じて適宜選定し得るが、チタンとのモル比（Ｔｉ／遷移金属）で１〜１０，０００であることが好ましい。鉄以外の遷移金属成分としては、可視光応答性を高める遷移金属成分が好ましく、具体的には、バナジウム、クロム、マンガン、ニオブ、モリブデン、ロジウム、アンチモン、タングステン、セリウムなどが例示できるが、その中でもモリブデン、タングステン及びバナジウムから選択されることが好ましい。
酸化チタン微粒子に固溶される遷移金属成分にモリブデンを選択する場合、モリブデン成分は後述する第１の酸化チタン微粒子と同様のモリブデン化合物から誘導されるものであればよい。
酸化チタン微粒子中のモリブデン成分の含有量は、チタンとのモル比（Ｔｉ／Ｍｏ）で１〜１０，０００、好ましくは５〜５，０００、より好ましくは２０〜１，０００である。これは、モル比が１未満の場合、酸化チタンの含有割合が低下し光触媒効果が十分発揮されないことがあり、１０，０００超過の場合、可視光応答性が不十分となることがあるためである。
酸化チタン微粒子に固溶される遷移金属成分にタングステンを選択する場合、タングステン成分は後述する第１の酸化チタン微粒子と同様のタングステン化合物から誘導されるものであればよい。
酸化チタン微粒子中のタングステン成分の含有量は、チタンとのモル比（Ｔｉ／Ｗ）で１〜１０，０００、好ましくは５〜５，０００、より好ましくは２０〜１，０００である。これは、モル比が１未満の場合、酸化チタンの含有割合が低下し光触媒効果が十分発揮されないことがあり、１０，０００超過の場合、可視光応答性が不十分となることがあるためである。
酸化チタン微粒子に固溶される遷移金属成分にバナジウムを選択する場合、バナジウム成分は後述する第１の酸化チタン微粒子と同様のバナジウム化合物から誘導されるものであればよい。
酸化チタン微粒子中のバナジウム成分の含有量は、チタンとのモル比（Ｔｉ／Ｖ）で１〜１０，０００、好ましくは１０〜１０，０００、より好ましくは１００〜１０，０００である。これは、モル比が１未満の場合、酸化チタンの含有割合が低下し光触媒効果が十分発揮されないことがあり、１０，０００超過の場合、可視光応答性が不十分となることがあるためである。
酸化チタン微粒子に固溶される遷移金属成分として、モリブデン、タングステン及びバナジウムの中から複数を選択することもできる。その際の各成分量は上記範囲より選択することができる。但し、各成分量の合計とチタンとのモル比［Ｔｉ／（Ｍｏ＋Ｗ＋Ｖ）］は、１以上１０，０００より小さい。
酸化チタン微粒子は、１種で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。異なる可視光応答性を持つ２種以上を組み合わせた場合、可視光活性が高まる効果が得られることがある。
酸化チタン微粒子分散液中の酸化チタン微粒子は、レーザー光を用いた動的光散乱法により測定される体積基準の５０％累積分布径（以下、Ｄ50と表記することがある）が、５〜３０ｎｍであることが好ましく、より好ましくは５〜２０ｎｍである。Ｄ50が、５ｎｍ未満の場合、光触媒活性が不十分になることがあり、３０ｎｍ超過の場合、分散液が不透明となることがあるためである。
また、体積基準の９０％累積分布径（以下、Ｄ90と表記することがある）は５〜１００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは５〜８０ｎｍである。Ｄ90が、５ｎｍ未満の場合、光触媒活性が不十分になることがあり、１００ｎｍ超過の場合、分散液が不透明となることがあるためである。
なお、上記酸化チタン微粒子のＤ50及びＤ90を測定する装置としては、例えば、ＥＬＳＺ−２０００ＺＳ（大塚電子（株）製）、ナノトラックＵＰＡ−ＥＸ１５０（日機装（株）製）、ＬＡ−９１０（堀場製作所（株）製）等を使用することができる。
酸化チタン微粒子分散液中の酸化チタン微粒子の濃度は、所要の厚さの光触媒薄膜の作製し易さの点で、０．０１〜２０質量％が好ましく、特に０．５〜１０質量％が好ましい。
ここで、酸化チタン微粒子分散液の濃度の測定方法は、酸化チタン微粒子分散液の一部をサンプリングし、１０５℃で３時間加熱して溶媒を揮発させた後の不揮発分（酸化チタン微粒子）の質量とサンプリングした酸化チタン微粒子分散液の質量から、次式に従い算出することができる。
酸化チタン微粒子分散液の濃度（％）＝〔不揮発分質量（ｇ）／酸化チタン微粒子分散液質量（ｇ）〕×１００
＜鉄及びケイ素を固溶させた酸化チタン微粒子分散液の製造方法＞
本発明の鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子分散液の製造方法として、具体的には、下記工程（１）及び（２）を有する製造方法を挙げることができる。
・工程（１）：
工程（１）では、原料チタン化合物、鉄化合物、ケイ素化合物、塩基性物質及び過酸化水素を水性分散媒中で反応させることにより、鉄成分及びケイ素成分含有ペルオキソチタン酸溶液を製造する。
反応方法としては、下記i）〜iii）の方法のいずれでもよい。

i）水性分散媒中の原料チタン化合物及び塩基性物質に対して、鉄化合物及びケイ素化合物を添加して溶解させてから、鉄及びケイ素含有水酸化チタンとし、含有する金属イオン以外の不純物イオンを除去し、過酸化水素を添加して鉄成分及びケイ素成分含有ペルオキソチタン酸とする方法

ii）水性分散媒中の原料チタン化合物に塩基性物質を添加して水酸化チタンとし、含有する金属イオン以外の不純物イオンを除去した後に鉄化合物及びケイ素化合物を添加し、次いで過酸化水素を添加することで鉄成分及びケイ素成分含有ペルオキソチタン酸とする方法

iii）水性分散媒中の原料チタン化合物に塩基性物質を添加して水酸化チタンとし、含有する金属イオン以外の不純物イオンを除去し、過酸化水素を添加してペルオキソチタン酸とした後に鉄化合物及びケイ素化合物を添加して、鉄成分及びケイ素成分含有ペルオキソチタン酸とする方法

なお、i）の方法の前段において、「水性分散媒中の原料チタン化合物及び塩基性物質」を、「原料チタン化合物を分散させた水性分散媒」と「塩基性物質を分散させた水性分散媒」のように２液の水性分散媒に分けて、鉄化合物及びケイ素化合物のそれぞれの化合物の当該２液への溶解性に従って、それぞれの化合物を当該２液のいずれか一方又は両方へ溶解させた後に、両者を混合してもよい。
このように鉄成分及びケイ素成分含有ペルオキソチタン酸を得たのち、後述の工程（２）の水熱反応に供することにより、酸化チタンに鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子を得ることができる。
ここで、原料チタン化合物としては、例えば、チタンの塩化物、硝酸塩、硫酸塩等の無機酸塩、蟻酸、クエン酸、蓚酸、乳酸、グリコール酸等の有機酸塩、これらの水溶液にアルカリを添加して加水分解することにより析出させた水酸化チタン等が挙げられ、これらの１種又は２種類以上を組み合わせて使用してもよい。その中でも、チタンの塩化物（ＴｉＣｌ3、ＴｉＣｌ4）を使用することが好ましい。
鉄化合物、ケイ素化合物、及び水性分散媒としては、それぞれ前述のものが、前述の配合となるように使用される。なお、原料チタン化合物と水性分散媒とから形成される原料チタン化合物水溶液の濃度は、６０質量％以下、特に３０質量％以下であることが好ましい。濃度の下限は適宜選定されるが、通常１質量％以上であることが好ましい。
塩基性物質は、原料チタン化合物をスムーズに水酸化チタンにするためのもので、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、アンモニア、アルカノールアミン、アルキルアミン等のアミン化合物が挙げられ、その中でも特にアンモニアを使用することが好ましく、原料チタン化合物水溶液のｐＨを７以上、特にｐＨ７〜１０になるような量で添加して使用される。なお、塩基性物質は、上記水性分散媒と共に適当な濃度の水溶液にして使用してもよい。
過酸化水素は、上記原料チタン化合物又は水酸化チタンをペルオキソチタン、つまりＴｉ−Ｏ−Ｏ−Ｔｉ結合を含む酸化チタン化合物に変換させるためのものであり、通常、過酸化水素水の形態で使用される。過酸化水素の添加量は、チタン、鉄及びケイ素の合計物質量の１．５〜２０倍モルとすることが好ましい。また、過酸化水素を添加して原料チタン化合物又は水酸化チタンをペルオキソチタン酸にする反応において、反応温度は５〜８０℃とすることが好ましく、反応時間は３０分〜２４時間とすることが好ましい。
こうして得られる鉄成分及びケイ素成分を含有するペルオキソチタン酸溶液は、ｐＨ調整等のため、アルカリ性物質又は酸性物質を含んでいてもよい。ここでいう、アルカリ性物質としては、例えば、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、アルキルアミン等が挙げられ、酸性物質としては、例えば、硫酸、硝酸、塩酸、炭酸、リン酸、過酸化水素等の無機酸及び蟻酸、クエン酸、蓚酸、乳酸、グリコール酸等の有機酸が挙げられる。この場合、得られた鉄成分及びケイ素成分を含有するペルオキソチタン酸溶液のｐＨは、１〜９、特に４〜７であることが取り扱いの安全性の点で好ましい。
・工程（２）：
工程（２）では、上記工程（１）で得られた鉄成分及びケイ素成分含有ペルオキソチタン酸溶液を、圧力制御の下、８０〜２５０℃、好ましくは１００〜２５０℃の温度において０．０１〜２４時間水熱反応に供する。反応温度は、反応効率と反応の制御性の観点から８０〜２５０℃が適切であり、その結果、鉄成分及びケイ素成分含有ペルオキソチタン酸は、鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子に変換されていく。なお、ここで圧力制御の下とは、反応温度が分散媒の沸点を超える場合には、反応温度が維持できるように、適宜加圧を行い、反応温度を維持することをいい、分散媒の沸点以下の温度とする場合に大気圧で制御する場合を含む。ここで用いる圧力は、通常０．１２〜４．５ＭＰａ程度、好ましくは０．１５〜４．５ＭＰａ程度、より好ましくは０．２０〜４．５ＭＰａ程度である。反応時間は、１分〜２４時間であることが好ましい。この工程（２）により、鉄成分及びケイ素成分が固溶された酸化チタン微粒子分散液が得られる。
ここで得られる酸化チタン微粒子の粒子径は、既に述べた通りの範囲のものが好ましいが、反応条件を調整することで粒子径を制御が可能であり、例えば、反応時間や昇温時間を短くすることによって粒子径を小さくすることができる。
＜鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子の使用＞
本発明の鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子は、光触媒に混合することで光触媒活性を向上させることができる。
本発明において、光触媒とは、所定のバンドギャップ以上のエネルギーを持つ光を照射することにより、光触媒作用を示す物質の総称を指す。このような物質として、酸化チタン、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化鉄、酸化ビスマス、バナジン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムなどの公知の金属酸化物半導体の微粒子を１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。中でも、４００ｎｍ以下の紫外光を含む光線の照射下で、特に高い光触媒作用を有し、化学的に安定で、ナノサイズ粒子の合成やそのナノサイズ粒子の溶媒への分散が比較的容易である酸化チタン微粒子を使用することが望ましい。なお、本明細書において、本発明の鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子と、光触媒活性を向上させる対象としての酸化チタン微粒子とを区別するため、光触媒活性を向上させる対象としての酸化チタン微粒子を「第１の酸化チタン微粒子」、本発明の鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子を「第２の酸化チタン微粒子」という場合がある。
酸化チタン微粒子の結晶相としては、通常、ルチル型、アナターゼ型、ブルッカイト型の３つが知られているが、前述の酸化チタン微粒子同様、第１の酸化チタン微粒子も、その結晶相が、主として、アナターゼ型又はルチル型の酸化チタン微粒子を利用することが好ましい。なお、ここでいう「主として」とは、酸化チタン微粒子結晶全体のうち、通常５０質量％以上、好ましくは７０質量％以上、更に好ましくは９０質量％以上含有することを意味し、１００質量％であってもよい。
第１の酸化チタン微粒子としては、その光触媒活性を高めるために、酸化チタン微粒子に、白金、金、パラジウム、鉄、銅、ニッケルなどの金属化合物を担持させたものや、スズ、窒素、硫黄、炭素などの元素を固溶（ドープ）させたものを利用することもできる。
第１の酸化チタン微粒子としては、特にスズ成分及び鉄以外の遷移金属成分を固溶した酸化チタン微粒子が好ましい。鉄以外の遷移金属成分は、可視光応答性を高める遷移金属成分であることがより好ましい。このような鉄以外の遷移金属は、周期表第３族〜第１１族の中から選ばれる元素であり、可視光応答性を高める遷移金属成分としては、バナジウム、クロム、マンガン、ニオブ、モリブデン、ロジウム、アンチモン、タングステン、セリウムなどから選択することができるが、その中でもモリブデン、タングステン、バナジウムが選択されることが好ましい。
第１の酸化チタン微粒子に固溶するスズ成分は、光触媒薄膜の可視光応答性を高めるためのものであるが、スズ化合物から誘導されるものであればよく、例えば、スズの金属単体（Ｓｎ）、酸化物（ＳｎＯ、ＳｎＯ2）、水酸化物、塩化物（ＳｎＣｌ2、ＳｎＣｌ4）、硝酸塩（Ｓｎ（ＮＯ3）2）、硫酸塩（ＳｎＳＯ4）、ハロゲン（Ｂｒ、Ｉ等）化物、オキソ酸塩（Ｎａ2ＳｎＯ3、Ｋ2ＳｎＯ3）、錯化合物等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を組み合わせて使用したものでもよい。その中でも酸化物（ＳｎＯ、ＳｎＯ2）、塩化物（ＳｎＣｌ2、ＳｎＣｌ4）、硫酸塩（ＳｎＳＯ4）、オキソ酸塩（Ｎａ2ＳｎＯ3、Ｋ2ＳｎＯ3）を使用することが好ましい。
第１の酸化チタン微粒子中のスズ成分の含有量は、チタンとのモル比（Ｔｉ／Ｓｎ）で１〜１，０００、好ましくは５〜５００、より好ましくは５〜１００である。これは、モル比が１未満の場合、酸化チタンの含有割合が低下し光触媒効果が十分発揮されないことがあり、１，０００超過の場合、可視光応答性が不十分となることがあるためである。
第１の酸化チタン微粒子に固溶される遷移金属成分は、当該遷移金属化合物から誘導されるものであればよく、金属、酸化物、水酸化物、塩化物、硝酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物、オキソ酸塩、各種錯化合物等が挙げられ、これらの１種又は２種類以上が用いられる。
第１の酸化チタン微粒子中の遷移金属成分の含有量は、遷移金属成分の種類に応じて適宜選定し得るが、チタンとのモル比（Ｔｉ／遷移金属）で１〜１０，０００であることが好ましい。
第１の酸化チタン微粒子に固溶される遷移金属成分にモリブデンを選択する場合、モリブデン成分はモリブデン化合物から誘導されるものであればよく、例えば、モリブデンの金属単体（Ｍｏ）、酸化物（ＭｏＯ2、ＭｏＯ3）、水酸化物、塩化物（ＭｏＣｌ3、ＭｏＣｌ5）、硝酸塩、硫酸塩、ハロゲン（Ｂｒ、Ｉ等）化物、モリブデン酸及びオキソ酸塩（Ｈ2ＭｏＯ4、Ｎａ2ＭｏＯ4、Ｋ2ＭｏＯ4）、錯化合物等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を組み合わせて使用したものでもよい。その中でも、酸化物（ＭｏＯ2、ＭｏＯ3）、塩化物（ＭｏＣｌ3、ＭｏＣｌ5）、オキソ酸塩（Ｈ2ＭｏＯ4、Ｎａ2ＭｏＯ4、Ｋ2ＭｏＯ4）を使用することが好ましい。
第１の酸化チタン微粒子中のモリブデン成分の含有量は、チタンとのモル比（Ｔｉ／Ｍｏ）で１〜１０，０００、好ましくは５〜５，０００、より好ましくは２０〜１，０００である。これは、モル比が１未満の場合、酸化チタンの含有割合が低下し光触媒効果が十分発揮されないことがあり、１０，０００超過の場合、可視光応答性が不十分となることがあるためである。
第１の酸化チタン微粒子に固溶される遷移金属成分にタングステンを選択する場合、タングステン成分はタングステン化合物から誘導されるものであればよく、例えば、タングステンの金属単体（Ｗ）、酸化物（ＷＯ3）、水酸化物、塩化物（ＷＣｌ4、ＷＣｌ6）、硝酸塩、硫酸塩、ハロゲン（Ｂｒ、Ｉ等）化物、タングステン酸及びオキソ酸塩（Ｈ2ＷＯ4、Ｎａ2ＷＯ4、Ｋ2ＷＯ4）、錯化合物等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を組み合わせて使用したものでもよい。その中でも、酸化物（ＷＯ3）、塩化物（ＷＣｌ4、ＷＣｌ6）、オキソ酸塩（Ｎａ2ＷＯ4、Ｋ2ＷＯ4）を使用することが好ましい。
第１の酸化チタン微粒子中のタングステン成分の含有量は、チタンとのモル比（Ｔｉ／Ｗ）で１〜１０，０００、好ましくは５〜５，０００、より好ましくは２０〜２，０００である。これは、モル比が１未満の場合、酸化チタンの含有割合が低下し光触媒効果が十分発揮されないことがあり、１０，０００超過の場合、可視光応答性が不十分となることがあるためである。
第１の酸化チタン微粒子に固溶される遷移金属成分にバナジウムを選択する場合、バナジウム成分はバナジウム化合物から誘導されるものであればよく、例えば、バナジウムの金属単体（Ｖ）、酸化物（ＶＯ、Ｖ2Ｏ3、ＶＯ2、Ｖ2Ｏ5）、水酸化物、塩化物（ＶＣｌ5）、オキシ塩化物（ＶＯＣｌ3）、硝酸塩、硫酸塩、オキシ硫酸塩（ＶＯＳＯ4）、ハロゲン（Ｂｒ、Ｉ）化物、オキソ酸塩（Ｎａ3ＶＯ4、Ｋ3ＶＯ4、ＫＶＯ3）、錯化合物等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を組み合わせて使用したものでもよい。その中でも、酸化物（Ｖ2Ｏ3、Ｖ2Ｏ5）、塩化物（ＶＣｌ5）、オキシ塩化物（ＶＯＣｌ3）、オキシ硫酸塩（ＶＯＳＯ4）、オキソ酸塩（Ｎａ3ＶＯ4、Ｋ3ＶＯ4、ＫＶＯ3）を使用することが好ましい。
第１の酸化チタン微粒子中のバナジウム成分の含有量は、チタンとのモル比（Ｔｉ／Ｖ）で１〜１０，０００、好ましくは１０〜１０，０００、より好ましくは１００〜１０，０００である。これは、モル比が１未満の場合、酸化チタンの含有割合が低下し光触媒効果が十分発揮されないことがあり、１０，０００超過の場合、可視光応答性が不十分となることがあるためである。
第１の酸化チタン微粒子に固溶される遷移金属成分として、モリブデン、タングステン、バナジウムの中から複数を選択することもできる。その際の各成分量は上記範囲より選択することができ、但し、各成分量の合計とチタンとのモル比［Ｔｉ／（Ｍｏ＋Ｗ＋Ｖ）］は、１以上１０，０００より小さい。
第１の酸化チタン微粒子は、１種で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。異なる可視光応答性を持つ２種以上を組み合わせた場合、可視光活性が高まる効果が得られることがある。
光触媒微粒子分散液の水性分散媒としては、通常、水性溶媒が使用され、水を用いることが好ましいが、水と任意の割合で混合される親水性有機溶媒との混合溶媒を用いてもよい。水としては、例えば、脱イオン水、蒸留水、純水等が好ましい。また、親水性有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類、エチレングリコール等のグリコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコール−ｎ−プロピルエーテル等のグリコールエーテル類が好ましい。混合溶媒を用いる場合には、混合溶媒中の親水性有機溶媒の割合が０質量％より多く、５０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは２０質量％以下、更に好ましくは１０質量％以下である。
第１の酸化チタン微粒子分散液中の酸化チタン微粒子の分散粒子径は、レーザー光を用いた動的光散乱法により測定される体積基準の５０％累積分布径（以下、Ｄ50と表記することがある）が、５〜３０ｎｍであることが好ましく、より好ましくは５〜２０ｎｍである。これは、平均粒子径が、５ｎｍ未満の場合、光触媒活性が不十分になることがあり、３０ｎｍ超過の場合、分散液が不透明となることがあるためである。
また、体積基準の９０％累積分布径（以下、Ｄ90と表記することがある）は５〜１００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは５〜８０ｎｍである。Ｄ90が、５ｎｍ未満の場合、光触媒活性が不十分になることがあり、１００ｎｍ超過の場合、分散液が不透明となることがあるためである。
なお、上記第１の酸化チタン微粒子のＤ50及びＤ90を測定する装置は、上述の通りである。
第１の酸化チタン微粒子分散液中の酸化チタン微粒子の濃度は、後述される所要の厚さの光触媒薄膜の作製し易さの点で、０．０１〜３０質量％が好ましく、特に０．５〜２０質量％が好ましい。
ここで、第１の酸化チタン微粒子分散液の濃度の測定方法は、酸化チタン微粒子分散液の一部をサンプリングし、１０５℃で３時間加熱して溶媒を揮発させた後の不揮発分（酸化チタン微粒子）の質量とサンプリングした酸化チタン微粒子分散液の質量から、次式に従い算出することができる。
酸化チタン微粒子分散液の濃度（％）＝〔不揮発分質量（ｇ）／酸化チタン微粒子分散液質量（ｇ）〕×１００
第１の酸化チタン微粒子分散液は、公知の方法で製造することができ、これと鉄及びケイ素を固溶した酸化チタン微粒子分散液との２種類の酸化チタン微粒子分散液を混合することで、酸化チタン微粒子混合物の分散液を得ることができる。
混合方法については、２種類の分散液が均一に混合される方法であれば特に限定されず、例えば、一般的に入手可能な攪拌機を使用した撹拌により混合をすることができる。
これらの混合比は、それぞれの質量比［第１の酸化チタン微粒子／第２の酸化チタン微粒子］で９９〜０．１であることが好ましく、より好ましくは９９〜１、更に好ましくは９９〜３である。これは、上記質量比が９９超過もしくは０．１未満の場合、第１の酸化チタン微粒子の光触媒活性を向上させる効果が不十分となることがあるためである。
ここで、酸化チタン微粒子混合分散液中の第１の酸化チタン微粒子及び第２の酸化チタン微粒子の混合物の分散粒子径は、レーザー光を用いた動的光散乱法により測定される体積基準の５０％累積分布径（以下、Ｄ50ということがある。）が、５〜１００ｎｍ、好ましくは５〜３０ｎｍ、より好ましくは５〜２０ｎｍである。Ｄ50が、５ｎｍ未満の場合、光触媒活性が不十分になることがあり、１００ｎｍ超過の場合、分散液が不透明となることがあるためである。
また、体積基準の９０％累積分布径（以下、Ｄ90と表記することがある）は５〜１００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは５〜８０ｎｍである。Ｄ90が、５ｎｍ未満の場合、光触媒活性が不十分になることがあり、１００ｎｍ超過の場合、分散液が不透明となることがあるためである。
なお、第１の酸化チタン微粒子及び第２の酸化チタン微粒子の混合物のＤ50及びＤ90を測定する装置は、上述の通りである。
更に、酸化チタン微粒子混合分散液には、後述する各種部材表面に該分散液を塗布し易くすると共に接着し易いようにする目的でバインダーを添加してもよい。バインダーとしては、例えば、ケイ素、アルミニウム、チタン、ジルコニウム等を含む金属化合物系バインダーやフッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂等を含む有機樹脂系バインダー等が挙げられる。
バインダーと酸化チタン微粒子混合物の質量比［酸化チタン微粒子混合物／バインダー］としては、９９〜０．０１、より好ましくは９〜０．１、更に好ましくは２．５〜０．４の範囲で添加して使用することが好ましい。これは、上記質量比が９９超過の場合、各種部材表面への光触媒及び酸化チタン微粒子の接着が不十分となり、０．０１未満の場合、光触媒活性が不十分となることがあるためである。
中でも、光触媒作用及び透明性の高い優れた光触媒薄膜を得るためには、特にケイ素化合物系バインダーを質量比（酸化チタン微粒子混合物／ケイ素化合物系バインダー）９９〜０．０１、より好ましくは９〜０．１、更に好ましくは２．５〜０．４の範囲で添加して使用することが好ましい。ここで、ケイ素化合物系バインダーとは、固体状又は液体状のケイ素化合物を水性分散媒中に含んでなるケイ素化合物の、コロイド分散液、溶液、又はエマルジョンであって、具体的には、コロイダルシリカ（好ましい粒径１〜１５０ｎｍ）；シリケート等のケイ酸塩類溶液；シラン、シロキサン加水分解物エマルジョン；シリコーン樹脂エマルジョン；シリコーン−アクリル樹脂共重合体、シリコーン−ウレタン樹脂共重合体等のシリコーン樹脂と他の樹脂との共重合体のエマルジョン等を挙げることができる。
酸化チタン微粒子混合分散液に含まれる第１の酸化チタン微粒子と第２の酸化チタン微粒子の質量は、それぞれの微粒子分散液の質量と濃度から算出できる。なお、各微粒子分散液の濃度の測定方法は、各微粒子分散液の一部をサンプリングし、１０５℃で３時間加熱して溶媒を揮発させた後の不揮発分（各微粒子）の質量とサンプリングした各微粒子分散液の質量から、次式に従い算出することができる。
各微粒子分散液の濃度（％）＝〔不揮発分質量（ｇ）／各微粒子分散液質量（ｇ）〕×１００
こうして調製された酸化チタン微粒子混合分散液中の第１の酸化チタン微粒子と第２の酸化チタン微粒子の合計の濃度は、上述した通り、所要の厚さの光触媒薄膜の作製し易さの点で、０．０１〜２０質量％が好ましく、特に０．５〜１０質量％が好ましい。濃度調整については、濃度が所望の濃度より高い場合には、水性溶媒を添加して希釈することで濃度を下げることができ、所望の濃度より低い場合には、水性溶媒を揮発もしくは濾別することで濃度を上げることができる。なお、濃度は、上述のように算出することができる。
また、上述した膜形成性を高めるバインダーを添加する場合には、上述したバインダーの溶液（水性バインダー溶液）を、混合した後に所望の濃度となるよう、上述のように濃度調整を行った光触媒混合分散液に対して添加することが好ましい。
＜光触媒薄膜を表面に有する部材＞
酸化チタン微粒子混合分散液は、各種部材の表面に光触媒膜を形成させるために使用することができる。ここで、各種部材は、特に制限されないが、部材の材料としては、例えば、有機材料、無機材料が挙げられる。これらは、それぞれの目的、用途に応じた様々な形状を有することができる。
有機材料としては、例えば、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル樹脂、ポリアセタール、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルイミド（ＰＥＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂等の合成樹脂材料、天然ゴム等の天然材料、又は上記合成樹脂材料と天然材料との半合成材料が挙げられる。これらは、フィルム、シート、繊維材料、繊維製品、その他の成型品、積層体等の所要の形状、構成に製品化されていてもよい。
無機材料としては、例えば、非金属無機材料、金属無機材料が包含される。非金属無機材料としては、例えば、ガラス、セラミック、石材等が挙げられる。これらは、タイル、硝子、ミラー、壁、意匠材等の様々な形に製品化されていてもよい。金属無機材料としては、例えば、鋳鉄、鋼材、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、亜鉛ダイキャスト等が挙げられる。これらは、上記金属無機材料のメッキが施されていてもよいし、上記有機材料が塗布されていてもよいし、上記有機材料又は非金属無機材料の表面に施すメッキであってもよい。
酸化チタン微粒子混合分散液は、上記各種部材の中でも、特に、ＰＥＴ等の高分子フィルム上に透明な光触媒薄膜を作製するのに有用である。
各種部材表面への光触媒薄膜の形成方法としては、酸化チタン微粒子混合分散液を、例えば、上記部材表面に、スプレーコート、ディップコート等の公知の塗布方法により塗布した後、遠赤外線乾燥、ＩＨ乾燥、熱風乾燥等の公知の乾燥方法により乾燥させればよく、光触媒薄膜の厚さも種々選定され得るが、通常、１０ｎｍ〜１０μｍの範囲が好ましい。
これにより、上述した酸化チタン微粒子混合物の被膜が形成される。この場合、上記分散液に上述した量でバインダーが含まれている場合は、酸化チタン微粒子混合物とバインダーとを含む被膜が形成される。
このようにして形成される光触媒薄膜は、透明であり、紫外領域の光（波長１０〜４００ｎｍ）において良好な光触媒作用を与えるばかりでなく、従来の光触媒では十分な光触媒作用を得ることができなかった可視領域の光（波長４００〜８００ｎｍ）のみでも優れた光触媒作用が得られるものであり、該光触媒薄膜が形成された各種部材は、光触媒作用により表面に吸着した有機物を分解することから、該部材表面の清浄化、脱臭、抗菌等の効果を発揮することができるものである。
以下に、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。本発明における各種の測定は次のようにして行った。
（１）分散液中の酸化チタン微粒子の５０％及び９０％累積分布径（Ｄ50及びＤ90）
分散液中の酸化チタン微粒子のＤ50及びＤ90は、粒度分布測定装置（ＥＬＳＺ−２０００ＺＳ（大塚電子（株）製））を使用して、レーザー光を用いた動的光散乱法により測定される体積基準の５０％及び９０％累積分布径として算出した。
（２）光触媒薄膜のアセトアルデヒドガス分解性能試験
分散液を塗布、乾燥することで作製した光触媒薄膜の活性を、アセトアルデヒドガスの分解反応により評価した。評価はバッチ式ガス分解性能評価法により行った。

具体的には、容積５Ｌの石英ガラス窓付きステンレス製セル内にＡ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）のＰＥＴフィルム上の全面に乾燥質量として約２０ｍｇ分の光触媒微粒子を含む光触媒薄膜を形成した評価用サンプルを設置したのち、該セルを湿度５０％に調湿した初期濃度のアセトアルデヒドガスで満たし、該セル上部に設置した光源で光を照射した。薄膜上の光触媒によりアセトアルデヒドガスが分解すると、該セル中のアセトアルデヒドガス濃度が低下する。そこで、その濃度を測定することで、アセトアルデヒドガス分解量を求めることができる。アセトアルデヒドガス濃度は光音響マルチガスモニタ（商品名“ＩＮＮＯＶＡ１４１２”、ＬｕｍａＳｅｎｓｅ社製）を用いて測定し、アセトアルデヒドガス濃度を初期濃度から１ｐｐｍまで低減させるのに要した時間を測定した。試験は２４時間まで実施した。
紫外線照射下での光触媒活性評価において、光源にはＵＶ蛍光ランプ（商品型番“ＦＬ１０ ＢＬＢ”、東芝ライテック（株））を使用し、放射照度が０．５ｍＷ／ｃｍ2の条件で紫外線を照射した。このとき、セル内のアセトアルデヒド初期濃度は２０ｐｐｍとした。
また、可視光照射下での光触媒活性評価において、光源にはＬＥＤ（商品型番“ＴＨ−２１１×２００ＳＷ”、シーシーエス（株）、分光分布：４００〜８００ｎｍ）を使用し、照度３０，０００Ｌｘの条件で可視光を照射した。このとき、セル内のアセトアルデヒド初期濃度は５ｐｐｍとした。
（３）光触媒及び酸化チタン微粒子の結晶相の同定
光触媒及び酸化チタン微粒子の結晶相は、得られた酸化チタン微粒子の分散液を１０５℃、３時間乾燥させて回収した酸化チタン微粒子粉末の粉末Ｘ線回折（商品名“卓上型Ｘ線回折装置Ｄ２ ＰＨＡＳＥＲ”、ブルカー・エイエックスエス（株））を測定することで同定した。
（４）鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子の調製
［実施例１］
＜鉄及びケイ素が固溶された酸化チタン微粒子分散液の調製＞
３６質量％の塩化チタン（ＩＶ）水溶液に塩化鉄（ＩＩＩ）をＴｉ／Ｆｅ（モル比）が１０となるように添加し、これを純水で１０倍に希釈した後、この水溶液に、前記の塩化チタン（ＩＶ）水溶液中のＴｉ成分に対してＴｉ／Ｓｉ（モル比）が１０となるようケイ酸ナトリウムを添加・溶解した１０質量％のアンモニア水を徐々に添加して中和、加水分解することにより鉄及びケイ素を含有する水酸化チタンの沈殿物を得た。このときのｐＨは８であった。得られた沈殿物を、純水の添加とデカンテーションを繰り返して脱イオン処理した。この脱イオン処理後の鉄及びケイ素を含有する水酸化チタン沈殿物にＨ2Ｏ2／（Ｔｉ＋Ｆｅ＋Ｓｉ）（モル比）が１２となるように３５質量％過酸化水素水を添加し、その後５０℃で２時間撹拌して十分に反応させ、橙色透明の鉄及びケイ素含有ペルオキソチタン酸溶液（２ａ）を得た。
容積５００ｍＬのオートクレーブに、鉄及びケイ素含有ペルオキソチタン酸溶液（２ａ）４００ｍＬを仕込み、これを１３０℃の条件下、９０分間水熱処理し、その後、純水を添加して濃度調整を行うことにより、鉄及びケイ素が固溶された酸化チタン微粒子（２Ａ）の分散液（固形分濃度１質量％）を得た。酸化チタン微粒子（２Ａ）の粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、観測されるピークはアナターゼ型酸化チタンのもののみであり、鉄及びケイ素が酸化チタンに固溶されていることが分かった。
［実施例２］
＜鉄、ケイ素及びタングステンが固溶された酸化チタン微粒子分散液の調製＞
３６質量％の塩化チタン（ＩＶ）水溶液に塩化鉄（ＩＩＩ）をＴｉ／Ｆｅ（モル比）が５となるように添加し、これを純水で１０倍に希釈した後、この水溶液に、前記の塩化チタン（ＩＶ）水溶液中のＴｉ成分に対してＴｉ／Ｓｉ（モル比）が５となるようケイ酸ナトリウムを添加・溶解した１０質量％のアンモニア水を徐々に添加して中和、加水分解することにより鉄及びケイ素を含有する水酸化チタンの沈殿物を得た。このときのｐＨは８であった。得られた沈殿物を、純水の添加とデカンテーションを繰り返して脱イオン処理した。この脱イオン処理後の鉄及びケイ素を含有する水酸化チタン沈殿物にＴｉ／Ｗ（モル比）が２００となるようにタングステン（ＶＩ）酸ナトリウムを添加してから、Ｈ2Ｏ2／（Ｔｉ＋Ｆｅ＋Ｓｉ＋Ｗ）（モル比）が１５となるように３５質量％過酸化水素水を添加し、その後５０℃で２時間撹拌して十分に反応させ、橙色透明の鉄、ケイ素及びタングステン含有ペルオキソチタン酸溶液（２ｂ）を得た。
容積５００ｍＬのオートクレーブに、鉄、ケイ素及びタングステン含有ペルオキソチタン酸溶液（２ｂ）４００ｍＬを仕込み、これを１３０℃の条件下、１２０分間水熱処理し、その後、純水を添加して濃度調整を行うことにより、鉄、ケイ素及びタングステンが固溶された酸化チタン微粒子（２Ｂ）の分散液（固形分濃度１質量％）を得た。酸化チタン微粒子（２Ｂ）の粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、観測されるピークはアナターゼ型酸化チタンのもののみであり、鉄、ケイ素及びタングステンが酸化チタンに固溶されていることが分かった。
［実施例３］
＜鉄及びケイ素が固溶された酸化チタン微粒子分散液の調製＞
塩化鉄（ＩＩＩ）をＴｉ／Ｆｅ（モル比）が５、ケイ酸ナトリウムをＴｉ／Ｓｉ（モル比）が２０となるよう添加したこと以外は実施例１と同様にして、橙色透明のペルオキソチタン酸溶液（２ｃ）を得た。
容積５００ｍＬのオートクレーブに、ペルオキソチタン酸溶液（２ｃ）４００ｍＬを仕込み、これを１３０℃の条件下、９０分間水熱処理し、その後、純水を添加して濃度調整を行うことにより、酸化チタン微粒子（２Ｃ）の分散液（固形分濃度１質量％）を得た。酸化チタン微粒子（２Ｃ）の粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、観測されるピークはアナターゼ型酸化チタンのものであった。
（５）他の酸化チタン微粒子の調製
［調製例１］
＜スズ及びモリブデンが固溶された酸化チタン微粒子分散液の調製＞
＜スズ及びモリブデンが固溶された酸化チタン微粒子分散液の調製＞
３６質量％の塩化チタン（ＩＶ）水溶液に塩化スズ（ＩＶ）をＴｉ／Ｓｎ（モル比）が２０となるように添加・溶解し、これを純水で１０倍に希釈した後、１０質量％のアンモニア水を徐々に添加して中和、加水分解することにより、スズを含有する水酸化チタンの沈殿物を得た。このときのｐＨは８であった。得られた沈殿物を、純水の添加とデカンテーションを繰り返して脱イオン処理した。この脱イオン処理後の、スズを含有する水酸化チタン沈殿物に、前記の塩化チタン（ＩＶ）水溶液中のＴｉ成分に対してＴｉ／Ｍｏ（モル比）が２５０となるようモリブデン（ＶＩ）酸ナトリウムを添加した。Ｈ2Ｏ2／（Ｔｉ＋Ｓｎ＋Ｍｏ）（モル比）が１０となるように３５質量％過酸化水素水を添加し、その後６０℃で２時間撹拌して十分に反応させ、橙色透明のスズ及びモリブデン含有ペルオキソチタン酸溶液（１ａ）を得た。
容積５００ｍＬのオートクレーブに、スズ及びモリブデン含有ペルオキソチタン酸溶液（１ａ）４００ｍＬを仕込み、これを１５０℃の条件下、９０分間水熱処理し、その後、純水を添加して濃度調整を行うことにより、スズ及びモリブデンが固溶された酸化チタン微粒子（１Ａ）の分散液（固形分濃度１質量％）を得た。酸化チタン微粒子（１Ａ）の粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、観測されるピークはルチル型酸化チタンのもののみであり、スズ及びモリブデンが酸化チタンに固溶されていることが分かった。
［調製例２］
＜スズ、モリブデン及びタングステンが固溶された酸化チタン微粒子分散液の調製＞
Ｔｉ／Ｓｎ（モル比）が１０となるように塩化スズ（ＩＶ）を、脱イオン処理後のスズを含有する水酸化チタン沈殿物にＴｉ／Ｍｏ（モル比）が１００となるようにモリブデン（ＶＩ）酸ナトリウムとＴｉ／Ｗ（モル比）が２５０となるようにタングステン（ＶＩ）酸ナトリウムを添加したことと、水熱処理時間を１２０分間としたこと以外は調製例１と同様にして、スズ、モリブデン及びタングステンが固溶された酸化チタン微粒子（１Ｂ）の分散液（固形分濃度１質量％）を得た。酸化チタン微粒子（１Ｂ）の粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、観測されるピークはルチル型酸化チタンのもののみであり、スズ、モリブデン及びタングステンが酸化チタンに固溶されていることが分かった。
［調製例３］
＜スズ、モリブデン及びバナジウムが固溶された酸化チタン微粒子分散液の調製＞
３６質量％の塩化チタン（ＩＶ）水溶液に塩化スズ（ＩＶ）をＴｉ／Ｓｎ（モル比）が３３となるように添加・溶解し、これを純水で１０倍に希釈した後、この水溶液に、バナジン（Ｖ）酸ナトリウムが前記の塩化チタン（ＩＶ）水溶液中のＴｉ成分に対してＴｉ／Ｖ（モル比）が２，０００となるよう添加・溶解した１０質量％のアンモニア水を徐々に添加して中和、加水分解することにより、スズ及びバナジウムを含有する水酸化チタンの沈殿物を得た。このときのｐＨは８であった。得られた沈殿物を、純水の添加とデカンテーションを繰り返して脱イオン処理した。この脱イオン処理後の、スズ及びバナジウムを含有する水酸化チタン沈殿物にＴｉ／Ｍｏ（モル比）が５００となるようにモリブデン（ＶＩ）酸ナトリウムを添加してから、Ｈ2Ｏ2／（Ｔｉ＋Ｓｎ＋Ｍｏ＋Ｖ）（モル比）が１０となるように３５質量％過酸化水素水を添加し、その後５０℃で３時間撹拌して十分に反応させ、橙色透明のスズ、モリブデン及びバナジウム含有ペルオキソチタン酸溶液（１ｃ）を得た。
容積５００ｍＬのオートクレーブに、スズ、モリブデン及びバナジウム含有ペルオキソチタン酸溶液（１ｃ）４００ｍＬを仕込み、これを１６０℃の条件下、６０分間水熱処理し、その後、純水を添加して濃度調整を行うことにより、スズ、モリブデン及びバナジウムが固溶された酸化チタン微粒子（１Ｃ）の分散液（固形分濃度１質量％）を得た。酸化チタン微粒子（１Ｃ）の粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、観測されるピークはアナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンのものであり、スズ、モリブデン及びバナジウムが酸化チタンに固溶されていることが分かった。
［調製例４］
＜スズ及びモリブデンが固溶された酸化チタン微粒子分散液の調製＞
３６質量％の塩化チタン（ＩＶ）水溶液に塩化スズ（ＩＶ）をＴｉ／Ｓｎ（モル比）が２０となるように添加・溶解し、これを純水で１０倍に希釈した後、１０質量％のアンモニア水を徐々に添加して中和、加水分解することにより、スズを含有する水酸化チタンの沈殿物を得た。このときのｐＨは８であった。得られた沈殿物を、純水の添加とデカンテーションを繰り返して脱イオン処理した。この脱イオン処理後の、スズを含有する水酸化チタン沈殿物に、前記の塩化チタン（ＩＶ）水溶液中のＴｉ成分に対してＴｉ／Ｍｏ（モル比）が５０となるようモリブデン（ＶＩ）酸ナトリウムを添加した。Ｈ2Ｏ2／（Ｔｉ＋Ｓｎ＋Ｍｏ）（モル比）が１２となるように３５質量％過酸化水素水を添加し、その後６０℃で２時間撹拌して十分に反応させ、橙色透明のスズ及びモリブデン含有ペルオキソチタン酸溶液（１ｄ）を得た。
容積５００ｍＬのオートクレーブに、スズ及びモリブデン含有ペルオキソチタン酸溶液（１ｄ）４００ｍＬを仕込み、これを１５０℃の条件下、９０分間水熱処理し、その後、純水を添加して濃度調整を行うことにより、スズ及びモリブデンが固溶された酸化チタン微粒子（１Ｄ）の分散液（固形分濃度１質量％）を得た。酸化チタン微粒子（１Ｄ）の粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、観測されるピークはルチル型酸化チタンのもののみであり、スズ及びモリブデンが酸化チタンに固溶されていることが分かった。
［調製例５］
＜スズ及びタングステンが固溶された酸化チタン微粒子分散液の調製＞
Ｔｉ／Ｓｎ（モル比）が５０となるように塩化スズ（ＩＶ）を、脱イオン処理後のスズを含有する水酸化チタン沈殿物にＴｉ／Ｗ（モル比）が３３となるようにタングステン（ＶＩ）酸ナトリウムを添加したこと以外は調製例１と同様にして、スズ及びタングステンが固溶された酸化チタン微粒子（１Ｅ）の分散液（固形分濃度１質量％）を得た。酸化チタン微粒子（１Ｅ）の粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、観測されるピークはアナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンのもののみであり、スズ及びタングステンが酸化チタンに固溶されていることが分かった。
［調製例６］
＜スズが固溶された酸化チタン微粒子分散液の調製＞
モリブデン（ＶＩ）酸ナトリウムを添加しなかったこと以外は調製例１と同様にして、スズが固溶された酸化チタン微粒子（１Ｆ）の分散液（固形分濃度１質量％）を得た。酸化チタン微粒子（１Ｆ）の粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、観測されるピークはルチル型酸化チタンのもののみであり、スズが酸化チタンに固溶されていることが分かった。
［調製例７］
＜モリブデンが固溶された酸化チタン微粒子分散液の調製＞
塩化スズ（ＩＶ）を添加しなかったこと以外は調製例１と同様にして、モリブデンが固溶された酸化チタン微粒子（１Ｇ）の分散液（固形分濃度１質量％）を得た。酸化チタン微粒子（１Ｇ）の粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、観測されるピークはアナターゼ型酸化チタンのもののみであり、モリブデンが酸化チタンに固溶されていることが分かった。
［調製例８］
＜タングステンが固溶された酸化チタン微粒子分散液の調製＞
塩化スズ（ＩＶ）を添加しなかったことと、脱イオン処理後の水酸化チタン沈殿物にＴｉ／Ｗ（モル比）が１００となるようにタングステン（ＶＩ）酸ナトリウムを添加したこと以外は調製例５と同様にして、タングステンが固溶された酸化チタン微粒子（１Ｈ）の分散液（固形分濃度１質量％）を得た。酸化チタン微粒子（１Ｈ）の粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、観測されるピークはアナターゼ型酸化チタンのもののみであり、タングステンが酸化チタンに固溶されていることが分かった。
［調製例９］
＜酸化チタン微粒子分散液の調製＞
３６質量％の塩化チタン（ＩＶ）水溶液を純水で１０倍に希釈した後、１０質量％のアンモニア水を徐々に添加して中和、加水分解することにより、水酸化チタンの沈殿物を得た。このときのｐＨは８.５であった。得られた沈殿物を、純水の添加とデカンテーションを繰り返して脱イオン処理した。この脱イオン処理後の、水酸化チタン沈殿物にＨ2Ｏ2／Ｔｉ（モル比）が８となるように３５質量％過酸化水素水を添加し、その後６０℃で２時間撹拌して十分に反応させ、橙色透明のペルオキソチタン酸溶液（１ｉ）を得た。
容積５００ｍＬのオートクレーブに、ペルオキソチタン酸溶液（１ｉ）４００ｍＬを仕込み、これを１３０℃の条件下、９０分間水熱処理し、その後、純水を添加して濃度調整を行うことにより、酸化チタン微粒子（１Ｉ）の分散液（固形分濃度１質量％）を得た。酸化チタン微粒子（１Ｉ）の粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、観測されるピークはアナターゼ型酸化チタンのもののみであった。
［調製例１０］
＜モリブデン成分が表面に吸着（＝担持）されたスズ固溶酸化チタン微粒子分散液の調製＞
調製例６で調製したスズが固溶された酸化チタン微粒子（１Ｆ）の分散液（固形分濃度１質量％）に、酸化チタン微粒子中のＴｉ成分に対してＴｉ／Ｍｏ（モル比）が２５０となるようモリブデン（ＶＩ）酸ナトリウムを添加し、酸化チタン微粒子分散液（１Ｊ）を得た。
［調製例１１］
＜鉄が固溶された酸化チタン微粒子分散液の調製＞
ケイ酸ナトリウムを添加しなかったこと以外は実施例１と同様にして、鉄が固溶された酸化チタン微粒子（３Ａ）の分散液（固形分濃度１質量％）を得た。酸化チタン微粒子（３Ａ）の粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、観測されるピークはアナターゼ型酸化チタンのもののみであり、鉄が酸化チタンに固溶されていることが分かった。
［調製例１２］
＜ケイ素が固溶された酸化チタン微粒子分散液の調製＞
塩化鉄（ＩＩＩ）を添加しなかったこと以外は実施例１と同様にして、ケイ素が固溶された酸化チタン微粒子（３Ｂ）の分散液（固形分濃度１質量％）を得た。酸化チタン微粒子（３Ｂ）の粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、観測されるピークはアナターゼ型酸化チタンのもののみであり、ケイ素が酸化チタンに固溶されていることが分かった。
［調製例１３］
＜ケイ素成分が表面に吸着（＝担持）された鉄固溶酸化チタン微粒子分散液の調製＞
調製例１１で調製した鉄が固溶された酸化チタン微粒子（３Ａ）の分散液（固形分濃度１質量％）に、酸化チタン微粒子中のＴｉ成分に対してＴｉ／Ｓｉ（モル比）が１０となるようケイ酸ナトリウムを添加し、酸化チタン微粒子分散液（３Ｃ）を得た。
［調製例１４］
＜鉄成分が表面に吸着（＝担持）されたケイ素固溶酸化チタン微粒子分散液の調製＞
調製例１２で調製したケイ素が固溶された酸化チタン微粒子（３Ｂ）の分散液（固形分濃度１質量％）に、酸化チタン微粒子中のＴｉ成分に対してＴｉ／Ｆｅ（モル比）が１０となるよう塩化鉄を添加し、酸化チタン微粒子分散液（３Ｄ）を得た。酸化チタン微粒子分散液（３Ｄ）中の酸化チタン微粒子は凝集して沈殿していた。
表１に、各実施例又は調製例で調製した酸化チタン微粒子の原料比、水熱処理条件、粒子径（Ｄ50、Ｄ90）をまとめて示す。分散粒子径はレーザー光を用いた動的光散乱法（ＥＬＳＺ−２０００ＺＳ（大塚電子（株）製）により測定した。
Figure 2020142936
（６）酸化チタン微粒子分散液の調製
実施例で調製した鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子分散液と調製例で調製した酸化チタン微粒子分散液とを混合することで、酸化チタン微粒子分散液を得た。
［参考例１］
酸化チタン微粒子（１Ａ）と酸化チタン微粒子（２Ａ）が質量比で（１Ａ）：（２Ａ）＝８０：２０となるようにそれぞれの分散液を混合することで、酸化チタン微粒子分散液（Ｅ−１）を得た。
［参考例２］
酸化チタン微粒子（１Ａ）と酸化チタン微粒子（２Ａ）が質量比で（１Ａ）：（２Ａ）＝６０：４０となるようにそれぞれの分散液を混合することで、酸化チタン微粒子分散液（Ｅ−２）を得た。
［参考例３］
酸化チタン微粒子（１Ｂ）と酸化チタン微粒子（２Ａ）が質量比で（１Ｂ）：（２Ａ）＝８０：２０となるようにそれぞれの分散液を混合することで、酸化チタン微粒子分散液（Ｅ−３）を得た。
［参考例４］
酸化チタン微粒子（１Ｃ）と酸化チタン微粒子（２Ａ）が質量比で（１Ｃ）：（２Ａ）＝８０：２０となるようにそれぞれの分散液を混合することで、酸化チタン微粒子分散液（Ｅ−４）を得た。
［参考例５］
酸化チタン微粒子（１Ａ）と酸化チタン微粒子（２Ｂ）が質量比で（１Ａ）：（２Ｂ）＝８０：２０となるようにそれぞれの分散液を混合することで、酸化チタン微粒子分散液（Ｅ−５）を得た。
［参考例６］
酸化チタン微粒子（１Ｄ）と酸化チタン微粒子（２Ａ）が質量比で（１Ｄ）：（２Ａ）＝７０：３０となるようにそれぞれの分散液を混合することで、酸化チタン微粒子分散液（Ｅ−６）を得た。
［参考例７］
酸化チタン微粒子（１Ｅ）と酸化チタン微粒子（２Ａ）が質量比で（１Ｅ）：（２Ａ）＝６０：４０となるようにそれぞれの分散液を混合することで、酸化チタン微粒子分散液（Ｅ−７）を得た。
［参考例８］
酸化チタン微粒子（１Ａ）と酸化チタン微粒子（２Ｃ）が質量比で（１Ａ）：（２Ｃ）＝９０：１０となるようにそれぞれの分散液を混合することで、酸化チタン微粒子分散液（Ｅ−８）を得た。
［参考例９］
酸化チタン微粒子分散液（Ｅ−１）にケイ素化合物系（シリカ系）のバインダー（コロイダルシリカ、商品名：スノーテックス２０、日産化学工業（株）製）をＴｉＯ2／ＳｉＯ2（質量比）が１．５となるように添加し、混合することで、バインダーを含有する酸化チタン微粒子分散液（Ｅ−９）を得た。
［参考例１０］
酸化チタン微粒子（１Ｆ）と酸化チタン微粒子（２Ａ）が質量比で（１Ｆ）：（２Ａ）＝８０：２０となるようにそれぞれの分散液を混合することで、酸化チタン微粒子分散液（Ｅ−１０）を得た。
［参考例１１］
酸化チタン微粒子（１Ｊ）と酸化チタン微粒子（２Ａ）が質量比で（１Ｊ）：（２Ａ）＝８０：２０となるようにそれぞれの分散液を混合することで、酸化チタン微粒子分散液（Ｅ−１１）を得た。
［比較参考例１］
酸化チタン微粒子（１Ａ）と酸化チタン微粒子（３Ａ）が質量比で（１Ａ）：（３Ａ）＝８０：２０となるようにそれぞれの分散液を混合することで、酸化チタン微粒子分散液（Ｃ−１）を得た。
［比較参考例２］
酸化チタン微粒子（１Ａ）と酸化チタン微粒子（３Ｂ）が質量比で（１Ａ）：（３Ｂ）＝８０：２０となるようにそれぞれの分散液を混合することで、酸化チタン微粒子分散液（Ｃ−２）を得た。
［比較参考例３］
酸化チタン微粒子（１Ａ）のみから酸化チタン微粒子分散液（Ｃ−３）を得た。
［比較参考例４］
酸化チタン微粒子（２Ａ）のみから酸化チタン微粒子分散液（Ｃ−４）を得た。
［比較参考例５］
酸化チタン微粒子（１Ａ）と酸化チタン微粒子（３Ｃ）が質量比で（１Ａ）：（３Ｃ）＝８０：２０となるようにそれぞれの分散液を混合することで、酸化チタン微粒子分散液（Ｃ−５）を得た。
［比較参考例６］
酸化チタン微粒子（１Ａ）と酸化チタン微粒子（３Ｄ）が質量比で（１Ａ）：（３Ｄ）＝８０：２０となるようにそれぞれの分散液を混合することで、酸化チタン微粒子分散液（Ｃ−６）を得た。
［比較参考例７］
酸化チタン微粒子（１Ａ）と酸化チタン微粒子（１Ｉ）が質量比で（１Ａ）：（１Ｉ）＝８０：２０となるようにそれぞれの分散液を混合することで、酸化チタン微粒子分散液（Ｃ−７）を得た。
［比較参考例８］
酸化チタン微粒子（１Ａ）に酸化チタン微粒子（２Ａ）を加えなかったこと以外は実施例９と同様にして酸化チタン微粒子分散液（C−８）を得た。
［比較参考例９］
酸化チタン微粒子（１Ｂ）のみから酸化チタン微粒子分散液（Ｃ−９）を得た。
［比較参考例１０］
酸化チタン微粒子（１Ｃ）のみから酸化チタン微粒子分散液（Ｃ−１０）を得た。
［比較参考例１１］
酸化チタン微粒子（１Ｄ）のみから酸化チタン微粒子分散液（Ｃ−１１）を得た。
［比較参考例１２］
酸化チタン微粒子（１Ｅ）のみから酸化チタン微粒子分散液（Ｃ−１２）を得た。
［比較参考例１３］
酸化チタン微粒子（１Ｆ）のみから酸化チタン微粒子分散液（Ｃ−１３）を得た。
（７）光触媒薄膜を有するサンプル部材の作製
上記参考例又は比較参考例で調製した各酸化チタン微粒子分散液を、＃７のワイヤーバーコーターによってＡ４サイズのＰＥＴフィルムに２０ｍｇの光触媒酸化チタン微粒子を含む光触媒薄膜（厚さ約８０ｎｍ）を形成するよう塗工し、８０℃に設定したオーブンで１時間乾燥させて、アセトアルデヒドガス分解性能評価用サンプル部材を得た。
［ＵＶ照射下での光触媒性能試験］
参考例１、参考例８、参考例９、比較参考例３、比較参考例７及び比較参考例８の光触媒薄膜を有するサンプル部材に対し、ＵＶ蛍光ランプ照射下でアセトアルデヒド分解試験を行なった。アセトアルデヒド初期濃度の２０ｐｐｍから１ｐｐｍまで低減させるのに要する時間に基づき、評価した。
表２に、酸化チタン微粒子分散液の混合比、粒子径（Ｄ50、Ｄ90）、アセトアルデヒドガス分解試験結果をまとめて示す。分散粒子径はレーザー光を用いた動的光散乱法（ＥＬＳＺ−２０００ＺＳ（大塚電子（株）製）により測定した。
Figure 2020142936
参考例１、８と比較参考例３の結果から、酸化チタン微粒子（１Ａ）に対して、鉄成分及びケイ素成分が固溶した酸化チタン微粒子（２Ａ）又は（２Ｃ）を混合することにより、酸化チタン微粒子（１Ａ）単独の光触媒活性よりも活性が向上することが分かった。また、比較参考例７の結果から、この活性向上は、鉄及びケイ素を固溶しない酸化チタン微粒子（１Ｉ）を混合した場合よりも優れることがわかった。
同様に、参考例９と比較参考例８の結果から、バインダーを含む光触媒薄膜においても、酸化チタン微粒子（１Ａ）に対して、鉄成分及びケイ素成分が固溶した酸化チタン微粒子（２Ａ）を混合することにより、酸化チタン微粒子（１Ａ）単独の光触媒活性よりも活性が大幅に向上することが分かった。
［可視光照射下での光触媒性能試験］
参考例及び比較参考例の光触媒薄膜を有するサンプル部材に対し、ＬＥＤによる可視光照射下でアセトアルデヒド分解試験を行なった。アセトアルデヒド初期濃度の５ｐｐｍから１ｐｐｍまで低減させるのに要する時間に基づき、評価した。
なお、２４時間以内に１ｐｐｍまで低減しなかった場合、表３及び表４において「１ｐｐｍまで分解するのに要した時間」の欄には「−」と表示し、「２４時間後の濃度」の欄に当該濃度を表示した。
表３に、第１の酸化チタン微粒子として酸化チタン微粒子（１Ａ）を用いた場合の、酸化チタン微粒子分散液の混合比、粒子径（Ｄ50、Ｄ90）、アセトアルデヒドガス分解試験結果をまとめて示す。分散粒子径はレーザー光を用いた動的光散乱法（ＥＬＳＺ−２０００ＺＳ（大塚電子（株）製）により測定した。
Figure 2020142936
スズ及びモリブデンを固溶した酸化チタン微粒子（１Ａ）に、鉄のみを固溶した酸化チタン微粒子を混合した場合（比較参考例１）、ケイ素のみを固溶した酸化チタン微粒子を混合した場合（比較参考例２）又は金属成分を固溶しない酸化チタン微粒子を混合した場合（比較参考例７）に比べて、鉄及びケイ素を固溶した酸化チタン微粒子を混合した場合（参考例１）、可視光照射下でアセトアルデヒドの分解が良好であった。
また、参考例９と比較参考例８の結果から、バインダーを含む光触媒薄膜においても、酸化チタン微粒子（１Ａ）に対して、鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子（２Ａ）を混合することにより、酸化チタン微粒子（１Ａ）単独の光触媒活性よりも可視光照射下での活性が大幅に向上することが分かった。
比較参考例３の結果から分かるように、スズ及びモリブデンを固溶した酸化チタン微粒子と単独では可視光照射下での光触媒活性が十分ではなかった。
比較参考例５の結果から分かるように、ケイ素成分は、酸化チタン微粒子表面に担持されているだけでは、ケイ素成分が固溶された酸化チタン微粒子混合物と比べて可視光照射下での光触媒活性が十分ではなかった。
更に、比較参考例６の結果から分かるように、鉄成分を酸化チタン微粒子に固溶しない場合、鉄成分は分散液中の酸化チタン微粒子の凝集・沈殿を起こし、得られる光触媒膜が不透明になる可能性がある。
以上より、本発明の鉄成分及びケイ素成分の両成分を固溶した酸化チタン微粒子を含む酸化チタン微粒子混合物において、光触媒性能が優れることが確認された。
さらに、種々の酸化チタン微粒子を用いた場合の酸化チタン微粒子分散液の混合比、粒子径（Ｄ50、Ｄ90）、アセトアルデヒドガス分解試験結果をまとめて表４に示す。分散粒子径はレーザー光を用いた動的光散乱法（ＥＬＳＺ−２０００ＺＳ（大塚電子（株）製）により測定した。
Figure 2020142936
表４より、スズ成分及び可視光応答性を高める遷移金属成分（モリブデン成分、タングステン成分又はバナジウム成分）を固溶した酸化チタン微粒子と、鉄成分及びケイ素成分を固溶した第２の酸化チタン微粒子との酸化チタン微粒子混合物の分散液から製造された光触媒薄膜は、光触媒が少量で、可視光のみ発光するＬＥＤ照射下でも、アセトアルデヒドの分解が良好であった。
本発明の鉄及びケイ素を固溶させた酸化チタン微粒子分散液は、従来の光触媒に混合するだけでその光触媒効果を高めることができ、基材表面の清浄化、脱臭、抗菌等の用途に有用である。

Claims (5)

  1. 少なくとも鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子。
  2. 鉄成分及びケイ素成分それぞれの含有量が、チタンとのモル比（Ｔｉ／ＦｅまたはＴｉ／Ｓｉ）で１〜１，０００である請求項１に記載の酸化チタン微粒子。
  3. 更に、モリブデン、タングステン及びバナジウムから選択される少なくとも１種の遷移金属成分を固溶した請求項１又は２に記載の酸化チタン微粒子。
  4. 水性分散媒中に、請求項１〜３のいずれか１項に記載の鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子が分散されていることを特徴とする酸化チタン微粒子分散液。
  5. 下記工程（１）及び（２）を有することを特徴とする鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子分散液の製造方法。
    （１）原料チタン化合物、鉄化合物、ケイ素化合物、塩基性物質、過酸化水素及び水性分散媒から、鉄成分及びケイ素成分含有ペルオキソチタン酸溶液を製造する工程
    （２）上記（１）の工程で製造した鉄成分及びケイ素成分含有ペルオキソチタン酸溶液を、圧力制御の下、８０〜２５０℃で加熱し、鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン微粒子分散液を得る工程
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