JP2021084082A - Photocatalyst-carrying sheet as well as air cleaner and water treatment device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光触媒担持シート並びに同シートを用いた空気清浄器及び水処理器に関する。詳しくは、アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンを混合した光触媒層を有する光触媒担持シート並びに同シートを用いた空気清浄器及び水処理器に関する。 The present invention relates to a photocatalyst-supported sheet and an air purifier and a water treatment device using the sheet. More specifically, the present invention relates to a photocatalyst-supporting sheet having a photocatalyst layer in which anatase-type titanium oxide and rutile-type titanium oxide are mixed, and an air purifier and a water treatment device using the sheet.
アナターゼ型の酸化チタンは光触媒として知られており、紫外線照射により正孔が生成し、ヒドロキシラジカル(OH−)などの活性種が生じる。これによって有機物が分解されるため、脱臭効果や殺菌効果が得られ、空気清浄器などに応用されている。アナターゼ型の酸化チタンを光触媒として用いたものとして、例えば特許文献1及び特許文献2が知られている。
特許文献1及び特許文献2では、チタン箔の片面又は両面から非周期的パターンによるエッチング処理を施して、表裏を貫通する多数の微細流路を形成する。次に、多数の微細流路が形成された非周期性海綿構造を有するチタン箔の表面に、陽極酸化皮膜による酸化チタンベースが形成される。そして、当該酸化チタンベースにアナターゼ型酸化チタン粒子が焼き付けられた光触媒シートが開示されている。
Anatase-type titanium oxide is known as a photocatalyst, and holes are generated by irradiation with ultraviolet rays to generate active species such as hydroxyl radical (OH −). As a result, organic substances are decomposed, so that deodorizing and sterilizing effects can be obtained, and they are applied to air purifiers and the like. For example,
In
これによれば、光触媒シートは、光触媒となるアナターゼ型酸化チタンを強固に担持すると共に、アナターゼ型酸化チタンの剥離を防止し、さらに、流体が光触媒に接する機会を増大させて、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させることができるとしている。しかしながら、特許文献1ではチタン箔に対してエッチング処理を施していることから、製造コストが高くなることが懸念され、コストを抑える等のさらなる技術の向上が求められている。
他方、他の金属を用いた例として特許文献3が知られている。特許文献3では、金属表面に複数の開口部を有し、この開口部の開口率が金属表面に対して30%以上90%以下となるように形成されており、かつ金属表面における開口部以外の残存部に粗し加工(金属の表面積を大きくために、粗い面にする加工を行う)が施された金属製シート基体と、金属製シート基体上に形成された光触媒層とを備える光触媒担持金属シートが開示されている。
According to this, the photocatalyst sheet firmly supports the anatase-type titanium oxide as a photocatalyst, prevents the anatase-type titanium oxide from peeling off, and further increases the chance that the fluid comes into contact with the photocatalyst, and purifies the photocatalyst. It is said that the efficiency can be significantly improved. However, in
On the other hand,
しかしながら、アナターゼ型酸化チタンとチタン以外の金属基体を用いると、アナターゼ型酸化チタンの活性度が落ちてしまい、光触媒による浄化処理効率が落ちてしまうという問題があった。
また、アナターゼ型チタンはバンドギャップから388nm以下の紫外光のみでしか活性化できないという問題があった。
また、ルチル型チタンの結晶は420nm以下の光で効果を発揮するがバンドギャップが小さいために浄化の効率が落ちるという問題点もあった。
However, when anatase-type titanium oxide and a metal substrate other than titanium are used, there is a problem that the activity of the anatase-type titanium oxide is lowered and the purification treatment efficiency by the photocatalyst is lowered.
Further, there is a problem that anatase-type titanium can be activated only by ultraviolet light having a band gap of 388 nm or less.
Further, although the rutile-type titanium crystal is effective in light of 420 nm or less, there is a problem that the purification efficiency is lowered because the band gap is small.
本発明は、アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンからなる光触媒層を効率よく生成させ、さらに、可視光及び紫外線を含む光を照射することにより、流体が光触媒に接する機会を増大させて、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させることを目的とする。 According to the present invention, a photocatalyst layer composed of anatase-type titanium oxide and rutile-type titanium oxide is efficiently generated, and further, by irradiating light including visible light and ultraviolet rays, the chance of the fluid coming into contact with the photocatalyst is increased, and the photocatalyst The purpose is to significantly improve the efficiency of purification treatment.
本発明の光触媒担持技術は、チタン箔の表面に酸化チタン皮膜を形成する。これを加工して、表裏を貫通する多数の微細流路が形成されたシートとし、その表面の酸化チタン皮膜にアナターゼ型酸化チタンを塗布し、加熱によりアナターゼ型酸化チタンおよびルチル型酸化チタンをランダムに配置、付着させることにより、光触媒層を効率よく生成させる。さらに、多数の微細流路が形成されたシート上のアナターゼ型酸化チタンおよびルチル型酸化チタンに可視光および紫外光を含む光を照射することにより、流体が光触媒に接する機会を増大させて、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させることを特徴とする。 The photocatalyst-supporting technique of the present invention forms a titanium oxide film on the surface of a titanium foil. This is processed into a sheet in which a large number of fine flow paths penetrating the front and back are formed, anatase-type titanium oxide is applied to the titanium oxide film on the surface, and anatase-type titanium oxide and rutile-type titanium oxide are randomly distributed by heating. By arranging and adhering to the photocatalyst layer, a photocatalyst layer is efficiently formed. Furthermore, by irradiating the anatase-type titanium oxide and rutile-type titanium oxide on the sheet on which a large number of microchannels are formed with light containing visible light and ultraviolet light, the opportunity for the fluid to come into contact with the photocatalyst is increased, and the photocatalyst is increased. It is characterized by remarkably improving the purification treatment efficiency by.
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様に係る光触媒担持シートS1は、例えば図1に記載のように、金属チタン製の金網で構成され、薄い陽極酸化膜で覆われた金属チタンの表面に、アナターゼ型酸化チタンと有機チタニア(有機酸化チタン)とを加熱して形成されるアナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンとをランダムに配置した光触媒機能を有する光触媒層を備えることを特徴とする。
ここにおいて、ルチル型酸化チタンは加熱によりアナターゼ型酸化チタンから転移(500℃〜900℃)により形成される。また、アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンとを混合して光触媒層とするよりも、アナターゼ型酸化チタンを加熱して光触媒層とする方が分解性能が上がる。また、多数の微細流路が形成されたシート上のアナターゼ型酸化チタンおよびルチル型酸化チタンに可視光および紫外光を含む光を照射することにより、光触媒による浄化処理効率を向上させられる。
このように構成すると、表裏を貫通する多数の微細流路の形成と、異なる波長の2つの光の触媒反応を用いることにより、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させられる。
In order to solve the above problems, the photocatalyst-supporting sheet S1 according to the first aspect of the present invention is made of a metal mesh made of metallic titanium and covered with a thin anodized film, as shown in FIG. 1, for example. A photocatalytic layer having a photocatalytic function is provided on the surface of titanium, in which anatase-type titanium oxide and rutile-type titanium oxide formed by heating anatase-type titanium oxide and organic titania (organic titanium oxide) are randomly arranged. It is a feature.
Here, rutile-type titanium oxide is formed by transition (500 ° C. to 900 ° C.) from anatase-type titanium oxide by heating. Further, the decomposition performance is improved by heating the anatase-type titanium oxide to form a photocatalyst layer rather than mixing the anatase-type titanium oxide and the rutile-type titanium oxide to form a photocatalyst layer. Further, by irradiating the anatase-type titanium oxide and rutile-type titanium oxide on the sheet on which a large number of fine flow paths are formed with light containing visible light and ultraviolet light, the purification treatment efficiency by the photocatalyst can be improved.
With such a configuration, the purification treatment efficiency by the photocatalyst can be remarkably improved by forming a large number of fine flow paths penetrating the front and back and using the catalytic reaction of two lights having different wavelengths.
また、本発明の第2の態様に係る光触媒担持シートS1は、第1の態様において、アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンとの熱処理温度が250℃〜800℃、加熱時間が15分〜10時間、アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンとの比率が2:8〜8:2、前記アナターゼ型酸化チタンと前記ルチル型酸化チタンとからなる結晶性酸化チタンと有機シリコンとの比率が2:8〜8:2であることを特徴とする。
このように構成すると、光触媒担持シートの適切な製造条件を用いて、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させられる。
Further, in the photocatalyst-supporting sheet S1 according to the second aspect of the present invention, in the first aspect, the heat treatment temperature of anatase-type titanium oxide and rutile-type titanium oxide is 250 ° C. to 800 ° C., and the heating time is 15 minutes to 10 minutes. Time, the ratio of anatase-type titanium oxide to rutile-type titanium oxide is 2: 8 to 8: 2, and the ratio of crystalline titanium oxide composed of the anatase-type titanium oxide and the rutile-type titanium oxide to organic silicon is 2: It is characterized by being 8 to 8: 2.
With such a configuration, the efficiency of the purification treatment by the photocatalyst can be remarkably improved by using appropriate manufacturing conditions of the photocatalyst-supported sheet.
また、本発明の第3の態様に係る空気清浄器10Aは、例えば図3に記載のように、第1の態様又は第2の態様に係る光触媒担持シートS1と、光触媒担持シートS1に紫外線及び可視光を照射する光源6とを備え、光触媒は、紫外線及び可視光を受光して、光触媒に接触する有機ガス又は細菌類を分解することを特徴とする。
このように構成すると、浄化処理効率の高い光触媒担持シートを用い、紫外線と可視光で触媒反応を用いるので、第1の態様又は第2の態様に係る空気清浄器による浄化処理効率を格段に向上させられる。
Further, in the
With this configuration, a photocatalyst-supported sheet with high purification treatment efficiency is used, and the catalytic reaction is used with ultraviolet rays and visible light. Therefore, the purification treatment efficiency by the air purifier according to the first or second aspect is remarkably improved. Be made to.
また、本発明の第4の態様に係る水処理器20Aは、例えば図7に記載のように、第1の態様又は第2の態様に係る光触媒担持シートS1と、光触媒担持シートS1に紫外線及び可視光を照射する光源6と、光触媒担持シートS1を水面に浮かせて又は水中に沈めて保持する水槽22とを備え、光触媒は、紫外線及び可視光を受光して、光触媒に接触する水面又は水中の有機ガス、細菌類又は水中に溶存している有機物を分解することを特徴とする。
このように構成すると、浄化処理効率の高い光触媒担持シートを用い、紫外線と可視光で触媒反応を用いるので、水処理器による浄化処理効率を格段に向上させられる。
Further, in the
With this configuration, a photocatalyst-supported sheet with high purification treatment efficiency is used, and the catalytic reaction is used with ultraviolet rays and visible light, so that the purification treatment efficiency by the water treatment device can be significantly improved.
また、本発明の第5の態様に係る光触媒担持シートS1の製造方法は、例えば図2に記載のように、アナターゼ型酸化チタンと有機チタニアとを混合して、溶媒に分散する工程(S106)と、
溶媒にアナターゼ型酸化チタンと有機チタニアが分散された分散液を表面に陽極酸化膜が形成された金属チタンに塗布する工程(S107)と、
酸素の存在下で250℃〜800℃に加熱して、アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンの混合した光触媒層を得る工程(S108)とを備えることを特徴とする。
このように構成すると、表裏を貫通する多数の微細流路の形成と、異なる波長の2つの光の触媒反応を用いることにより、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させられる光触媒担持シートの製造方法を提供できる。
Further, the method for producing the photocatalyst-supported sheet S1 according to the fifth aspect of the present invention is, for example, as shown in FIG. 2, a step of mixing anatase-type titanium oxide and organic titania and dispersing them in a solvent (S106). When,
A step of applying a dispersion liquid in which anatase-type titanium oxide and organic titania are dispersed in a solvent to metallic titanium having an anodic oxide film formed on the surface (S107).
It is characterized by comprising a step (S108) of obtaining a photocatalyst layer in which anatase-type titanium oxide and rutile-type titanium oxide are mixed by heating to 250 ° C. to 800 ° C. in the presence of oxygen.
With this configuration, a method for producing a photocatalyst-supported sheet in which the efficiency of purification treatment by a photocatalyst can be significantly improved by forming a large number of fine flow paths penetrating the front and back and using a catalytic reaction of two lights having different wavelengths. Can be provided.
また、本発明の第6の態様に係る光触媒担持シートS1の製造方法は、第5の態様に係る光触媒担持シートの製造方法において、アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンとの熱処理温度が250℃〜800℃、加熱時間が15分〜10時間、アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンとの比率が2:8〜8:2、前記光触媒層における前記アナターゼ型酸化チタンと前記ルチル型酸化チタンとからなる結晶性酸化チタンと有機シリコンとの比率が2:8〜8:2であることを特徴とする。
このように構成すると、光触媒担持シートの最適な製造条件を用いて、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させられる。
Further, in the method for producing the photocatalyst-supporting sheet S1 according to the sixth aspect of the present invention, the heat treatment temperature between the anatase-type titanium oxide and the rutile-type titanium oxide is 250 ° C. in the method for producing the photocatalyst-supporting sheet according to the fifth aspect. ~ 800 ° C.,
With such a configuration, the efficiency of the purification treatment by the photocatalyst can be remarkably improved by using the optimum production conditions of the photocatalyst-supported sheet.
本発明によれば、アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンからなる光触媒層を効率よく生成させ、さらに、可視光および紫外光を含む光を照射することにより、流体が光触媒に接する機会を増大させて、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させることができる。 According to the present invention, a photocatalyst layer composed of anatase-type titanium oxide and rutile-type titanium oxide is efficiently generated, and further, by irradiating light including visible light and ultraviolet light, the opportunity for the fluid to come into contact with the photocatalyst is increased. Therefore, the purification treatment efficiency by the photocatalyst can be remarkably improved.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において、互に同一又は相当する装置及び部分には同一符号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the same or corresponding devices and parts are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
図1に実施例1に係る光触媒担持シートS1を模式的に示す。図においてチタン箔1の表面に多数の微小孔2が形成されている。これら多数の微小孔2は表裏を貫通する多数の微細流路を形成しており、気体又は液体等の流体の流路となる。チタン箔1の表面には陽極酸化により薄い酸化膜が形成されており、その上に形成される層のベース(酸化チタンベース)3となる。そして、酸化チタンベース3上に、微小なアナターゼ型酸化チタン結晶とルチル型酸化チタン結晶とからなる酸化チタン結晶粒4(図中に「・」で示す)が、入れ混じって焼結固着されている。微小孔2の寸法は、約0.5μmである。アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンは共に光触媒機能を有するので、この焼結固着された酸化チタン結晶粒4を有する層が光触媒層5として機能する。そして、多数の微小孔2を有するチタン箔1に光触媒層5を固着したシートは、光触媒担持シートS1として機能する。シートは平面状に限られず、例えば円筒状にして使用することも可能である。すなわち、光を光触媒層5に所定の光を照射すると、有機物の分解反応が促進される。アナターゼ型チタンの結晶は388nm以下の紫外光、ルチル型チタンの結晶は420nm以下の光で触媒機能を発揮し、有機物を分解する。光触媒層5の形成にはアナターゼ型酸化チタンに有機シリコンを混入するが、これは光触媒層5を固着するためと、光触媒層5の比表面積を向上するためである。この光触媒担持シートS1は、空気清浄器や水処理器に使用できる。
FIG. 1 schematically shows a photocatalyst-supported sheet S1 according to Example 1. In the figure, a large number of
酸化チタンの結晶構造には、正方晶系に属する高温型のルチル型、低温型のアナターゼ型、及び斜方晶系のブルッカイト型の3種類がある。このうち一般的なのは正方晶系の2つの結晶型である。光活性の点からは、アナターゼ型のバンドギャップは3.2eV、ルチル形のバンドギャップは3.0eVで、アナターゼ型の方が0.2eV高い。このため、アナターゼ型酸化チタンの方が有効といわれる。酸化チタンの光触媒反応が利用できる光はそのバンド構造から、アナターゼ型酸化チタンで388nm以下の紫外線、ルチル型酸化チタンで418nm以下の可視光である。
酸化チタンが空気や水に接して、表面に光が当たると電子と正孔がそれぞれ伝導帯と価電子帯に生成し、光触媒反応を促進させる。特に正孔は強い酸化力を有し、色々な化合物を酸化する。また、酸化チタンに光が当たると、酸化チタン表面は水に対するぬれ性も大きくなる。また、殺菌性を有し、単に細菌を殺すだけでなく、死骸までも分解できる。さらに、脱臭、抗ウィルス効果があり、空気清浄器にも応用できる。さらに、イオウ酸化物(SOX)、窒素酸化物(NOX)を低減させる応用研究が進められている。
There are three types of crystal structures of titanium oxide: a high-temperature rutile type belonging to a tetragonal system, a low-temperature anatase type, and an orthorhombic brookite type. Of these, the two most common are tetragonal crystal types. In terms of photoactivity, the anatase-type bandgap is 3.2 eV, the rutile-type bandgap is 3.0 eV, and the anatase-type bandgap is 0.2 eV higher. Therefore, anatase-type titanium oxide is said to be more effective. Due to its band structure, the light that can be used for the photocatalytic reaction of titanium oxide is ultraviolet light of 388 nm or less for anatase-type titanium oxide and visible light of 418 nm or less for rutile-type titanium oxide.
When titanium oxide comes into contact with air or water and the surface is exposed to light, electrons and holes are generated in the conduction band and valence band, respectively, and promote the photocatalytic reaction. In particular, holes have a strong oxidizing power and oxidize various compounds. Further, when the titanium oxide is exposed to light, the surface of the titanium oxide becomes more wet with water. In addition, it has bactericidal properties and can not only kill bacteria but also decompose carcasses. Furthermore, it has deodorizing and antiviral effects and can be applied to air purifiers. Furthermore, applied research is underway to reduce sulfur oxides (SO X ) and nitrogen oxides (NO X).
図2に実施例1に係る光触媒担持シートの製造方法を示す。まず、チタン箔1を準備する。表面には陽極酸化により薄い酸化チタン膜が形成される(S101)。次に、チタン箔1の両面(片面でも良い)にレジストを塗布、露光し、パターニングする(S102)。次に、パターニングしたチタン箔1の両面から(レジスト塗布が片面であれば片面から)エッチングを行う(S103)。エッチングには、例えば、フッ酸と硝酸の混酸液、又はアンモニアと過酸化水素等が使用できる。又例えばドライエッチングを使用できる。次に、レジストを剥離する(S104)と、多孔性微小流路(多数の微小孔2)が形成されたメッシュを得ることができる(S105)。レジスト剥離には、例えばアセトン、酸素ガスプラズマ等を使用できる。他方、アナターゼ型酸化チタンを分散させた溶液を準備する(S106)次に、多孔性微小流路メッシュに、アナターゼ型酸化チタンを分散させた溶液を塗布する(S107)。分散液として、例えば、低級アルコール等の有機溶剤、水を使用できる。次に、アナターゼ型酸化チタンを分散させた溶液が塗布されたチタン箔1を加熱して、アナターゼ型酸化チタンと加熱生成されたルチル型酸化チタンとをチタン箔1に焼き付け、固着させる(S108)。加熱温度は、例えば300℃〜1000℃、加熱時間20分〜2時間とする。これにより、光触媒担持シートS1が製造される(S109)。
FIG. 2 shows a method for producing a photocatalyst-supported sheet according to Example 1. First, the
表1及び表2に光触媒担持シートS1を使用した時のアセトアルデヒドの減少率の計測結果を示す。 Tables 1 and 2 show the measurement results of the reduction rate of acetaldehyde when the photocatalyst-supported sheet S1 was used.
結晶性酸化チタン(アナターゼ型酸化チタン結晶とルチル型酸化チタン結晶との混晶):有機チタニア:有機シリコンの仕込み比率、及び結晶性酸化チタン中のアナターゼ型酸化チタン:ルチル型酸化チタンの仕込み比率、及び加熱条件(加熱温度及び加熱時間)を変化させて、試料を作成し、計測を行った。表1には加熱時間2時間の時の計測結果を、表2には加熱時間20分の時の計測結果を示す。アセトアルデヒド濃度の計測は、例えば、HPLC法、ガスクロマトグラフ法、比色法、蛍光法を使用できる。本実施例では、光音響式ガスモニタ(INNOVA photo-acoustic field gas monitor ,MODEL 1412)法を使用した。 Crystalline titanium oxide (mixed crystal of anatase-type titanium oxide crystal and rutile-type titanium oxide crystal): Organic titania: organic silicon charge ratio, and anatase-type titanium oxide in crystalline titanium oxide: rutile-type titanium oxide charge ratio , And the heating conditions (heating temperature and heating time) were changed to prepare a sample and measured. Table 1 shows the measurement results when the heating time is 2 hours, and Table 2 shows the measurement results when the heating time is 20 minutes. For the measurement of acetaldehyde concentration, for example, an HPLC method, a gas chromatograph method, a colorimetric method, or a fluorescence method can be used. In this example, the photoacoustic field gas monitor (MODEL 1412) method was used.
計測結果から、次のことがいえる。
(A)365nmの光(アナターゼ型酸化チタンによる)では。アセトアルデヒドの減少率約80%以上を得られるが、405nmの光(アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタンの両者で可能)では、アセトアルデヒドの減少率約50%以上を得るのが困難である。
(B)熱処理時間20分と2時間ではアセトアルデヒドの減少率に大差ない。これより、熱処理時間は15分〜2.5時間で適切と推定される。
(C)熱処理温度は、300℃〜750℃で、365nmの光で、アセトアルデヒドの減少率約80%以上が可能であるが、900℃〜1000℃では約20%以上にならない。また、405nmの光では、300℃〜500℃で、結晶性酸化チタンと有機チタニア(有機性酸化チタンが混在する試料で、アセトアルデヒドの減少率約30%〜50%以上が実現できている。このことから、熱処理温度は250℃〜800℃で適切と推定される。なお、熱処理に有機チタニアを混入するのは、結晶性酸化チタンだけでは大きな細孔のみが生じるが、有機チタニアを入れることにより、より細孔分布の良好な光触媒を構成できるからである。また、有機シリコンを混入するのは、光触媒の密着性を挙げるため、また、有機チタニアと同様に細孔分布の良好性に寄与するからである。そして、良好な最高分布は、有機物の分解促進、臭気の吸着促進にも寄与する。
From the measurement results, the following can be said.
(A) With 365 nm light (due to anatase-type titanium oxide). Although a reduction rate of about 80% or more of acetaldehyde can be obtained, it is difficult to obtain a reduction rate of about 50% or more of acetaldehyde with light of 405 nm (possible with both anatase-type titanium oxide and rutile-type titanium oxide).
(B) There is no great difference in the reduction rate of acetaldehyde between the heat treatment time of 20 minutes and 2 hours. From this, it is estimated that the heat treatment time is appropriate from 15 minutes to 2.5 hours.
(C) The heat treatment temperature is 300 ° C. to 750 ° C., and the reduction rate of acetaldehyde can be about 80% or more with light of 365 nm, but not about 20% or more at 900 ° C. to 1000 ° C. Further, with light of 405 nm, a reduction rate of about 30% to 50% or more of acetaldehyde can be realized in a sample in which crystalline titanium oxide and organic titania (organic titanium oxide are mixed) at 300 ° C. to 500 ° C. From this, it is estimated that the heat treatment temperature is appropriate at 250 ° C to 800 ° C. It should be noted that the organic titania is mixed in the heat treatment only with crystalline titanium oxide, although only large pores are generated, but by adding the organic titania. This is because a photocatalyst having a better pore distribution can be formed. Further, the mixing of organic silicon contributes to the good adhesion of the photocatalyst and also to the good pore distribution as in the case of organic titania. And a good maximum distribution also contributes to the promotion of decomposition of organic matter and the promotion of adsorption of odors.
(D)仕込み比率のデータから、365nmの光で、アセトアルデヒドの減少率約80%以上が可能である。これは、結晶性酸化チタンと有機チタニアが混在する試料及び結晶性酸化チタンのみの試料で実現できているが、有機チタニアのみの試料ではアセトアルデヒドの減少率約25%以上とするのは困難である。また、405nmの光では、アセトアルデヒドの減少率約50%以上が困難であるが、300℃〜500℃で、結晶性酸化チタンと有機チタニアが混在する試料(塗布した仕込みの時)で、アセトアルデヒドの減少率約30%〜50%以上が実現できている。このことから、結晶性酸化チタンと有機チタニアが混在する試料が適切であり、比率は2:8〜8:2で適切と推定される。
(E)仕込み比率のデータから、365nmの光で、アセトアルデヒドの減少率約80%以上が可能である。これは、アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンの比率が約2:8〜8:2の試料で実現できているが、約2:8以下の試料では実現しないこともあり得る。また、4050nmの光では、アセトアルデヒドの減少率約50%以上が困難であるが、300℃〜500℃で、アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンの比率が約2:8〜8:2の試料で、アセトアルデヒドの減少率約30%〜50%以上が実現できているが、約2:8以下の試料では実現しないこともあり得る。このことから、アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンの比率は、2:8〜8:2で適切と推定される。
(D) From the data of the charge ratio, it is possible to reduce acetaldehyde by about 80% or more with light of 365 nm. This can be achieved with a sample in which crystalline titanium oxide and organic titania are mixed and a sample with only crystalline titanium oxide, but it is difficult to achieve an acetaldehyde reduction rate of about 25% or more with a sample containing only organic titanium oxide. .. In addition, it is difficult to reduce acetaldehyde by about 50% or more with light of 405 nm, but in a sample in which crystalline titanium oxide and organic titania are mixed at 300 ° C to 500 ° C (at the time of coating), acetaldehyde is used. A reduction rate of about 30% to 50% or more has been achieved. From this, it is estimated that a sample in which crystalline titanium oxide and organic titania are mixed is appropriate, and a ratio of 2: 8 to 8: 2 is appropriate.
(E) From the data of the charging ratio, it is possible to reduce acetaldehyde by about 80% or more with light of 365 nm. This can be achieved with a sample having a ratio of anatase-type titanium oxide to rutile-type titanium oxide of about 2: 8 to 8: 2, but it may not be realized with a sample having a ratio of about 2: 8 or less. Further, it is difficult to reduce acetaldehyde by about 50% or more with light of 4050 nm, but a sample having a ratio of anatase-type titanium oxide to rutile-type titanium oxide of about 2: 8 to 8: 2 at 300 ° C. to 500 ° C. Therefore, the reduction rate of acetaldehyde of about 30% to 50% or more can be realized, but it may not be realized in the sample of about 2: 8 or less. From this, it is estimated that the ratio of anatase-type titanium oxide to rutile-type titanium oxide is appropriate at 2: 8 to 8: 2.
以上により、本実施例に係る光触媒担持シートS1は、アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンからなる光触媒層を効率よく生成させ、さらに、可視光および紫外光を含む光を照射することにより、流体が光触媒に接する機会を増大させて、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させることができる。 As described above, the photocatalyst-supporting sheet S1 according to the present embodiment efficiently generates a photocatalyst layer composed of anatase-type titanium oxide and rutile-type titanium oxide, and further irradiates light including visible light and ultraviolet light to make a fluid. Can increase the chances of contact with the photocatalyst, and the efficiency of purification treatment by the photocatalyst can be significantly improved.
図3に実施例2に係る空気清浄器10Aの構成を示す。光触媒担持シートS1は円筒形で、円柱系の光源6の周囲に配置されている。そして、光源6には405nm以下の紫外線を発光するもので、例えば水銀ランプ、LED等を使用できる。屋外であれば太陽光も使用できる。光源6は電源7に接続され、電気エネルギーを得ている。電源7としてここでは電池(バッテリー)を示すが、商用電源に接続できる場合は、商用電源に接続されても良い。
FIG. 3 shows the configuration of the
図4に実施例2に係る空気清浄器10Aの使用状況を示す。空気清浄器10Aがダクト11内に配置されている。ダクト11内を流れる空気12は、光触媒担持シートS1に接触して、空気中の有機物等が分解され、清浄化される。
空気清浄器10Aには、実施例1に記載の光触媒担持シートS1を使用しているので、実施例1と同様に、アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンからなる光触媒層5を効率よく生成させ、さらに、可視光および紫外光を含む光を照射することにより、流体が光触媒に接する機会を増大させて、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させることができる。
FIG. 4 shows the usage status of the
Since the photocatalyst-supporting sheet S1 described in Example 1 is used for the
図5に実施例3に係る空気清浄器10Bの構成を示す。室内(室の囲い15)に光触媒担持シートS1、光源6、電源7が配置されている。光触媒担持シートS1は平板状で、光源6を挟んでその両側に配置されている。光源は円柱形に限られず、平板状でも良い。室内の一方にフィルター13、他方にファン14が配置され、空気はフィルター13からファン14の方向に流れ、その中間に配置された光触媒担持シートS1に接触して、空気中の有機物等が分解され、清浄化される。
空気清浄器10Bには、実施例1に記載の光触媒担持シートS1を使用しているので、アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンからなる光触媒層5を効率よく生成させ、さらに、可視光および紫外光を含む光を照射することにより、流体が光触媒に接する機会を増大させて、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させることができる。
FIG. 5 shows the configuration of the
Since the photocatalyst-supporting sheet S1 described in Example 1 is used for the
図6に実施例4に係る空気清浄器10Cの構成を示す。屋外に光触媒担持シートS1が置かれている。光触媒担持シートS1に太陽光6Aを照射し、ファン14で光触媒担持シートS1の表面に空気12を流す。これにより、屋外で光触媒反応を起こさせ、空気清浄器10C近傍の空気を清浄化する。
空気清浄器10Cには、実施例1に記載の光触媒担持シートS1を使用しているので、実施例1と同様にアナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンからなる光触媒層5を効率よく生成させ、さらに、可視光および紫外光を含む光を照射することにより、流体が光触媒に接する機会を増大させて、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させることができる。
FIG. 6 shows the configuration of the
Since the photocatalyst-supporting sheet S1 described in Example 1 is used for the
図7に実施例5に係る水処理器20Aの構成を示す。水21を水槽22に入れ、その表面に、光触媒担持シートS1を浮かべておく。多くの水が光触媒担持シートS1に接触するように、撹拌機23で水21を攪拌する。光源6Bから光を光触媒担持シートS1に照射すると、光触媒担持シートS1に接触する水との間で光触媒反応が起こり、水中の有機物が分解され、水が清浄化される。光源6Bとして、LED,水銀ランプ、太陽光等を使用できる。
水処理器20Aには、実施例1に記載の光触媒担持シートS1を使用しているので、実施例1と同様に、アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンからなる光触媒層5を効率よく生成させ、さらに、可視光および紫外光を含む光を照射することにより、流体が光触媒に接する機会を増大させて、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させることができる。
FIG. 7 shows the configuration of the
Since the photocatalyst-supporting sheet S1 described in Example 1 is used in the
図8に実施例6に係る水処理器20Bの構成を示す。光源6を石英等のガラスドーム24に封入し、ガラスドーム24の周囲に光触媒担持シートS1を配置しておく。水21を水の囲い25に入れる。電源7を水の囲い25の外に配置し、光源6に接続する。光源6、石英等のガラスドーム24及び光触媒担持シートS1を水21中に浸漬し。多くの水21が光触媒担持シートS1に接触するように、撹拌機23で水21を攪拌する。水21の中に光触媒を浸漬し、そこに水21に濡れないようにした光源6から光触媒層5に光を当てる。
光源6Bから光を光触媒担持シートS1に照射すると、光触媒担持シートS1に接触する水との間で光触媒反応が起こり、水中の有機物が分解され、水が清浄化される。光源6Bとして、LED,水銀ランプ等を使用できる。
水処理器20Bには、実施例1に記載の光触媒担持シートS1を使用しているので、実施例1と同様に、アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンからなる光触媒層5を効率よく生成させ、さらに、可視光および紫外光を含む光を照射することにより、流体が光触媒に接する機会を増大させて、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させることができる。
FIG. 8 shows the configuration of the
When the photocatalyst-supporting sheet S1 is irradiated with light from the
Since the photocatalyst-supporting sheet S1 described in Example 1 is used in the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、実施の形態は以上の例に限られるもの
ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加え得ることは明白である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments are not limited to the above examples, and it is clear that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、養殖・植物用の水の浄化、排気の処理、人が集まる学校、幼稚園、商業ビル、老健施設、図書館等の空気、水の浄化にも使用可能である。 For example, it can be used for water purification for aquaculture and plants, exhaust treatment, air and water purification for schools, kindergartens, commercial buildings, nursing homes, libraries, etc. where people gather.
本発明は、空気清浄器・水処理器に利用される。 The present invention is used for air purifiers and water treatment devices.
S1 光触媒担持シート
1 チタン箔
2 微小孔
3 酸化チタンベース
4 酸化チタン結晶粒
5 光触媒層
6,6A,6B 光源
7 電源
10A,10B,10C 空気清浄器
11 ダクト
12 空気
13 フィルター
14 ファン
20A,20B 水処理器
21 水
22 水槽
23 撹拌機
24 ガラスドーム
25 水の囲い
S1
Claims (6)
光触媒担持シート。 Anatase-type titanium oxide and rutile-type titanium oxide formed by heating anatase-type titanium oxide and organic titania are formed on the surface of the metallic titanium, which is composed of a wire mesh made of metallic titanium and is covered with a thin anodized film. It is characterized by having a photocatalytic layer having a photocatalytic function arranged at random;
Photocatalyst-supported sheet.
前記アナターゼ型酸化チタンと前記ルチル型酸化チタンとの比率が2:8〜8:2、
前記アナターゼ型酸化チタンと前記ルチル型酸化チタンとからなる結晶性酸化チタンと有機シリコンとの比率が2:8〜8:2であることを特徴とする;
請求項1に記載の光触媒担持シート。 The heat treatment temperature of the anatase-type titanium oxide and the rutile-type titanium oxide is 250 ° C. to 800 ° C., and the heating time is 15 minutes to 10 hours.
The ratio of the anatase-type titanium oxide to the rutile-type titanium oxide is 2: 8 to 8: 2,
The ratio of crystalline titanium oxide composed of the anatase-type titanium oxide and the rutile-type titanium oxide to organic silicon is 2: 8 to 8: 2.
The photocatalyst-supported sheet according to claim 1.
前記光触媒担持シートに紫外線及び可視光を照射する光源とを備え;
前記光触媒は、前記紫外線及び可視光を受光して、前記光触媒に接触する有機ガス又は細菌類を分解することを特徴とする;
空気清浄器。 With the photocatalyst-supported sheet according to claim 1 or 2.
The photocatalyst-supported sheet is provided with a light source for irradiating ultraviolet rays and visible light;
The photocatalyst is characterized by receiving the ultraviolet rays and visible light and decomposing organic gases or bacteria in contact with the photocatalyst;
air purifier.
前記光触媒担持シートに紫外線及び可視光を照射する光源と、
前記光触媒担持シートを水面に浮かせて又は水中に沈めて保持する水槽とを備え;
前記光触媒は、前記紫外線及び可視光を受光して、前記光触媒に接触する水面又は水中の有機ガス、細菌類又は水中に溶存している有機物を分解することを特徴とする;
水処理器。 The photocatalyst-supported sheet according to claim 1 or 2.
A light source that irradiates the photocatalyst-supported sheet with ultraviolet rays and visible light,
It is provided with a water tank in which the photocatalyst-supporting sheet is floated on the surface of water or submerged in water to hold the sheet;
The photocatalyst is characterized by receiving the ultraviolet rays and visible light and decomposing organic gases, bacteria or organic substances dissolved in the water surface or water in contact with the photocatalyst;
Water treatment device.
前記溶媒に前記アナターゼ型酸化チタンと前記有機チタニアが分散された分散液を表面に陽極酸化膜が形成された金属チタンに塗布する工程と、
酸素の存在下で250℃〜800℃に加熱して、前記アナターゼ型酸化チタンと前記ルチル型酸化チタンの混合した光触媒層を得る工程とを備えることを特徴とする;
光触媒担持シートの製造方法。 The process of mixing anatase-type titanium oxide and organic titania and dispersing them in a solvent,
A step of applying a dispersion liquid in which the anatase-type titanium oxide and the organic titania are dispersed in the solvent to metallic titanium having an anodic oxide film formed on the surface thereof.
It is characterized by comprising a step of heating to 250 ° C. to 800 ° C. in the presence of oxygen to obtain a photocatalytic layer in which the anatase-type titanium oxide and the rutile-type titanium oxide are mixed;
A method for producing a photocatalyst-supported sheet.
前記アナターゼ型酸化チタンと前記ルチル型酸化チタンとの比率が2:8〜8:2、
前記光触媒層における前記アナターゼ型酸化チタンと前記ルチル型酸化チタンとからなる結晶性酸化チタンと有機シリコンとの比率が2:8〜8:2であることを特徴とする;
請求項5に記載の光触媒担持シートの製造方法。
The heat treatment temperature of the anatase-type titanium oxide and the rutile-type titanium oxide is 250 ° C. to 800 ° C., and the heating time is 15 minutes to 10 hours.
The ratio of the anatase-type titanium oxide to the rutile-type titanium oxide is 2: 8 to 8: 2,
The photocatalyst layer is characterized in that the ratio of crystalline titanium oxide composed of the anatase-type titanium oxide and the rutile-type titanium oxide to organic silicon is 2: 8 to 8: 2.
The method for producing a photocatalyst-supported sheet according to claim 5.
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