JP2021175697A - Titanium oxide particle, dispersion thereof, photocatalyst thin film, member having photocatalyst thin film on its surface, and method for producing titanium oxide particle dispersion - Google Patents

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Abstract

To provide a titanium oxide particle having improved photocatalytic activity, in particular visible light activity, a dispersion thereof, a photocatalyst thin film formed with the dispersion, a member having a photocatalyst thin film on its surface and a method for producing a titanium oxide particle dispersion.SOLUTION: A titanium oxide particle has (1) a tin component and a transition metal component for improving visible light activity dissolved in a solid state and (2) an iron component and a silicon component attached to the surface. There is also provided a titanium oxide particle dispersion having the titanium oxide particles dispersed in an aqueous dispersion medium.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、酸化チタン粒子、その分散液、分散液を用いて形成される光触媒薄膜、光触媒薄膜を表面に有する部材及び酸化チタン粒子分散液の製造方法に関し、更に詳細には、可視光(波長400〜800nm)のみでも光触媒活性を発現する、透明性の高い光触媒薄膜を簡便に作製することができる可視光応答型光触媒酸化チタン粒子等に関する。 The present invention relates to titanium oxide particles, a dispersion liquid thereof, a photocatalyst thin film formed by using the dispersion liquid, a member having a photocatalyst thin film on the surface, and a method for producing the titanium oxide particle dispersion liquid. The present invention relates to visible light responsive photocatalytic titanium oxide particles and the like, which can easily produce a highly transparent photocatalytic thin film that exhibits photocatalytic activity only at 400 to 800 nm).

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。
Photocatalysts are often used for cleaning the surface of a base material, deodorizing, antibacterial and the like. The photocatalytic reaction is a reaction caused by excited electrons and holes generated by absorption of light by a photocatalyst. Decomposition of organic matter by photocatalyst is considered to occur mainly by the following mechanisms [1] and [2].
[1] The generated excited electrons and holes undergo a redox reaction with oxygen and water adsorbed on the surface of the photocatalyst, and the active species generated by the redox reaction decompose organic substances.
[2] The generated holes directly oxidize and decompose organic substances adsorbed on the surface of the photocatalyst.

最近、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いる。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)が開発されたが、タングステンは希少元素であるため、汎用元素であるチタンを利用した光触媒の可視光活性向上が望まれている。 Recently, the application of photocatalytic action as described above is not limited to outdoor use where ultraviolet rays can be used, but also indoors illuminated by a light source such as a fluorescent lamp in which light in the visible region (wavelength 400 to 800 nm) occupies most of the light. Consideration is being made to make it available in space. For example, a tungsten oxide photocatalyst (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-148700: Patent Document 1) was developed as a visible light responsive photocatalyst. However, since tungsten is a rare element, a photocatalyst using titanium, which is a general-purpose element, has been developed. Improvement of visible light activity is desired.

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。 As a method for improving the visible light activity of a photocatalyst using titanium oxide, a method of supporting iron or copper on the surface of titanium oxide fine particles or metal-doped titanium oxide fine particles (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-120632: Patent Document). 2. JP-A-2010-104913: Patent Document 3, JP-A-2011-240247: Patent Document 4, JP-A-7-303835: Patent Document 5), solidifying tin and transition metals that enhance visible light activity. A method in which molten (doped) titanium oxide fine particles and copper oxide fine particles in which copper is solid-dissolved are prepared and then mixed and used (International Publication No. 2014/045861: Patent Document 6) to enhance the responsiveness to tin and visible light. A method is known in which titanium oxide fine particles in which a transition metal is solid-dissolved and titanium oxide fine particles in which an iron group element is solid-dissolved are prepared and then mixed and used (International Publication No. 2016/152487: Patent Document 7). ..

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高い分解活性が得られるものである。また、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の表面に鉄成分を吸着(=担持)させた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た場合にも可視光領域の光のみの条件下でアセトアルデヒドガスの分解が可能なことが示されているが、鉄成分によって酸化チタン微粒子が凝集・沈殿して得られる光触媒膜の品質が損なわれるために鉄成分の量が制限され、得られる光触媒活性は低かった。 Visible light-responsive photocatalytic titanium oxide obtained by preparing tin oxide in Patent Document 7, fine particles of titanium oxide in which a transition metal that enhances visible light activity is solid-dissolved, and fine particles of titanium oxide in which iron group elements are solid-dissolved, and then mixing them. When a photocatalyst film formed by using a fine particle dispersion is used, high decomposition activity can be obtained under the condition of only light in the visible region. Also, when a photocatalyst film formed using a titanium oxide fine particle dispersion liquid in which an iron component is adsorbed (= supported) on the surface of titanium oxide fine particles in which tin and a transition metal that enhances visible light activity is solid-dissolved is used. It has been shown that acetaldehyde gas can be decomposed under the condition of only light in the visible light region, but the iron component impairs the quality of the photocatalytic film obtained by the aggregation and precipitation of titanium oxide fine particles due to the iron component. The amount of photocatalyst was limited and the resulting photocatalytic activity was low.

上述のように、光触媒活性を高める検討は盛んに行われているものの、実環境においては有害物質が可能な限り速やかに分解・除去されることが重要であるため、更なる光触媒活性の向上が求められている。 As mentioned above, although studies to increase the photocatalytic activity have been actively conducted, it is important to decompose and remove harmful substances as quickly as possible in the actual environment, so that the photocatalytic activity can be further improved. It has been demanded.

特開2009−148700号公報JP-A-2009-148700 特開2012−210632号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-120632 特開2010−104913号公報JP-A-2010-104913 特開2011−240247号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-240247 特開平7−303835号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-303835 国際公開第2014/045861号International Publication No. 2014/045861 国際公開第2016/152487号International Publication No. 2016/152487

従って、本発明は、従来よりも更に高い光触媒活性、特に可視光活性を得られる酸化チタン粒子、その分散液、分散液を用いて形成される光触媒薄膜、光触媒薄膜を表面に有する部材及び酸化チタン粒子分散液の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, titanium oxide particles capable of obtaining higher photocatalytic activity, particularly visible light activity, a dispersion liquid thereof, a photocatalytic thin film formed by using the dispersion liquid, a member having a photocatalytic thin film on the surface, and titanium oxide It is an object of the present invention to provide a method for producing a particle dispersion liquid.

本発明者らは、上記目的を達成するため、酸化チタン粒子に固溶させる金属元素やその組み合わせ、酸化チタン粒子に添加する金属元素やその組み合わせ、その量比などを詳細に検討した結果、光触媒(特に、特定の金属を固溶した酸化チタン粒子)に、鉄成分及びケイ素成分を混合することによって得られる鉄成分及びケイ素成分が表面に付着している酸化チタン粒子の光触媒活性、特に可視光活性が飛躍的に向上することを見出し、本発明を完成した。 In order to achieve the above object, the present inventors have studied in detail the metal elements to be dissolved in the titanium oxide particles and their combinations, the metal elements to be added to the titanium oxide particles and their combinations, their amount ratios, and the like. Photocatalytic activity of titanium oxide particles in which the iron component and silicon component obtained by mixing an iron component and a silicon component in (particularly titanium oxide particles in which a specific metal is solid-dissolved) are attached to the surface, particularly visible light. The present invention has been completed by finding that the activity is dramatically improved.

従って、本発明は、下記に示す酸化チタン粒子、その分散液、分散液を用いて形成される光触媒薄膜、光触媒薄膜を表面に有する部材及び酸化チタン粒子分散液の製造方法を提供するものである。
〔1〕
1)スズ成分及び可視光活性を高める遷移金属成分が固溶されていて、
2)鉄成分及びケイ素成分が表面に付着している、酸化チタン粒子。
〔2〕
酸化チタン粒子に固溶された遷移金属成分が、バナジウム、クロム、マンガン、ニオブ、モリブデン、ロジウム、タングステン及びセリウムから選ばれる少なくとも1種である〔1〕に記載の酸化チタン粒子。
〔3〕
酸化チタン粒子に固溶された遷移金属成分が、モリブデン、タングステン及びバナジウム成分から選ばれる少なくとも1種である〔2〕に記載の酸化チタン粒子。
〔4〕
酸化チタン粒子に固溶されたスズ成分の含有量がチタンとのモル比(Ti/Sn)で1〜1,000である〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の酸化チタン粒子。
〔5〕
鉄成分のチタンとのモル比(Ti/Fe)が10〜10,000であり、ケイ素成分のチタンとのモル比(Ti/Si)が1〜10,000である〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の酸化チタン粒子。
〔6〕
酸化チタン粒子に固溶されたモリブデン、タングステン及びバナジウム成分それぞれの量が、チタンとのモル比(Ti/MoまたはTi/WまたはTi/V)で1〜10,000である〔3〕に記載の酸化チタン粒子。
〔7〕
更にモリブデン、タングステン及びバナジウム成分から選ばれる少なくとも1種の金属成分が表面に付着している〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の酸化チタン粒子。
〔8〕
水性分散媒中に、〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載の酸化チタン粒子が分散されている酸化チタン粒子分散液。
〔9〕
更に、バインダーを含有する〔8〕に記載の酸化チタン粒子分散液。
〔10〕
バインダーがケイ素化合物系バインダーである〔9〕に記載の酸化チタン粒子分散液。
〔11〕
〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載の酸化チタン粒子を含む光触媒薄膜。
〔12〕
更に、バインダーを含有する〔11〕に記載の光触媒薄膜。
〔13〕
基材表面に〔11〕又は〔12〕の光触媒薄膜が形成された部材。
〔14〕
下記工程(1)〜(4)を有する酸化チタン粒子分散液の製造方法。
(1)原料チタン化合物、スズ化合物、遷移金属化合物、塩基性物質、過酸化水素及び水性分散媒から、スズ成分及び遷移金属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)の工程で製造したスズ成分及び遷移金属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、スズ成分及び遷移金属成分含有酸化チタン粒子分散液を得る工程
(3)鉄化合物、ケイ素化合物及び水性分散媒から、鉄成分及びケイ素成分の溶液または分散液を製造する工程
(4)上記(2)の工程で製造した酸化チタン粒子分散液と、(3)の工程で製造した鉄化合物及びケイ素化合物の溶液または分散液を混合して分散液を得る工程
Therefore, the present invention provides the following titanium oxide particles, a dispersion liquid thereof, a photocatalyst thin film formed by using the dispersion liquid, a member having a photocatalyst thin film on the surface, and a method for producing the titanium oxide particle dispersion liquid. ..
[1]
1) The tin component and the transition metal component that enhances visible light activity are solid-dissolved.
2) Titanium oxide particles to which iron and silicon components are attached to the surface.
[2]
The titanium oxide particle according to [1], wherein the transition metal component dissolved in the titanium oxide particle is at least one selected from vanadium, chromium, manganese, niobium, molybdenum, rhodium, tungsten and cerium.
[3]
The titanium oxide particles according to [2], wherein the transition metal component dissolved in the titanium oxide particles is at least one selected from molybdenum, tungsten, and vanadium components.
[4]
The titanium oxide particles according to any one of [1] to [3], wherein the content of the tin component solidly dissolved in the titanium oxide particles is 1 to 1,000 in terms of molar ratio (Ti / Sn) with titanium. ..
[5]
The molar ratio (Ti / Fe) of the iron component to titanium is 10 to 10,000, and the molar ratio (Ti / Si) of the silicon component to titanium is 1 to 10,000 [1] to [4]. The titanium oxide particles according to any one of the above items.
[6]
[3] The amount of each of the molybdenum, tungsten, and vanadium components dissolved in the titanium oxide particles is 1 to 10,000 in terms of molar ratio with titanium (Ti / Mo or Ti / W or Ti / V). Titanium oxide particles.
[7]
The titanium oxide particle according to any one of [1] to [6], wherein at least one metal component selected from molybdenum, tungsten and vanadium components is attached to the surface thereof.
[8]
A titanium oxide particle dispersion liquid in which the titanium oxide particles according to any one of [1] to [7] are dispersed in an aqueous dispersion medium.
[9]
Further, the titanium oxide particle dispersion liquid according to [8], which contains a binder.
[10]
The titanium oxide particle dispersion liquid according to [9], wherein the binder is a silicon compound-based binder.
[11]
The photocatalytic thin film containing the titanium oxide particles according to any one of [1] to [7].
[12]
The photocatalytic thin film according to [11], which further contains a binder.
[13]
A member in which the photocatalytic thin film of [11] or [12] is formed on the surface of a base material.
[14]
A method for producing a titanium oxide particle dispersion liquid, which comprises the following steps (1) to (4).
(1) Step of producing a peroxotitanic acid solution containing a tin component and a transition metal component from a raw material titanium compound, a tin compound, a transition metal compound, a basic substance, hydrogen peroxide and an aqueous dispersion medium (2) The above (1) A step of heating a peroxotitanic acid solution containing a tin component and a transition metal component produced in the step at 80 to 250 ° C. under pressure control to obtain a titanium oxide particle dispersion containing a tin component and a transition metal component (3) Iron compound , A step of producing a solution or dispersion of an iron component and a silicon component from a silicon compound and an aqueous dispersion medium (4) A titanium oxide particle dispersion produced in the above step (2) and a step (3). Step of mixing solution or dispersion of iron compound and silicon compound to obtain dispersion

本発明の酸化チタン粒子は、従来よりも更に高い光触媒活性、特に可視光(波長400〜800nm)のみでも高い光触媒活性を有する。また、該酸化チタン粒子の分散液から透明性の高い光触媒薄膜を簡便に作製することができる。したがって、本発明の酸化チタン粒子は、蛍光灯や白色LEDのような可視光が大部分を占める光源で照らされた室内空間で利用する部材に有用である。 The titanium oxide particles of the present invention have higher photocatalytic activity than conventional ones, particularly high photocatalytic activity even with visible light (wavelength 400 to 800 nm) alone. Further, a highly transparent photocatalyst thin film can be easily produced from the dispersion liquid of the titanium oxide particles. Therefore, the titanium oxide particles of the present invention are useful for members used in an indoor space illuminated by a light source such as a fluorescent lamp or a white LED, which is dominated by visible light.

以下、本発明について詳細に説明する。
<酸化チタン粒子分散液>
本発明の酸化チタン粒子分散液は、水性分散媒中に、1)スズ成分及び可視光活性を高める遷移金属が固溶された酸化チタン粒子と、2)鉄成分及びケイ素成分とを含有するものである。酸化チタン粒子分散液に含まれる鉄成分及びケイ素成分は酸化チタン粒子表面に付着しているものであるが、鉄成分及びケイ素成分は酸化チタン粒子分散液中に遊離していてもよい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
<Titanium oxide particle dispersion>
The titanium oxide particle dispersion of the present invention contains 1) a tin component and a transition metal that enhances visible light activity as a solid solution, and 2) an iron component and a silicon component in an aqueous dispersion medium. Is. The iron component and the silicon component contained in the titanium oxide particle dispersion liquid are attached to the surface of the titanium oxide particles, but the iron component and the silicon component may be liberated in the titanium oxide particle dispersion liquid.

水性分散媒は、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。 Water is preferably used as the aqueous dispersion medium, but a mixed solvent of water and a hydrophilic organic solvent mixed with water at an arbitrary ratio may be used. As the water, for example, purified water such as filtered water, deionized water, distilled water, and pure water is preferable. Examples of the hydrophilic organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol, glycols such as ethylene glycol, glycol ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether and propylene glycol-n-propyl ether. Kind is preferred. When a mixed solvent is used, the proportion of the hydrophilic organic solvent in the mixed solvent is more than 0% by mass, preferably 50% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, still more preferably 10% by mass or less. Is.

酸化チタン粒子としては、光触媒として使用される酸化チタンがスズ成分及び可視光活性を高める遷移金属成分を固溶したものであり、本発明の酸化チタン粒子分散液が「鉄成分及びケイ素成分を含有する」とは、分散液中に該鉄成分及びケイ素成分を含有するものである。 As the titanium oxide particles, titanium oxide used as a photocatalyst is a solid solution of a tin component and a transition metal component that enhances visible light activity, and the titanium oxide particle dispersion of the present invention "contains an iron component and a silicon component". "To do" means that the dispersion liquid contains the iron component and the silicon component.

酸化チタン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、本発明の酸化チタン粒子は、主としてルチル型又はアナターゼ型であることが好ましく、特に、主としてルチル型であることが好ましい。なお、ここでいう「主として」とは、酸化チタン粒子全体のうち、当該結晶相の酸化チタン粒子を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。 There are usually three known crystal phases of titanium oxide particles, rutile type, anatase type, and brookite type, but the titanium oxide particles of the present invention are preferably rutile type or anatase type, and in particular, It is preferably rutile type. The term "mainly" as used herein means that the titanium oxide particles of the crystal phase are contained in an amount of 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more, and more preferably 90% by mass, based on the total titanium oxide particles. As mentioned above, it may be 100% by mass.

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。 Here, in the present specification, a solid solution is a phase in which an atom at a lattice point of a certain crystal phase is replaced with another atom or another atom is inserted in a lattice gap, that is, another crystal phase. It means that it has a mixed phase in which the substance of the above is considered to be dissolved, and it means that it is a uniform phase as a crystal phase. A solid solution in which a solvent atom at a lattice point is replaced with a solute atom is referred to as a substituted solid solution, and a solid solution in which a solute atom is contained in a lattice gap is referred to as an intrusive solid solution. In the present specification, both of them are referred to.

本発明の酸化チタン粒子は、スズ原子及び可視光応答性を高める遷移金属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。 The titanium oxide particles of the present invention are characterized in that they form a solid solution with tin atoms and transition metal atoms that enhance visible light responsiveness. The solid solution may be a substitution type or an invasion type. The titanium oxide substitution type solid solution is formed by substituting the titanium sites of the titanium oxide crystal with various metal atoms, and the titanium oxide invasion type solid solution contains various metal atoms in the lattice gaps of the titanium oxide crystal. It is what is formed. When various metal atoms are dissolved in titanium oxide, when the crystal phase is measured by X-ray diffraction or the like, only the peak of the crystal phase of titanium oxide is observed, and the peak of the compound derived from the added various metal atoms is not observed. ..

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。 The method for solidifying a dissimilar metal into a metal oxide crystal is not particularly limited, but is a gas phase method (CVD method, PVD method, etc.), a liquid phase method (hydrothermal method, sol-gel method, etc.), or solid. The phase method (high temperature firing method, etc.) can be mentioned.

酸化チタン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(NO32)、硫酸塩(SnSO4)、ハロゲン(Br、I)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種類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。 The tin component that dissolves in the titanium oxide particles is for enhancing the visible light responsiveness of the photocatalyst thin film, but it may be derived from a tin compound, for example, tin metal alone (Sn), oxidation. Substances (SnO, SnO 2 ), hydroxides, chlorides (SnCl 2 , SnCl 4 ), nitrates (Sn (NO 3 ) 2 ), sulfates (SnSO 4 ), halogens (Br, I), oxoate (Na 2 SnO 3 , K 2 SnO 3 ), complex compounds and the like can be mentioned, and one or a combination of two or more of these may be used. Among them, oxides (SnO, SnO 2 ), chlorides (SnCl 2 , SnCl 4 ), sulfates (SnSO 4 ), and oxoacids (Na 2 SnO 3 , K 2 SnO 3 ) are preferably used.

酸化チタン粒子に固溶されるスズ成分の量は、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。 The amount of the tin component dissolved in the titanium oxide particles is 1 to 1,000, preferably 5 to 500, and more preferably 5 to 100 in terms of molar ratio (Ti / Sn) with titanium. This is because if the molar ratio is less than 1, the titanium oxide content may decrease and the photocatalytic effect may not be sufficiently exhibited, and if it exceeds 1,000, the visible light responsiveness may become insufficient. be.

酸化チタン粒子に固溶する遷移金属は、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、周期表第3族〜第11族の中から選ばれる1種又は2種以上の元素であり、バナジウム、クロム、マンガン、ニオブ、モリブデン、ロジウム、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、タングステン及びバナジウムが好ましい。 The transition metal that dissolves in the titanium oxide particles is for enhancing the visible light responsiveness of the photocatalyst thin film, and is one or more elements selected from Group 3 to Group 11 of the periodic table. Yes, it can be selected from vanadium, chromium, manganese, niobium, molybdenum, rhodium, tungsten, cerium and the like, of which molybdenum, tungsten and vanadium are preferable.

酸化チタン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(Br、I)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種以上が用いられる。 The transition metal component dissolved in the titanium oxide particles may be derived from the transition metal compound, and may be a metal, an oxide, a hydroxide, a chloride, a nitrate, a sulfate, or a halogen (Br, I). Examples thereof include compounds, oxolates, and various complex compounds, and one or more of these are used.

酸化チタン粒子に固溶される遷移金属成分の量は、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。 The amount of the transition metal component dissolved in the titanium oxide particles can be appropriately selected depending on the type of the transition metal component, but the molar ratio (Ti / transition metal) with titanium may be 1 to 10,000. preferable.

酸化チタン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)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。 When molybdenum is selected as the transition metal component to be dissolved in titanium oxide particles, the molybdenum component may be derived from a molybdenum compound. For example, molybdenum metal alone (Mo), oxide (MoO 2 , MoO) 3 ), hydroxides, chlorides (MoCl 3 , MoCl 5 ), nitrates, sulfates, halogen (Br, I) compounds, molybdic acid and oxoate (H 2 MoO 4 , Na 2 MoO 4 , K 2 MoO) 4 ), complex compounds and the like can be mentioned, and one or a combination of two or more of these may be used. Among them, oxides (MoO 2 , MoO 3 ), chlorides (MoCl 3 , MoCl 5 ), and oxoacid salts (H 2 MoO 4 , Na 2 MoO 4 , K 2 MoO 4 ) are preferably used.

酸化チタン粒子に固溶されるモリブデン成分の量は、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。 The amount of the molybdenum component dissolved in the titanium oxide particles is 1 to 10,000, preferably 5 to 5,000, and more preferably 20 to 1,000 in terms of molar ratio (Ti / Mo) with titanium. This is because if the molar ratio is less than 1, the titanium oxide content may decrease and the photocatalytic effect may not be sufficiently exhibited, and if it exceeds 10,000, the visible light responsiveness may become insufficient. be.

酸化チタン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)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。 When tungsten is selected as the transition metal component that is dissolved in the titanium oxide particles, the tungsten component may be derived from a tungsten compound, for example, tungsten metal alone (W), oxide (WO 3 ), or the like. Hydroxides, chlorides (WCl 4 , WCl 6 ), nitrates, sulfates, halogen (Br, I) compounds, tungstic acid and oxoate (H 2 WO 4 , Na 2 WO 4 , K 2 WO 4 ), Examples thereof include complex compounds, and one or a combination of two or more of these may be used. Among them, oxides (WO 3 ), chlorides (WCl 4 , WCl 6 ), and oxoacid salts (Na 2 WO 4 , K 2 WO 4 ) are preferably used.

酸化チタン粒子に固溶されるタングステン成分の量は、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。 The amount of the tungsten component dissolved in the titanium oxide particles is 1 to 10,000, preferably 5 to 5,000, and more preferably 20 to 2,000 in terms of molar ratio (Ti / W) with titanium. This is because if the molar ratio is less than 1, the titanium oxide content may decrease and the photocatalytic effect may not be sufficiently exhibited, and if it exceeds 10,000, the visible light responsiveness may become insufficient. be.

酸化チタン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、V23、VO2、V25)、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(V23、V25)、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。 When vanadium is selected as the transition metal component to be dissolved in titanium oxide particles, the vanadium component may be derived from a vanadium compound, for example, vanadium metal alone (V), oxide (VO, V 2). O 3 , VO 2 , V 2 O 5 ), hydroxide, chloride (VCl 5 ), oxychloride (VOCl 3 ), nitrate, sulfate, oxysulfate (VOSO 4 ), halogen (Br, I) products, oxo acid salt (Na 3 VO 4, K 3 VO 4, KVO 3), complex compounds, and the like, may be obtained by using a combination of one or more of them. Among them, oxides (V 2 O 3 , V 2 O 5 ), chlorides (VCl 5 ), oxychlorides (VOCl 3 ), oxysulfates (VOSO 4 ), oxoacids (Na 3 VO 4 , K) It is preferable to use 3 VO 4 , KVO 3).

酸化チタン粒子に固溶されるバナジウム成分の量は、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。 The amount of the vanadium component dissolved in the titanium oxide particles is 1 to 10,000, preferably 10 to 10,000, and more preferably 100 to 10,000 in terms of molar ratio (Ti / V) with titanium. This is because if the molar ratio is less than 1, the titanium oxide content may decrease and the photocatalytic effect may not be sufficiently exhibited, and if it exceeds 10,000, the visible light responsiveness may become insufficient. be.

酸化チタン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、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。 A plurality of transition metal components to be dissolved in titanium oxide particles can be selected from molybdenum, tungsten, and vanadium, and the amount of each component at that time can be selected from the above range. However, the molar ratio [Ti / (Mo + W + V)] of the total amount of each component to titanium is 1 or more and less than 10,000.

酸化チタン粒子は、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。 The titanium oxide particles may be used alone or in combination of two or more. When two or more kinds having different visible light responsiveness are combined, the effect of increasing visible light activity may be obtained.

酸化チタン粒子分散液に含まれ、酸化チタン粒子表面に付着している鉄成分及びケイ素成分は、光触媒薄膜の可視光応答性を高めるものであるが、酸化チタン粒子分散液は、鉄成分及びケイ素成分に加えて、更に可視光応答性を高める成分として、酸化チタン粒子に固溶された遷移金属成分でもあるモリブデン、タングステン及びバナジウム成分から選ばれる少なくとも1種の金属成分を含有してもよい。 The iron component and silicon component contained in the titanium oxide particle dispersion and adhering to the surface of the titanium oxide particles enhance the visible light responsiveness of the photocatalytic thin film, whereas the titanium oxide particle dispersion contains the iron component and silicon. In addition to the components, at least one metal component selected from molybdenum, tungsten, and vanadium components, which are also transition metal components dissolved in titanium oxide particles, may be contained as a component that further enhances the visible light responsiveness.

酸化チタン粒子分散液に含まれる鉄成分は、光触媒薄膜の可視光応答性を高めるためものであるが、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(Fe23、Fe34)、水酸化物(Fe(OH)2、Fe(OH)3)、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(SO43)、ハロゲン(Br、I)化物、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てもよい。 The iron component contained in the titanium oxide particle dispersion is for enhancing the visible light responsiveness of the photocatalyst thin film, but it may be derived from an iron compound, for example, iron metal alone (Fe), oxidation. Substances (Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ), hydroxides (Fe (OH) 2 , Fe (OH) 3 ), oxyhydroxide (FeO (OH)), chlorides (FeCl 2 , FeCl 3 ) , Nitrate (Fe (NO) 3 ), Sulfate (FeSO 4 , Fe 2 (SO 4 ) 3 ), Halogen (Br, I) compounds, complex compounds, etc., and one or more of these may be combined. May be used.

酸化チタン粒子分散液に含まれる鉄成分の含有量は、チタンとのモル比(Ti/Fe)で10〜10,000、好ましくは20〜5,000、より好ましくは50〜2,000である。これは、モル比が10未満の場合、酸化チタンが凝集・沈殿して得られる光触媒薄膜の品質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。 The content of the iron component contained in the titanium oxide particle dispersion is 10 to 10,000, preferably 20 to 5,000, and more preferably 50 to 2,000 in terms of molar ratio (Ti / Fe) with titanium. .. This is because if the molar ratio is less than 10, the quality of the photocatalytic thin film obtained by agglomeration and precipitation of titanium oxide may deteriorate and the photocatalytic effect may not be sufficiently exhibited, and if it exceeds 10,000, the visible light responsiveness may be reduced. This is because it may be insufficient.

酸化チタン粒子分散液に含まれるケイ素成分は、鉄成分添加時の酸化チタン及び鉄成分の凝集・沈殿を抑制することで光触媒薄膜の品質低下を防いで光触媒効果の低下を抑制するものであるが、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(OCH34、Si(OC254、Si(OCH(CH324)、ケイ酸塩(ナトリウム塩、カリウム塩)及びこのケイ酸塩からナトリウムやカリウム等のイオンの少なくとも一部を除去した活性ケイ酸等が挙げられ、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)や活性ケイ酸、特に活性ケイ酸を使用することが好ましい。 The silicon component contained in the titanium oxide particle dispersion liquid suppresses the aggregation and precipitation of titanium oxide and the iron component when the iron component is added, thereby preventing the deterioration of the quality of the photocatalyst thin film and suppressing the deterioration of the photocatalyst effect. , It may be derived from a silicon compound, for example, silicon metal alone (Si), oxide (SiO, SiO 2 ), alkoxide (Si (OCH 3 ) 4 , Si (OC 2 H 5 ) 4 , Examples thereof include Si (OCH (CH 3 ) 2 ) 4 ), silicate (sodium salt, potassium salt) and active silicic acid obtained by removing at least a part of ions such as sodium and potassium from the silicate. You may use one kind or a combination of two or more kinds of. Among them, it is preferable to use silicate (sodium silicate) and active silicic acid, particularly active silicic acid.

酸化チタン粒子分散液に含まれるケイ素成分の含有量は、チタンとのモル比(Ti/Si)で1〜10,000、好ましくは2〜5,000、より好ましくは5〜2,000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、酸化チタンの凝集・沈殿の抑制効果が不十分となることがあるためである。 The content of the silicon component contained in the titanium oxide particle dispersion is 1 to 10,000, preferably 2 to 5,000, and more preferably 5 to 2,000 in terms of molar ratio (Ti / Si) with titanium. .. This is because when the molar ratio is less than 1, the content ratio of titanium oxide decreases and the photocatalytic effect may not be sufficiently exhibited, and when it exceeds 10,000, the effect of suppressing the aggregation and precipitation of titanium oxide becomes insufficient. Because there are times.

光触媒薄膜の可視光応答性を更に高めるために、酸化チタン粒子分散液に更に遷移金属成分(モリブデン、タングステン、バナジウム)を添加する場合、酸化チタン粒子分散液に含まれる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10〜10,000であることが好ましい。 When a transition metal component (molybdenum, tungsten, vanadium) is further added to the titanium oxide particle dispersion in order to further enhance the visible light responsiveness of the photocatalyst thin film, the content of the transition metal component contained in the titanium oxide particle dispersion is It can be appropriately selected depending on the type of transition metal component, but the molar ratio (Ti / transition metal) with titanium is preferably 10 to 10,000.

酸化チタン粒子分散液に含まれる遷移金属成分にモリブデンを選択する場合、モリブデン成分は酸化チタン粒子に固溶させる場合に使用したもの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。 When molybdenum is selected as the transition metal component contained in the titanium oxide particle dispersion, the molybdenum component may be derived from the same molybdenum compound as that used for solid dissolution in the titanium oxide particles.

酸化チタン粒子分散液に含まれるモリブデン成分の含有量は、チタンとのモル比(Ti/Mo)で10〜10,000、好ましくは20〜5,000、より好ましくは30〜3,000である。これは、モル比が10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。 The content of the molybdenum component contained in the titanium oxide particle dispersion is 10 to 10,000, preferably 20 to 5,000, and more preferably 30 to 3,000 in terms of molar ratio (Ti / Mo) with titanium. .. This is because if the molar ratio is less than 10, the titanium oxide content may decrease and the photocatalytic effect may not be sufficiently exhibited, and if it exceeds 10,000, the visible light responsiveness may become insufficient. be.

酸化チタン粒子分散液に含ま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酸化チタン粒子に固溶させる場合に使用したもの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。 When tungsten is selected as the transition metal component contained in the titanium oxide particle dispersion, the tungsten component may be derived from a tungsten compound similar to that used for solid dissolution in titanium oxide particles.

酸化チタン粒子分散液に含まれるタングステン成分の含有量は、チタンとのモル比(Ti/W)で10〜10,000、好ましくは20〜5,000、より好ましくは30〜3,000である。これは、モル比が10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。 The content of the tungsten component contained in the titanium oxide particle dispersion is 10 to 10,000, preferably 20 to 5,000, and more preferably 30 to 3,000 in terms of molar ratio (Ti / W) with titanium. .. This is because if the molar ratio is less than 10, the titanium oxide content may decrease and the photocatalytic effect may not be sufficiently exhibited, and if it exceeds 10,000, the visible light responsiveness may become insufficient. be.

酸化チタン粒子分散液に含まれる遷移金属成分にバナジウムを選択する場合、バナジウム成分は酸化チタン粒子に固溶させる場合に使用したもの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。 When vanadium is selected as the transition metal component contained in the titanium oxide particle dispersion, the vanadium component may be derived from the same vanadium compound as that used for solid dissolution in the titanium oxide particles.

酸化チタン粒子分散液に含まれるバナジウム成分の含有量は、チタンとのモル比(Ti/V)で10〜10,000、好ましくは20〜5,000、より好ましくは30〜3,000である。これは、モル比が10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。 The content of the vanadium component contained in the titanium oxide particle dispersion is 10 to 10,000, preferably 20 to 5,000, and more preferably 30 to 3,000 in terms of molar ratio (Ti / V) with titanium. .. This is because if the molar ratio is less than 10, the titanium oxide content may decrease and the photocatalytic effect may not be sufficiently exhibited, and if it exceeds 10,000, the visible light responsiveness may become insufficient. be.

酸化チタン粒子分散液に含ま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、10以上10,000より小さい。 As the transition metal component contained in the titanium oxide particle dispersion, a plurality of molybdenum, tungsten, and vanadium can be selected. The amount of each component at that time can be selected from the above range. However, the molar ratio [Ti / (Mo + W + V)] of the total amount of each component to titanium is 10 or more and less than 10,000.

鉄成分及びケイ素成分を含有する酸化チタン粒子分散液中の酸化チタン粒子は、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、それぞれ3〜50nmであることが好ましく、より好ましくは3〜30nm、更に好ましくは3〜20nmである。D50が、3nm未満の場合、光触媒活性が不十分になることがあり、50nm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。 The titanium oxide particles in the titanium oxide particle dispersion containing the iron component and the silicon component have a 50% cumulative distribution diameter (hereinafter referred to as D 50) based on the volume measured by a dynamic light scattering method using a laser beam. However, it is preferably 3 to 50 nm, more preferably 3 to 30 nm, and even more preferably 3 to 20 nm. This is because if D 50 is less than 3 nm, the photocatalytic activity may be insufficient, and if it exceeds 50 nm, the dispersion may become opaque.

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、それぞれ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。
本発明の酸化チタン粒子はD50及びD90が上述した範囲にある粒子であることが、高い光触媒活性を有し、かつ透明性の高い分散液となるため、好ましい。
なお、上記酸化チタン粒子分散液中の酸化チタン粒子の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。
The volume-based 90% cumulative distribution diameter (hereinafter, may be referred to as D 90 ) is preferably 5 to 100 nm, and more preferably 5 to 80 nm. This is because if D 90 is less than 5 nm, the photocatalytic activity may be insufficient, and if it exceeds 100 nm, the dispersion liquid may become opaque.
It is preferable that the titanium oxide particles of the present invention have D 50 and D 90 in the above-mentioned range because they have high photocatalytic activity and provide a highly transparent dispersion liquid.
Examples of devices for measuring D 50 and D 90 of titanium oxide particles in the titanium oxide particle dispersion include ELSZ-2000ZS (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) and Nanotrack UPA-EX150 (Nikkiso Co., Ltd.). , LA-910 (manufactured by HORIBA, Ltd.) and the like can be used.

酸化チタン粒子分散液中の酸化チタン粒子の濃度は、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。 The concentration of titanium oxide particles in the titanium oxide particle dispersion is preferably 0.01 to 20% by mass, particularly preferably 0.5 to 10% by mass, in terms of ease of producing a photocatalyst thin film having a required thickness. ..

更に、酸化チタン粒子分散液には、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該粒子を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。 Further, a binder may be added to the titanium oxide particle dispersion liquid for the purpose of facilitating application of the dispersion liquid to the surfaces of various members described later and facilitating adhesion of the particles. Examples of the binder include a metal compound-based binder containing silicon, aluminum, titanium, zirconium and the like, an organic resin-based binder containing a fluorine-based resin, an acrylic resin, a urethane-based resin and the like.

バインダーと酸化チタンの質量比[酸化チタン/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、各種部材表面への酸化チタン粒子の接着が不十分となり、0.01未満の場合、可視光活性が不十分となることがあるためである。 The mass ratio of the binder to titanium oxide [titanium oxide / binder] should be added in the range of 99 to 0.01, more preferably 9 to 0.1, and even more preferably 2.5 to 0.4. Is preferable. This is because if the mass ratio exceeds 99, the adhesion of titanium oxide particles to the surfaces of various members is insufficient, and if it is less than 0.01, the visible light activity may be insufficient.

中でも、光触媒活性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/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。 Above all, in order to obtain an excellent photocatalytic thin film having high photocatalytic activity and transparency, a silicon compound-based binder has a mass ratio (titanium oxide / silicon compound-based binder) of 99 to 0.01, more preferably 9 to 0.1. , More preferably, it is preferably added in the range of 2.5 to 0.4 for use. Here, the silicon compound-based binder is a colloidal dispersion, a solution, or an emulsion of a silicon compound containing a solid or liquid silicon compound in an aqueous dispersion medium, and specifically, colloidal silica. (Preferable particle size 1 to 150 nm); silicate solution such as silicate; silane, siloxane hydrolyzate emulsion; silicone resin emulsion; silicone resin such as silicone-acrylic resin copolymer, silicone-urethane resin copolymer and others Emulsion of a copolymer with the resin of the above can be mentioned.

<酸化チタン粒子分散液の製造方法>
本発明の酸化チタン粒子分散液の製造方法は、酸化チタン粒子分散液と鉄成分及びケイ素成分の溶液または分散液とをそれぞれ製造し、酸化チタン粒子分散液と鉄成分及びケイ素成分の溶液または分散液とを混合することにより調製される。
<Manufacturing method of titanium oxide particle dispersion liquid>
In the method for producing a titanium oxide particle dispersion liquid of the present invention, a titanium oxide particle dispersion liquid and a solution or dispersion of an iron component and a silicon component are produced, respectively, and a titanium oxide particle dispersion liquid and a solution or dispersion of an iron component and a silicon component are produced. It is prepared by mixing with a liquid.

スズ成分及び可視光応答性を高める遷移金属成分を固溶し、鉄成分及びケイ素成分を含有する酸化チタン粒子分散液の製造方法として、具体的には、下記工程(1)〜(4)を有する製造方法を挙げることができる。
(1)原料チタン化合物、スズ化合物、遷移金属化合物、塩基性物質、過酸化水素及び水性分散媒から、スズ成分及び遷移金属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)の工程で製造したスズ成分及び遷移金属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、スズ成分及び遷移金属成分含有酸化チタン粒子分散液を得る工程
(3)鉄化合物、ケイ素化合物及び水性分散媒から、鉄成分及びケイ素成分の溶液または分散液を製造する工程
(4)上記(2)の工程で製造した酸化チタン粒子分散液と、(3)の工程で製造した鉄化合物及びケイ素化合物の溶液または分散液を混合して分散液を得る工程
Specifically, the following steps (1) to (4) are performed as a method for producing a titanium oxide particle dispersion liquid containing a tin component and a transition metal component that enhances visible light responsiveness and contains an iron component and a silicon component. Examples of the manufacturing method to have.
(1) Step of producing a peroxotitanic acid solution containing a tin component and a transition metal component from a raw material titanium compound, a tin compound, a transition metal compound, a basic substance, hydrogen peroxide and an aqueous dispersion medium (2) The above (1) A step of heating a peroxotitanic acid solution containing a tin component and a transition metal component produced in the step at 80 to 250 ° C. under pressure control to obtain a titanium oxide particle dispersion containing a tin component and a transition metal component (3) Iron compound , A step of producing a solution or dispersion of an iron component and a silicon component from a silicon compound and an aqueous dispersion medium (4) A titanium oxide particle dispersion produced in the above step (2) and a step (3). Step of mixing a solution or dispersion of an iron compound and a silicon compound to obtain a dispersion

工程(1)〜(2)がスズ成分及び可視光応答性を高める遷移金属成分を固溶した酸化チタン粒子分散液を得る工程であり、工程(3)が鉄成分及びケイ素成分の溶液または分散液を得る工程であり、そして、工程(4)は最終的にスズ成分及び可視光応答性を高める遷移金属成分を固溶し、鉄成分及びケイ素成分が表面に付着した酸化チタン粒子を含有する分散液を得る工程である。
既に述べたように、工程(1)で用いられる遷移金属化合物としては、モリブデン化合物、タングステン化合物及びバナジウム化合物のうち、少なくとも1種を用いることが好ましいので、以下その前提で各工程について詳細に説明する。
Steps (1) and (2) are steps to obtain a titanium oxide particle dispersion liquid in which a tin component and a transition metal component that enhances visible light responsiveness are solid-dissolved, and step (3) is a solution or dispersion of an iron component and a silicon component. It is a step of obtaining a liquid, and the step (4) finally dissolves the tin component and the transition metal component that enhances the visible light responsiveness, and contains titanium oxide particles in which the iron component and the silicon component are attached to the surface. This is a step of obtaining a dispersion liquid.
As described above, it is preferable to use at least one of the molybdenum compound, the tungsten compound and the vanadium compound as the transition metal compound used in the step (1), and therefore each step will be described in detail below on that premise. do.

・工程(1):
工程(1)では、原料チタン化合物、スズ化合物、遷移金属化合物、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、スズ成分及び遷移金属成分含有ペルオキソチタン酸溶液を製造する。
・ Process (1):
In the step (1), a peroxotitanic acid solution containing a tin component and a transition metal component is produced by reacting a raw material titanium compound, a tin compound, a transition metal compound, a basic substance and hydrogen peroxide in an aqueous dispersion medium.

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、スズ化合物及び遷移金属化合物を添加して溶解させてから、スズ成分及び遷移金属成分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スズ成分及び遷移金属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スズ化合物及び遷移金属化合物を添加し、次いで過酸化水素を添加することでスズ成分及び遷移金属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スズ化合物及び遷移金属化合物を添加して、スズ成分及び遷移金属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、スズ化合物及び遷移金属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。
The reaction method may be any of the following methods i) to iii).

i) A tin compound and a transition metal compound are added to and dissolved in the raw material titanium compound and the basic substance in the aqueous dispersion medium to obtain titanium hydroxide containing the tin component and the transition metal component, except for the metal ions contained therein. A method of removing impurity ions from the above and adding hydrogen peroxide to obtain peroxotitanic acid containing a tin component and a transition metal component.

ii) A basic substance is added to the raw material titanium compound in the aqueous dispersion medium to obtain titanium hydroxide, and after removing impurity ions other than the contained metal ions, a tin compound and a transition metal compound are added, and then hydrogen peroxide is added. Method of adding peroxotitanic acid containing tin component and transition metal component

iii) Add a basic substance to the raw material titanium compound in the aqueous dispersion medium to obtain titanium hydroxide, remove impurity ions other than the contained metal ions, add hydrogen peroxide to obtain peroxotitanic acid, and then tin compound. And a method of adding a transition metal compound to obtain peroxotitanic acid containing a tin component and a transition metal component.

In the first stage of the method i), "the raw material titanium compound and the basic substance in the aqueous dispersion medium" were replaced with "the aqueous dispersion medium in which the raw material titanium compound was dispersed" and "the aqueous dispersion medium in which the basic substance was dispersed". , And each compound is dissolved in one or both of the two solutions according to the solubility of each compound of the tin compound and the transition metal compound in the two solutions. After that, both may be mixed.

このようにスズ成分及び遷移金属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、酸化チタンに当該各種金属を固溶した酸化チタン粒子を得ることができる。 After obtaining the tin component and transition metal component-containing peroxotitanic acid in this way, it is possible to obtain titanium oxide particles in which the various metals are solid-dissolved in titanium oxide by subjecting the peroxotitanic acid to the hydrothermal reaction in the step (2) described later. can.

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。 Here, as the raw material titanium compound, for example, inorganic acid salts such as titanium chloride, nitrate and sulfate, organic acid salts such as formic acid, citric acid, oxalic acid, lactic acid and glycolic acid, and alkalis are added to these aqueous solutions. Examples thereof include titanium hydroxide precipitated by hydrolysis, and one or a combination of two or more of these may be used. Among them, it is preferable to use titanium chloride (TiCl 3 , TiCl 4).

スズ化合物、遷移金属化合物、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。 As the tin compound, the transition metal compound, and the aqueous dispersion medium, the above-mentioned ones are used so as to have the above-mentioned formulations. The concentration of the raw material titanium compound aqueous solution formed from the raw material titanium compound and the aqueous dispersion medium is preferably 60% by mass or less, particularly preferably 30% by mass or less. The lower limit of the concentration is appropriately selected, but it is usually preferably 1% by mass or more.

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。 The basic substance is for smoothly converting the raw material titanium compound into titanium hydroxide, for example, hydroxide of an alkali metal such as sodium hydroxide or potassium hydroxide or an alkaline earth metal, ammonia, alkanolamine, alkyl. Examples thereof include amine compounds such as amines. Among them, ammonia is particularly preferable, and the raw material titanium compound aqueous solution is added in an amount such that the pH is 7 or more, particularly pH 7 to 10. The basic substance may be used together with the aqueous dispersion medium as an aqueous solution having an appropriate concentration.

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、Ti、遷移金属及びSn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。 Hydrogen peroxide is for converting the raw material titanium compound or titanium hydroxide into peroxotitanium, that is, a titanium oxide compound containing a Ti—O—O—Ti bond, and is usually used in the form of a hydrogen peroxide solution. Will be done. The amount of hydrogen peroxide added is preferably 1.5 to 20 times the molar amount of the total amount of substances of Ti, transition metal and Sn. Further, in the reaction of adding hydrogen peroxide to convert the raw material titanium compound or titanium hydroxide into peroxotitanic acid, the reaction temperature is preferably 5 to 80 ° C., and the reaction time is 30 minutes to 24 hours. preferable.

こうして得られるスズ成分及び遷移金属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、得られたスズ成分及び遷移金属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。 The peroxotitanic acid solution containing the tin component and the transition metal component thus obtained may contain an alkaline substance or an acidic substance for pH adjustment and the like. Examples of the alkaline substance here include ammonia, sodium hydroxide, calcium hydroxide, alkylamine and the like, and examples of the acidic substance include sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, carbonic acid, phosphoric acid, hydrogen peroxide and the like. Examples thereof include inorganic acids and organic acids such as formic acid, citric acid, slaked acid, lactic acid, and glycolic acid. In this case, the pH of the obtained peroxotitanic acid solution containing the tin component and the transition metal component is preferably 1 to 9, particularly 4 to 7, from the viewpoint of handling safety.

・工程(2):
工程(2)では、上記工程(1)で得られたスズ成分及び遷移金属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、スズ成分及び遷移金属成分含有ペルオキソチタン酸は、スズ成分及び遷移金属成分が固溶された酸化チタン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、スズ成分及び遷移金属成分が固溶された酸化チタン粒子分散液が得られる。
この工程(2)で得られるスズ成分及び遷移金属成分が固溶された酸化チタン粒子分散液のpHは、8〜14であることが好ましく、10〜14であることがより好ましい。この工程(2)で得られるスズ成分及び遷移金属成分が固溶された酸化チタン粒子分散液は前述のpHとなるように、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く、アルカリ性物質、酸性物質及びpH調整の方法は、前述の工程(1)で得られるペルオキソチタン酸溶液と同様である。
・ Process (2):
In the step (2), the tin component and transition metal component-containing peroxotitanic acid solution obtained in the above step (1) is subjected to 0.01 at a temperature of 80 to 250 ° C., preferably 100 to 250 ° C. under pressure control. Subject to hydrothermal reaction for ~ 24 hours. The reaction temperature is appropriately 80 to 250 ° C. from the viewpoint of reaction efficiency and controllability of the reaction. As a result, the tin component and the transition metal component-containing peroxotitanic acid are oxidized by dissolving the tin component and the transition metal component. It is converted into titanium particles. Here, under pressure control means that when the reaction temperature exceeds the boiling point of the dispersion medium, the reaction temperature is maintained by appropriately applying pressure so that the reaction temperature can be maintained. This includes the case of controlling at atmospheric pressure when the temperature is below the boiling point. The pressure used here is usually about 0.12 to 4.5 MPa, preferably about 0.15 to 4.5 MPa, and more preferably about 0.20 to 4.5 MPa. The reaction time is preferably 1 minute to 24 hours. By this step (2), a titanium oxide particle dispersion liquid in which a tin component and a transition metal component are solid-solved is obtained.
The pH of the titanium oxide particle dispersion liquid in which the tin component and the transition metal component obtained in this step (2) are solid-solved is preferably 8 to 14, and more preferably 10 to 14. The titanium oxide particle dispersion in which the tin component and the transition metal component obtained in this step (2) are dissolved may contain an alkaline substance or an acidic substance for pH adjustment or the like so as to have the above-mentioned pH. , The alkaline substance, the acidic substance and the method of adjusting the pH are the same as those of the peroxotitanic acid solution obtained in the above-mentioned step (1).

ここで得られる酸化チタン粒子の粒子径は、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することが可能であり、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。 The particle size of the titanium oxide particles obtained here is preferably in the range as described above, but the particle size can be controlled by adjusting the reaction conditions, for example, the reaction time and the temperature rising time. The particle size can be reduced by shortening.

・工程(3):
工程(3)では、上記工程(1)〜(2)とは別に、原料鉄化合物及び原料ケイ素化合物を水性分散媒中に溶解または分散させることにより、鉄成分及びケイ素成分の溶液または分散液を製造する。
・ Process (3):
In the step (3), separately from the above steps (1) and (2), the raw iron compound and the raw material silicon compound are dissolved or dispersed in the aqueous dispersion medium to prepare a solution or dispersion of the iron component and the silicon component. To manufacture.

原料鉄化合物としては、上述した鉄化合物、例えば、鉄の金属単体(Fe)、酸化物(Fe23、Fe34)、水酸化物(Fe(OH)2、Fe(OH)3)、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(SO43)、ハロゲン(Br、I)化物、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てもよい。その中でも、酸化物(Fe23、Fe34)、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(SO43)を使用することが好ましい。 Examples of the raw material iron compound include the above-mentioned iron compounds, for example, iron metal alone (Fe), oxides (Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ), and hydroxides (Fe (OH) 2 , Fe (OH) 3). ), Oxyhydroxide (FeO (OH)), chloride (FeCl 2 , FeCl 3 ), nitrate (Fe (NO) 3 ), sulfate (FeSO 4 , Fe 2 (SO 4 ) 3 ), halogen (Br , I) Compounds, complex compounds and the like, and one or a combination of two or more of these may be used. Among them, oxides (Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ), oxyhydroxides (FeO (OH)), chlorides (FeCl 2 , FeCl 3 ), nitrates (Fe (NO) 3 ), sulfates ( It is preferable to use FeSO 4 , Fe 2 (SO 4 ) 3).

原料ケイ素化合物としては、上述したケイ素化合物、例えば、ケイ素の金属単体(Si)、酸化物(SiO、SiO2)、アルコキシド(Si(OCH34、Si(OC254、Si(OCH(CH324)、ケイ酸塩(ナトリウム塩、カリウム塩)及びこのケイ酸塩からナトリウムやカリウム等のイオンを除去した活性ケイ酸等が挙げられ、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)や活性ケイ酸を使用することが好ましい。活性ケイ酸は、例えばケイ酸ナトリウムを純水に溶解したケイ酸ナトリウム水溶液に陽イオン交換樹脂を添加してナトリウムイオンの少なくとも一部を除去することで得られ、得られた活性ケイ酸溶液のpHが2〜10、好ましくは2〜7となるように陽イオン交換樹脂を添加することが好ましい。 Examples of the raw material silicon compound include the above-mentioned silicon compounds, for example, silicon metal alone (Si), oxide (SiO, SiO 2 ), alkoxide (Si (OCH 3 ) 4 , Si (OC 2 H 5 ) 4 , Si ( OCH (CH 3 ) 2 ) 4 ), silicates (sodium salt, potassium salt) and active silicon acid obtained by removing ions such as sodium and potassium from the silicate, and one or two of these. The above may be used in combination. Among them, it is preferable to use silicate (sodium silicate) or active silicic acid. Active silicate can be obtained, for example, by adding a cation exchange resin to an aqueous sodium silicate solution in which sodium silicate is dissolved in pure water to remove at least a part of the sodium ions. It is preferable to add the cation exchange resin so that the pH is 2 to 10, preferably 2 to 7.

こうして得られる鉄成分及びケイ素成分含有溶液または分散液も、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く、ここでいう、アルカリ性物質及び酸性物質、そしてpH調整も前述と同様に取り扱うことができる。鉄成分及びケイ素成分含有溶液または分散液のpHは1〜7であることが好ましく、1〜5であることがより好ましい。 The iron component and silicon component-containing solution or dispersion thus obtained may also contain an alkaline substance or an acidic substance for pH adjustment or the like, and the alkaline substance, the acidic substance, and the pH adjustment referred to here are the same as described above. Can be handled by. The pH of the iron component and silicon component-containing solution or dispersion is preferably 1 to 7, and more preferably 1 to 5.

工程(3)で製造する鉄成分及びケイ素成分の溶液または分散液中の原料鉄化合物濃度は0.001〜10質量%が好ましく、0.01〜5質量%がより好ましく、原料ケイ素化合物濃度は0.001〜10質量%が好ましく、0.01〜5質量%がより好ましい。 The concentration of the raw iron compound in the solution or dispersion of the iron component and the silicon component produced in the step (3) is preferably 0.001 to 10% by mass, more preferably 0.01 to 5% by mass, and the raw material silicon compound concentration is It is preferably 0.001 to 10% by mass, more preferably 0.01 to 5% by mass.

また、この鉄成分及びケイ素成分の溶液または分散液は、更に遷移金属成分(モリブデン、タングステン、バナジウム)を溶解または分散していてもよい。
遷移金属成分としてはモリブデン、タングステン、バナジウムが挙げられ、その原料化合物としては上述のようなものを挙げることができる。
工程(3)で製造する鉄成分及びケイ素成分の溶液または分散液に更に遷移金属成分(モリブデン、タングステン、バナジウム)を溶解または分散する場合の添加量は、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10〜10,000であることが好ましい。
酸化チタン粒子に添加す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、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、10以上10,000より小さい。
Further, the solution or dispersion of the iron component and the silicon component may further dissolve or disperse the transition metal component (molybdenum, tungsten, vanadium).
Examples of the transition metal component include molybdenum, tungsten, and vanadium, and examples of the raw material compound thereof include those described above.
The amount of the transition metal component (molybdenum, tungsten, vanadium) added when the transition metal component (molybdenum, tungsten, vanadium) is further dissolved or dispersed in the solution or dispersion of the iron component and the silicon component produced in the step (3) is appropriately selected according to the type of the transition metal component. However, the molar ratio with titanium (Ti / transition metal) is preferably 10 to 10,000.
A plurality of transition metal components to be added to the titanium oxide particles can be selected from molybdenum, tungsten, and vanadium, and the amount of each component at that time can be selected from the above range. However, the molar ratio [Ti / (Mo + W + V)] of the total amount of each component to titanium is 10 or more and less than 10,000.

・工程(4):
工程(4)では、工程(2)で得られた酸化チタン粒子分散液と工程(3)で得られた鉄成分及びケイ素成分の溶液または分散液とを混合する。混合方法は特に限定されず、攪拌機で撹拌する方法でも、超音波分散機で分散させる方法でもよい。混合時の温度は20〜100℃、好ましくは20〜80℃、より好ましくは20〜40℃であり、時間は1分〜3時間であることが好ましい。混合比については、酸化チタン粒子分散液中のTiとFe及びSiのモル比が、既に述べた通りのモル比になるように混合すればよい。
・ Process (4):
In the step (4), the titanium oxide particle dispersion obtained in the step (2) and the solution or dispersion of the iron component and the silicon component obtained in the step (3) are mixed. The mixing method is not particularly limited, and it may be a method of stirring with a stirrer or a method of dispersing with an ultrasonic disperser. The temperature at the time of mixing is 20 to 100 ° C., preferably 20 to 80 ° C., more preferably 20 to 40 ° C., and the time is preferably 1 minute to 3 hours. The mixing ratio may be such that the molar ratio of Ti, Fe, and Si in the titanium oxide particle dispersion is the molar ratio as described above.

上記の工程(1)〜(4)で得られた酸化チタン粒子分散液は、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く、pH調整剤としては上述のようなものを使用することができる。また、イオン成分濃度の調整のためにイオン交換処理やろ過洗浄処理を行ったり、溶媒成分変更のために溶媒置換処理を行ったりしてもよい。酸化チタン粒子分散液のpHは7〜14であることが好ましく、8〜12であることがより好ましい。 The titanium oxide particle dispersions obtained in the above steps (1) to (4) may contain an alkaline substance or an acidic substance for pH adjustment or the like, and the pH adjusting agent is as described above. Can be used. Further, an ion exchange treatment or a filtration cleaning treatment may be performed to adjust the ion component concentration, or a solvent replacement treatment may be performed to change the solvent component. The pH of the titanium oxide particle dispersion is preferably 7-14, more preferably 8-12.

酸化チタン粒子分散液に含まれる酸化チタン粒子の質量は、酸化チタン粒子分散液の質量と濃度から算出できる。なお、酸化チタン粒子分散液の濃度の測定方法は、酸化チタン粒子分散液の一部をサンプリングし、105℃で1時間加熱して溶媒を揮発させた後の不揮発分(酸化チタン粒子)の質量とサンプリングした酸化チタン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。
酸化チタン粒子分散液の濃度(%)=〔不揮発分質量(g)/酸化チタン粒子分散液質量(g)〕×100
The mass of the titanium oxide particles contained in the titanium oxide particle dispersion can be calculated from the mass and concentration of the titanium oxide particle dispersion. The concentration of the titanium oxide particle dispersion is measured by sampling a part of the titanium oxide particle dispersion and heating it at 105 ° C. for 1 hour to volatilize the solvent, and then the mass of the non-volatile component (titanium oxide particles). It can be calculated from the mass of the titanium oxide particle dispersion liquid sampled according to the following equation.
Concentration of titanium oxide particle dispersion (%) = [mass of non-volatile content (g) / mass of titanium oxide particle dispersion (g)] × 100

こうして調製された酸化チタン粒子分散液中の鉄成分及びケイ素成分と酸化チタン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。 As described above, the total concentration of the iron component, the silicon component, and the titanium oxide particles in the titanium oxide particle dispersion prepared in this manner is 0.01 to 0.01 to the ease of producing a photocatalytic thin film having a required thickness. 20% by mass is preferable, and 0.5 to 10% by mass is particularly preferable. Regarding the concentration adjustment, if the concentration is higher than the desired concentration, the concentration can be lowered by adding an aqueous solvent and diluting, and if the concentration is lower than the desired concentration, the aqueous solvent is volatilized or filtered. By doing so, the concentration can be increased. The concentration can be calculated as described above.

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酸化チタン粒子分散液に対して添加することが好ましい。
なお、酸化チタン粒子分散液に含まれるケイ素成分は酸化チタン粒子及び鉄成分の凝集・沈殿を抑制し、光触媒活性の低下を抑制するものであり、酸化チタン粒子と鉄成分を混合するときに同時に添加されるものである。一方、バインダーは、酸化チタン粒子分散液の膜形成性を高めるものであり、酸化チタン粒子分散液を調製後、塗工する前に添加されるものであり、両者は異なるものである。
Further, when the above-mentioned binder for enhancing the film-forming property is added, the concentration of the above-mentioned binder solution (aqueous binder solution) is adjusted as described above so as to obtain a desired concentration after mixing. It is preferable to add it to the particle dispersion.
The silicon component contained in the titanium oxide particle dispersion suppresses the aggregation and precipitation of the titanium oxide particles and the iron component, and suppresses the decrease in photocatalytic activity, and at the same time when the titanium oxide particles and the iron component are mixed. It is to be added. On the other hand, the binder enhances the film-forming property of the titanium oxide particle dispersion liquid, and is added after the titanium oxide particle dispersion liquid is prepared and before coating, and the two are different.

<酸化チタン粒子>
本発明の酸化チタン粒子は、スズ成分及び可視光活性を高める遷移金属が固溶され、鉄成分及びケイ素成分が表面に付着していることを特徴とする。鉄成分及びケイ素成分は酸化チタン粒子表面の少なくとも一部に付着していればよく、全面に付着していてもよい。また、本発明の酸化チタン粒子は、鉄成分及びケイ素成分に加えて、更にモリブデン、タングステン及びバナジウム成分から選ばれる少なくとも1種の金属成分が表面に付着していてもよい。
<Titanium oxide particles>
The titanium oxide particles of the present invention are characterized in that a tin component and a transition metal that enhances visible light activity are solid-dissolved, and an iron component and a silicon component are attached to the surface. The iron component and the silicon component may be attached to at least a part of the surface of the titanium oxide particles, and may be attached to the entire surface. Further, the titanium oxide particles of the present invention may have at least one metal component selected from molybdenum, tungsten and vanadium components attached to the surface in addition to the iron component and the silicon component.

酸化チタン粒子の表面に鉄成分及びケイ素成分を付着させる方法は特に限定されるものではないが、固体状態で混合する方法(酸化チタン粒子粉末と鉄成分及びケイ素成分からなる粉末を混合)、液体状態で混合する方法(酸化チタン粒子分散液と鉄成分及びケイ素成分からなる溶液または分散液を混合)、固体と液体を混合する方法(酸化チタン粒子粉末に鉄成分及びケイ素成分からなる溶液または分散液を混合、あるいは、酸化チタン粒子分散液に鉄成分及びケイ素成分からなる粉末を混合)などを挙げることができる。ケイ素成分は鉄成分の凝集を抑制する役割を担うため、鉄成分とケイ素成分を予め混合したのちに酸化チタン粒子と混合することが好ましい。
なかでも、液体状態で混合する方法が好ましく、上述した酸化チタン粒子分散液の製造方法のように、工程(1)〜(4)による方法がより好ましい。
The method of adhering the iron component and the silicon component to the surface of the titanium oxide particles is not particularly limited, but a method of mixing in a solid state (mixing the titanium oxide particle powder and the powder composed of the iron component and the silicon component), a liquid. Method of mixing in a state (mixing a solution or dispersion of titanium oxide particle dispersion with iron component and silicon component), method of mixing solid and liquid (solution or dispersion of titanium oxide particle powder with iron component and silicon component) A liquid is mixed, or a powder composed of an iron component and a silicon component is mixed with a titanium oxide particle dispersion liquid). Since the silicon component plays a role of suppressing the aggregation of the iron component, it is preferable to mix the iron component and the silicon component in advance and then mix them with the titanium oxide particles.
Of these, the method of mixing in a liquid state is preferable, and the methods of steps (1) to (4) are more preferable, as in the method for producing the titanium oxide particle dispersion liquid described above.

酸化チタン粒子の表面には、混合した鉄成分及びケイ素成分の少なくとも一部が付着していればよく、混合した鉄成分及びケイ素成分の全てが付着していてもよい。さらには、鉄成分とケイ素成分が各々酸化チタン粒子表面に直接付着していることがよい。 At least a part of the mixed iron component and the silicon component may be attached to the surface of the titanium oxide particles, and all of the mixed iron component and the silicon component may be attached. Further, it is preferable that the iron component and the silicon component are directly attached to the surface of the titanium oxide particles.

<酸化チタン粒子を含む光触媒薄膜・光触媒薄膜を表面に有する部材>
本発明の酸化チタン粒子分散液は、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。
<Photocatalyst thin film containing titanium oxide particles / member having a photocatalyst thin film on the surface>
The titanium oxide particle dispersion of the present invention can be used to form a photocatalytic film on the surface of various members. Here, various members are not particularly limited, and examples of the material of the member include an organic material and an inorganic material. These can have various shapes according to their respective purposes and uses.

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。 Examples of the organic material include vinyl chloride resin (PVC), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polycarbonate (PC), acrylic resin, polyacetal, fluororesin, silicone resin, and ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA). , Acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyvinyl butyral (PVB), ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH), polyimide resin, polyphenylene sulfide (PPS), polyether Synthetic resin materials such as imide (PEI), polyether ether imide (PEEI), polyether ether ketone (PEEK), melamine resin, phenol resin, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, natural materials such as natural rubber, or Examples thereof include a semi-synthetic material of the synthetic resin material and a natural material. These may be commercialized into required shapes and configurations such as films, sheets, textile materials, textile products, other molded products, and laminates.

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。 Examples of the inorganic material include non-metallic inorganic materials and metallic inorganic materials. Examples of the non-metallic inorganic material include glass, ceramics, stones and the like. These may be commercialized in various shapes such as tiles, glass, mirrors, walls, and design materials. Examples of the metal-inorganic material include cast iron, steel material, iron, iron alloy, aluminum, aluminum alloy, nickel, nickel alloy, zinc die cast and the like. These may be plated with the metal-inorganic material, may be coated with the organic material, or may be plated on the surface of the organic material or the non-metal-inorganic material.

本発明の酸化チタン粒子分散液は、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。 Among the above-mentioned various members, the titanium oxide particle dispersion liquid of the present invention is particularly useful for producing a transparent photocatalyst thin film on a polymer film such as PET.

各種部材表面への光触媒薄膜の形成方法としては、酸化チタン粒子分散液を、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粒子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、酸化チタン粒子とバインダーとを含む被膜が形成される。
As a method for forming a photocatalytic thin film on the surface of various members, for example, a titanium oxide particle dispersion liquid is applied to the surface of the member by a known coating method such as spray coating or dip coating, and then far-infrared drying, IH drying, etc. It may be dried by a known drying method such as hot air drying, and various thicknesses of the photocatalyst thin film can be selected, but usually, the range of 10 nm to 10 μm is preferable.
As a result, the above-mentioned film of titanium oxide particles is formed. In this case, when the dispersion liquid contains the binder in the above-mentioned amount, a film containing the titanium oxide particles and the binder is formed.

このようにして形成される光触媒薄膜は、透明であり、従来のように紫外領域の光(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)でもより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、酸化チタンの光触媒作用により表面に吸着した有機物をより速やかに分解することから、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。 The photocatalytic thin film thus formed is transparent and not only gives a good photocatalytic action in light in the ultraviolet region (wavelength 10 to 400 nm) as in the conventional case, but also obtains a sufficient photocatalytic action in the conventional photocatalyst. Even with light in the visible region (wavelength 400 to 800 nm), which could not be achieved, a better photocatalytic action can be obtained, and the various members on which the photocatalytic thin film is formed are organic substances adsorbed on the surface by the photocatalytic action of titanium oxide. Is decomposed more quickly, so that the effects of cleaning, deodorizing, antibacterial and the like on the surface of the member can be exhibited.

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。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples. Various measurements in the present invention were carried out as follows.

(1)分散液中の酸化チタン粒子の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。
(1) Cumulative distribution diameters of 50% and 90% of titanium oxide particles in the dispersion liquid (D 50 and D 90 )
The titanium oxide particles D 50 and D 90 in the dispersion were measured by a dynamic light scattering method using laser light using a particle size distribution measuring device (ELSZ-2000ZS (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.)). It was calculated as 50% and 90% cumulative distribution diameter based on the volume.

(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。
実施例又は比較例で調製した各酸化チタン粒子分散液を、A4サイズ(210mm×297mm)のPETフィルムの一面に酸化チタン粒子の乾燥質量が約20mgになるように#7のワイヤーバーコーターによって塗り広げて評価用サンプルを作製し、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を得た。
この評価用サンプルを用いて、酸化チタン粒子の光触媒活性を、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。酸化チタンの光触媒作用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、その濃度変化を測定することで光触媒活性の強さを確認できる。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、光照射開始からアセトアルデヒドガス濃度が1ppm以下になるまでの時間を測定して光触媒活性を評価した。時間が短いほど光触媒活性が高く、時間が長いほど光触媒活性が低いことを示す。
(2) Acetaldehyde Gas Decomposition Performance Test of Photocatalyst Thin Film The activity of the photocatalyst thin film prepared by applying and drying the dispersion was evaluated by the decomposition reaction of acetaldehyde gas. The evaluation was performed by the batch type gas decomposition performance evaluation method.
Each titanium oxide particle dispersion prepared in the examples or comparative examples is coated on one surface of an A4 size (210 mm × 297 mm) PET film with a # 7 wire bar coater so that the dry mass of the titanium oxide particles is about 20 mg. A sample for evaluation was prepared by spreading and dried in an oven set at 80 ° C. for 1 hour to obtain a sample for evaluation of acetaldehyde gas decomposition performance.
Using this evaluation sample, the photocatalytic activity of titanium oxide particles was evaluated by the decomposition reaction of acetaldehyde gas. The evaluation was performed by the batch type gas decomposition performance evaluation method.
Specifically, after installing an evaluation sample in a stainless cell with a quartz glass window having a volume of 5 L, the cell is filled with acetaldehyde gas having an initial concentration adjusted to a humidity of 50%, and a light source installed above the cell. Illuminated with light. When acetaldehyde gas is decomposed by the photocatalytic action of titanium oxide, the concentration of acetaldehyde gas in the cell decreases. Therefore, the strength of photocatalytic activity can be confirmed by measuring the change in concentration. The acetaldehyde gas concentration was evaluated by measuring the time from the start of light irradiation until the acetaldehyde gas concentration became 1 ppm or less using a photoacoustic multi-gas monitor (trade name “INNOVA1412”, manufactured by LumaSense). The shorter the time, the higher the photocatalytic activity, and the longer the time, the lower the photocatalytic activity.

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20,000Lx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。
また、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。
In the evaluation of photocatalytic activity under visible light irradiation, an LED (product model number "TH-211 x 200SW", CCS Co., Ltd., spectral distribution: 400 to 800 nm) was used as the light source, and it was visible under the condition of an illuminance of 20,000 Lx. Irradiated with light. At this time, the initial concentration of acetaldehyde in the cell was set to 5 ppm.
In addition, in the evaluation of photocatalytic activity under ultraviolet irradiation, a UV fluorescent lamp (product model number "FL10 BLB", Toshiba Lighting & Technology Corporation) was used as the light source, and ultraviolet rays were emitted under the condition of irradiance of 0.5 mW / cm 2. Irradiated. At this time, the initial concentration of acetaldehyde in the cell was set to 20 ppm.

(3)酸化チタン粒子の結晶相の同定
酸化チタン粒子の結晶相は、得られた酸化チタン粒子の分散液を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。
(3) Identification of Crystal Phase of Titanium Oxide Particles The crystal phase of titanium oxide particles is obtained by powder X-ray diffraction of titanium oxide particle powder recovered by drying the obtained dispersion of titanium oxide particles at 105 ° C. for 3 hours (commodity). It was identified by measuring the name "desktop X-ray diffractometer D2 PHASER", Bruker AXS Co., Ltd.

(4)酸化チタン粒子分散液の調製
[調製例1−1]
<スズ及びモリブデンが固溶された酸化チタン粒子分散液の調製>
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。H22/(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。
(4) Preparation of Titanium Oxide Particle Dispersion Liquid [Preparation Example 1-1]
<Preparation of titanium oxide particle dispersion liquid in which tin and molybdenum are dissolved>
Tin (IV) chloride was added and dissolved in a 36% by mass aqueous solution of titanium (IV) chloride so that the Ti / Sn (molar ratio) was 20, and this was diluted 10-fold with pure water and then 10% by mass. Ammonia water was gradually added to neutralize and hydrolyze the mixture to obtain a tin-containing titanium hydroxide precipitate. The pH at this time was 8. The obtained precipitate was deionized by repeating addition of pure water and decantation. Molybdenum (VI) acid is added to the tin-containing titanium hydroxide precipitate after this deionization treatment so that the Ti / Mo (molar ratio) is 250 with respect to the Ti component in the titanium (IV) chloride aqueous solution. Sodium was added. Add 35% by mass hydrogen peroxide solution so that H 2 O 2 / (Ti + Sn + Mo) (molar ratio) is 10, and then stir at 60 ° C. for 2 hours to fully react, and contain orange transparent tin and molybdenum. A peroxotitanic acid solution (1a) was obtained.

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粒子(1A)の分散液(酸化チタン濃度1.2質量%、pH11)を得た。酸化チタン粒子(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。 400 mL of tin and molybdenum-containing peroxotitanic acid solution (1a) was charged into an autoclave having a volume of 500 mL, and this was hydrothermally treated for 90 minutes under the condition of 150 ° C., and then pure water was added to adjust the concentration. A dispersion liquid (titanium oxide concentration 1.2% by mass, pH 11) of titanium oxide particles (1A) in which tin and molybdenum were dissolved was obtained. When the powder X-ray diffraction measurement of the titanium oxide particles (1A) was performed, it was found that the observed peak was only that of rutile-type titanium oxide, and that tin and molybdenum were solidly dissolved in titanium oxide.

[調製例1−2]
<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1−1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粒子(1B)の分散液(酸化チタン濃度1.2質量%、pH10)を得た。酸化チタン粒子(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。
[Preparation Example 1-2]
<Preparation of titanium oxide particle dispersion liquid in which tin, molybdenum and tungsten are dissolved>
Tin chloride (IV) is added so that the Ti / Sn (molar ratio) is 10, and molybdenum (IV) is added to the tin-containing titanium hydroxide precipitate after deionization so that the Ti / Mo (molar ratio) is 100. The same as in Preparation Example 1-1 except that sodium tungsten (VI) was added so that the ratio of sodium VI) to Ti / W (molar ratio) was 250 and the hydrothermal treatment time was set to 120 minutes. , A dispersion of titanium oxide particles (1B) in which tin, molybdenum and tungsten were solid-dissolved (titanium oxide concentration 1.2% by mass, pH 10) was obtained. When the powder X-ray diffraction measurement of the titanium oxide particles (1B) was performed, it was found that the observed peak was only that of rutile-type titanium oxide, and that tin, molybdenum and tungsten were dissolved in titanium oxide. ..

[調製例1−3]
<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、H22/(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。
[Preparation Example 1-3]
<Preparation of titanium oxide particle dispersion liquid in which tin, molybdenum and vanadium are dissolved>
Tin (IV) chloride was added and dissolved in a 36 mass% titanium (IV) chloride aqueous solution so that the Ti / Sn (molar ratio) was 33, and this was diluted 10-fold with pure water and then added to this aqueous solution. , 10% by mass of aqueous ammonia in which sodium vanadine (V) was added and dissolved so that the Ti / V (molar ratio) was 2,000 with respect to the Ti component in the titanium (IV) chloride aqueous solution was gradually added. By adding, neutralizing and hydrolyzing, a precipitate of titanium hydroxide containing tin and vanadium was obtained. The pH at this time was 8. The obtained precipitate was deionized by repeating addition of pure water and decantation. After this deionization treatment, sodium molybdenum (VI) is added to the titanium hydroxide precipitate containing tin and vanadium so that the Ti / Mo (molar ratio) is 500, and then H 2 O 2 / ( A 35% by mass hydrogen peroxide solution was added so that Ti + Sn + Mo + V) (molar ratio) was 10, and then the mixture was stirred at 50 ° C. for 3 hours to cause a sufficient reaction. (1c) was obtained.

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粒子(1C)の分散液(酸化チタン濃度1.2質量%、pH10)を得た。酸化チタン粒子(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。 400 mL of a peroxotitanic acid solution (1c) containing tin, molybdenum and vanadium is charged in an autoclave having a volume of 500 mL, and this is hydrothermally treated for 60 minutes under the condition of 160 ° C., and then pure water is added to adjust the concentration. A dispersion of titanium oxide particles (1C) in which tin, molybdenum and vanadium were dissolved (titanium oxide concentration 1.2% by mass, pH 10) was obtained. When powder X-ray diffraction measurement of titanium oxide particles (1C) was performed, the observed peaks were those of anatase-type titanium oxide and rutile-type titanium oxide, and tin, molybdenum and vanadium were dissolved in titanium oxide. It turned out.

[調製例1−4]
<スズ及びモリブデンが固溶された酸化チタン粒子分散液の調製>
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。H22/(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。
[Preparation Example 1-4]
<Preparation of titanium oxide particle dispersion liquid in which tin and molybdenum are dissolved>
Tin (IV) chloride was added and dissolved in a 36% by mass aqueous solution of titanium (IV) chloride so that Ti / Sn (molar ratio) was 20, and this was diluted 10-fold with pure water and then 10% by mass. Ammonia water was gradually added to neutralize and hydrolyze the mixture to obtain a tin-containing titanium hydroxide precipitate. The pH at this time was 8. The obtained precipitate was deionized by repeating addition of pure water and decantation. Molybdenum (VI) acid is added to the tin-containing titanium hydroxide precipitate after this deionization treatment so that the Ti / Mo (molar ratio) is 50 with respect to the Ti component in the titanium (IV) chloride aqueous solution. Sodium was added. Add 35% by mass hydrogen peroxide solution so that H 2 O 2 / (Ti + Sn + Mo) (molar ratio) is 12, and then stir at 60 ° C. for 2 hours to fully react, and contain orange transparent tin and molybdenum. A peroxotitanic acid solution (1d) was obtained.

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(d)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粒子(1D)の分散液(酸化チタン濃度1.2質量%、pH11)を得た。酸化チタン粒子(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。 400 mL of tin and molybdenum-containing peroxotitanic acid solution (d) was charged into an autoclave having a volume of 500 mL, and this was hydrothermally treated for 90 minutes under the condition of 150 ° C., and then pure water was added to adjust the concentration. A dispersion liquid (titanium oxide concentration 1.2% by mass, pH 11) of titanium oxide particles (1D) in which tin and molybdenum were dissolved was obtained. When the powder X-ray diffraction measurement of the titanium oxide particles (1D) was performed, it was found that the observed peak was only that of rutile-type titanium oxide, and that tin and molybdenum were solidly dissolved in titanium oxide.

[調製例1−5]
<スズ及びタングステンが固溶された酸化チタン粒子分散液の調製>
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1−1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粒子(1E)の分散液(酸化チタン濃度1.2質量%、pH10)を得た。酸化チタン粒子(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。
[Preparation Example 1-5]
<Preparation of titanium oxide particle dispersion liquid in which tin and tungsten are dissolved>
Tin (IV) chloride so that the Ti / Sn (molar ratio) is 50, and tungsten (the molar ratio) to the tin-containing titanium hydroxide precipitate after deionization so that the Ti / W (molar ratio) is 33. A dispersion liquid (titanium oxide concentration 1.2% by mass, pH 10) of titanium oxide particles (1E) in which tin and tungsten were solid-dissolved was prepared in the same manner as in Preparation Example 1-1 except that sodium VI) sodium acid was added. Obtained. When powder X-ray diffraction measurement of titanium oxide particles (1E) was performed, the observed peaks were only those of anatase type titanium oxide and rutile type titanium oxide, and tin and tungsten were solidly dissolved in titanium oxide. I found out.

[調製例1−6]
<スズが固溶された酸化チタン粒子分散液の調製>
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1−1と同様にして、スズが固溶された酸化チタン粒子(1F)の分散液(酸化チタン濃度1.2質量%、pH10)を得た。酸化チタン粒子(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。
[Preparation Example 1-6]
<Preparation of titanium oxide particle dispersion liquid in which tin is dissolved>
A dispersion of titanium oxide particles (1F) in which tin was dissolved in a solid solution (titanium oxide concentration 1.2% by mass, pH 10) in the same manner as in Preparation Example 1-1 except that sodium molybdenum (VI) was not added. ) Was obtained. When the powder X-ray diffraction measurement of the titanium oxide particles (1F) was performed, it was found that the observed peak was only that of rutile-type titanium oxide, and that tin was dissolved in titanium oxide.

[調製例1−7]
<モリブデンが固溶された酸化チタン粒子分散液の調製>
塩化スズ(IV)を添加しなかったこと以外は調製例1−1と同様にして、モリブデンが固溶された酸化チタン粒子(1G)の分散液(酸化チタン濃度1.2質量%、pH10)を得た。酸化チタン粒子(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。
[Preparation Example 1-7]
<Preparation of titanium oxide particle dispersion liquid in which molybdenum is dissolved>
A dispersion liquid of titanium oxide particles (1G) in which molybdenum was dissolved (titanium oxide concentration 1.2% by mass, pH 10) in the same manner as in Preparation Example 1-1 except that tin (IV) chloride was not added. Got When powder X-ray diffraction measurement of titanium oxide particles (1G) was performed, it was found that the observed peak was only that of anatase-type titanium oxide, and molybdenum was dissolved in titanium oxide.

[調製例1−8]
<タングステンが固溶された酸化チタン粒子分散液の調製>
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1−5と同様にして、タングステンが固溶された酸化チタン粒子(1H)の分散液(酸化チタン濃度1.2質量%、pH10)を得た。酸化チタン粒子(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。
[Preparation Example 1-8]
<Preparation of titanium oxide particle dispersion liquid in which tungsten is dissolved>
Prepared except that tin (IV) chloride was not added and sodium tungsten (VI) was added to the titanium hydroxide precipitate after deionization so that the Ti / W (molar ratio) was 100. In the same manner as in Example 1-5, a dispersion of titanium oxide particles (1H) in which tungsten was dissolved (titanium oxide concentration 1.2% by mass, pH 10) was obtained. When the powder X-ray diffraction measurement of the titanium oxide particles (1H) was performed, it was found that the observed peak was only that of the anatase type titanium oxide, and that tungsten was dissolved in titanium oxide.

[調製例1−9]
<酸化チタン粒子分散液の調製>
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H22/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。
[Preparation Example 1-9]
<Preparation of titanium oxide particle dispersion>
A 36% by mass titanium (IV) chloride aqueous solution is diluted 10-fold with pure water, and then 10% by mass of aqueous ammonia is gradually added for neutralization and hydrolysis to obtain a titanium hydroxide precipitate. rice field. The pH at this time was 8.5. The obtained precipitate was deionized by repeating addition of pure water and decantation. After this deionization treatment, 35% by mass hydrogen peroxide solution was added to the titanium hydroxide precipitate so that H 2 O 2 / Ti (molar ratio) was 8, and then the mixture was sufficiently stirred at 60 ° C. for 2 hours. To obtain a transparent orange peroxotitanic acid solution (1i).

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、酸化チタン粒子(1I)の分散液(酸化チタン濃度1.2質量%、pH11)を得た。酸化チタン粒子(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。 Titanium oxide particles (titanium oxide particles (1i)) were prepared by charging 400 mL of a peroxotitanic acid solution (1i) into an autoclave having a volume of 500 mL, hydrothermally treating the solution (1i) at 130 ° C. for 90 minutes, and then adding pure water to adjust the concentration. A dispersion of 1I) (titanium oxide concentration 1.2% by mass, pH 11) was obtained. When the powder X-ray diffraction measurement of the titanium oxide particles (1I) was performed, the observed peak was only that of the anatase type titanium oxide.

[調製例1−10]
<鉄及びケイ素が固溶された酸化チタン粒子分散液の調製>
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20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7.5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、H22/(Ti+Fe+Si)(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、橙色透明の鉄及びケイ素を含有するペルオキソチタン酸溶液(1l)を得た。
[Preparation Example 1-10]
<Preparation of titanium oxide particle dispersion liquid in which iron and silicon are dissolved>
Iron (III) chloride was added to a 36 mass% titanium (IV) chloride aqueous solution so that the Ti / Fe (molar ratio) was 20, and this was diluted 10-fold with pure water. 10% by mass of aqueous ammonia to which sodium silicate was added and dissolved so that the Ti / Si (molar ratio) was 7.5 with respect to the Ti component in the titanium (IV) chloride aqueous solution was gradually added to neutralize. , A precipitate of titanium hydroxide containing iron and silicon was obtained by hydrolysis. The pH at this time was 8. The obtained precipitate was deionized by repeating addition of pure water and decantation. To the iron and silicon-containing titanium hydroxide precipitate after the deionization treatment , 35% by mass hydrogen peroxide solution was added so that H 2 O 2 / (Ti + Fe + Si) (molar ratio) was 15, and then 50. The mixture was stirred at ° C. for 2 hours and reacted sufficiently to obtain a peroxotitanic acid solution (1 l) containing orange-transparent iron and silicon.

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(1l)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、鉄及びケイ素が固溶された酸化チタン粒子(1L)の分散液(酸化チタン濃度1.2質量%、pH11)を得た。酸化チタン粒子(1L)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。 400 mL of an iron and silicon-containing peroxotitanic acid solution (1 l) was charged into an autoclave having a volume of 500 mL, and this was hydrothermally treated for 120 minutes under the condition of 130 ° C., and then pure water was added to adjust the concentration. A dispersion liquid (titanium oxide concentration 1.2% by mass, pH 11) of titanium oxide particles (1 L) in which iron and silicon were solid-solved was obtained. When the powder X-ray diffraction measurement of the titanium oxide particles (1 L) was carried out, it was found that the observed peak was only that of the anatase type titanium oxide, and iron and silicon were solidly dissolved in the titanium oxide.

表1に、各調製例で調製した酸化チタン粒子の原料比、水熱処理条件、分散粒子径(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。 Table 1 summarizes the raw material ratios of titanium oxide particles prepared in each preparation example, hydrothermal treatment conditions, and dispersed particle diameters (D 50 , D 90 ). The dispersed particle size was measured by a dynamic light scattering method using laser light (ELSZ-2000ZS (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.).

Figure 2021175697
Figure 2021175697

(5)鉄成分及びケイ素成分の溶液または分散液の調製
[調製例2−1]
<硫酸鉄及び活性珪酸の水溶液の調製>
純水100gにJIS3号珪酸ソーダ(SiO2換算29.1質量%)を0.34g溶解して得た珪酸ソーダ水溶液に強酸性陽イオン交換樹脂(アンバージェット1024H、オルガノ(株)製)を添加して撹拌したあと、イオン交換樹脂をろ別することで活性珪酸水溶液を得た。この活性珪酸水溶液に硫酸第二鉄を0.13g添加することで、pH2.6の硫酸鉄及び活性珪酸の水溶液(2A)を得た。
(5) Preparation of solution or dispersion of iron component and silicon component [Preparation Example 2-1]
<Preparation of aqueous solution of iron sulfate and active silicic acid>
A strongly acidic cation exchange resin (Amberjet 1024H, manufactured by Organo Co., Ltd.) was added to an aqueous solution of sodium silicate obtained by dissolving 0.34 g of JIS No. 3 sodium silicate ( 29.1% by mass in terms of SiO 2) in 100 g of pure water. After stirring, the ion exchange resin was filtered off to obtain an active silicic acid aqueous solution. By adding 0.13 g of ferric sulfate to this active silicic acid aqueous solution, an aqueous solution (2A) of iron sulfate and active silicic acid having a pH of 2.6 was obtained.

[調製例2−2]
<硫酸鉄及び活性珪酸の水溶液の調製>
純水100gにJIS3号珪酸ソーダ(SiO2換算)を3.43g溶解して得た珪酸ソーダ水溶液に強酸性陽イオン交換樹脂(アンバージェット1024H、オルガノ(株)製)添加して撹拌したあと、イオン交換樹脂をろ別することで活性珪酸水溶液を得た。この活性珪酸水溶液に硫酸第二鉄を0.50g添加することで、pH1.9の硫酸鉄及び活性珪酸の水溶液(2B)を得た。
[Preparation Example 2-2]
<Preparation of aqueous solution of iron sulfate and active silicic acid>
A strongly acidic cation exchange resin (Amberjet 1024H, manufactured by Organo Co., Ltd.) was added to an aqueous solution of sodium silicate obtained by dissolving 3.43 g of JIS No. 3 sodium silicate ( converted to SiO 2) in 100 g of pure water, and the mixture was stirred. An aqueous solution of active silicic acid was obtained by filtering the ion exchange resin. By adding 0.50 g of ferric sulfate to this active silicic acid aqueous solution, an aqueous solution (2B) of iron sulfate and active silicic acid having a pH of 1.9 was obtained.

[調製例2−3]
<硫酸鉄及び活性珪酸の水溶液の調製>
純水100gにJIS3号珪酸ソーダ(SiO2換算)を0.034g溶解して得た珪酸ソーダ水溶液に強酸性陽イオン交換樹脂(アンバージェット1024H、オルガノ(株)製)添加して撹拌したあと、イオン交換樹脂をろ別することで活性珪酸水溶液を得た。この活性珪酸水溶液に硫酸第二鉄を0.025g添加することで、pH3.1の硫酸鉄及び活性珪酸の水溶液(2C)を得た。
[Preparation Example 2-3]
<Preparation of aqueous solution of iron sulfate and active silicic acid>
A strongly acidic cation exchange resin (Amberjet 1024H, manufactured by Organo Co., Ltd.) was added to an aqueous solution of sodium silicate obtained by dissolving 0.034 g of JIS No. 3 sodium silicate ( converted to SiO 2) in 100 g of pure water, and the mixture was stirred. An aqueous solution of active silicic acid was obtained by filtering the ion exchange resin. By adding 0.025 g of ferric sulfate to this active silicic acid aqueous solution, an aqueous solution (2C) of iron sulfate and active silicic acid having a pH of 3.1 was obtained.

[調製例2−4]
<硫酸鉄、活性珪酸及びモリブデン酸の水溶液の調製>
調製例2−1で得られた硫酸鉄及び活性珪酸の水溶液にモリブデン(VI)酸ナトリウム二水和物を0.34g添加することで、pH2.5の硫酸鉄、活性珪酸及びモリブデン酸の水溶液(2D)を得た。
[Preparation Example 2-4]
<Preparation of aqueous solutions of iron sulfate, active silicic acid and molybdic acid>
By adding 0.34 g of sodium molybdenum (VI) dihydrate to the aqueous solution of iron sulfate and active silicic acid obtained in Preparation Example 2-1, an aqueous solution of iron sulfate, active silicic acid and molybdic acid having a pH of 2.5 was added. (2D) was obtained.

[調製例2−5]
<硫酸鉄、活性珪酸及びタングステン酸の水溶液の調製>
調製例2−1で得られた硫酸鉄及び活性珪酸の水溶液にタングステン(VI)酸ナトリウム二水和物を0.071g添加することで、pH2.6の硫酸鉄、活性珪酸及びタングステン酸の水溶液(2E)を得た。
[Preparation Example 2-5]
<Preparation of aqueous solutions of iron sulfate, active silicic acid and tungstic acid>
By adding 0.071 g of sodium tungstic acid dihydrate to the aqueous solution of iron sulfate and active silicic acid obtained in Preparation Example 2-1, an aqueous solution of iron sulfate, active silicic acid and tungstic acid having a pH of 2.6 was added. (2E) was obtained.

[調製例2−6]
<硫酸鉄、活性珪酸及びバナジン酸の水溶液の調製>
調製例2−1で得られた硫酸鉄及び活性珪酸の水溶液にバナジン(V)酸ナトリウムを0.020g添加することで、pH2.6の硫酸鉄、活性珪酸及びバナジン酸の水溶液(2F)を得た。
[Preparation Example 2-6]
<Preparation of aqueous solutions of iron sulfate, active silicic acid and vanadate>
By adding 0.020 g of sodium vanazine (V) to the aqueous solution of iron sulfate and active silicic acid obtained in Preparation Example 2-1 to obtain an aqueous solution (2F) of iron sulfate, active silicic acid and vanadic acid having a pH of 2.6. Obtained.

[調製例2−7]
<硫酸鉄水溶液の調製>
純水100gに硫酸第二鉄を0.50g添加することでpH1.8の硫酸鉄水溶液(2G)を得た。
[Preparation Example 2-7]
<Preparation of iron sulfate aqueous solution>
By adding 0.50 g of ferric sulfate to 100 g of pure water, an iron sulfate aqueous solution (2 G) having a pH of 1.8 was obtained.

[調製例2−8]
<活性珪酸水溶液の調製>
調製例2−1で硫酸鉄水溶液を添加しなかったこと以外は同様にしてpH3.8の活性珪酸水溶液(2H)を得た。
[Preparation Example 2-8]
<Preparation of active silicic acid aqueous solution>
An active silicic acid aqueous solution (2H) having a pH of 3.8 was obtained in the same manner except that the iron sulfate aqueous solution was not added in Preparation Example 2-1.

(7)酸化チタン粒子分散液の調製
[実施例1]
酸化チタン粒子(1A)の分散液に硫酸鉄及び活性珪酸の水溶液(2A)をTi/Feが200、Ti/Siが75となるように25℃で10分間、撹拌機で混合したあと、固形分濃度を純水で1質量%に調整して、pH10の酸化チタン粒子分散液(E−1)を得た。
(7) Preparation of Titanium Oxide Particle Dispersion Liquid [Example 1]
An aqueous solution of iron sulfate and active silicic acid (2A) is mixed with a dispersion of titanium oxide particles (1A) at 25 ° C. for 10 minutes at 25 ° C. so that Ti / Fe is 200 and Ti / Si is 75, and then solid. The fractional concentration was adjusted to 1% by mass with pure water to obtain a titanium oxide particle dispersion (E-1) having a pH of 10.

[実施例2]
酸化チタン粒子(1B)の分散液に硫酸鉄及び活性珪酸の水溶液(2B)をTi/Feが50、Ti/Siが8となるように25℃で10分間、撹拌機で混合したあと、固形分濃度を純水で1質量%に調整して、pH9の酸化チタン粒子分散液(E−2)を得た。
[Example 2]
An aqueous solution of iron sulfate and active silicic acid (2B) is mixed with a dispersion of titanium oxide particles (1B) at 25 ° C. for 10 minutes at 25 ° C. so that Ti / Fe is 50 and Ti / Si is 8, and then solid. The fractional concentration was adjusted to 1% by mass with pure water to obtain a titanium oxide particle dispersion (E-2) having a pH of 9.

[実施例3]
酸化チタン粒子(1C)の分散液に硫酸鉄及び活性珪酸の水溶液(2C)をTi/Feが1,000、Ti/Siが752となるように25℃で10分間、撹拌機で混合したあと、固形分濃度を純水で1質量%に調整して、pH10の酸化チタン粒子分散液(E−3)を得た。
[Example 3]
After mixing an aqueous solution of iron sulfate and active silicic acid (2C) in a dispersion of titanium oxide particles (1C) with a stirrer at 25 ° C. for 10 minutes so that Ti / Fe is 1,000 and Ti / Si is 752. The solid content concentration was adjusted to 1% by mass with pure water to obtain a titanium oxide particle dispersion (E-3) having a pH of 10.

[実施例4]
酸化チタン粒子(1A)の分散液に硫酸鉄、活性珪酸及びモリブデン酸の水溶液(2D)をTi/Feが200、Ti/Siが75、Ti/Moが90となるように25℃で10分間、撹拌機で混合したあと、固形分濃度を純水で1質量%に調整して、pH10の酸化チタン粒子分散液(E−4)を得た。
[Example 4]
An aqueous solution (2D) of iron sulfate, active silicic acid and molybdenum acid is added to a dispersion of titanium oxide particles (1A) at 25 ° C. for 10 minutes so that Ti / Fe is 200, Ti / Si is 75 and Ti / Mo is 90. After mixing with a stirrer, the solid content concentration was adjusted to 1% by mass with pure water to obtain a titanium oxide particle dispersion (E-4) having a pH of 10.

[実施例5]
酸化チタン粒子(1A)の分散液に硫酸鉄、活性珪酸及びタングステン酸の水溶液(2E)をTi/Feが200、Ti/Siが75、Ti/Wが360となるように25℃で10分間、撹拌機で混合したあと、固形分濃度を純水で1質量%に調整して、pH10の酸化チタン粒子分散液(E−5)を得た。
[Example 5]
An aqueous solution (2E) of iron sulfate, active silicic acid and tungsten acid is added to a dispersion of titanium oxide particles (1A) at 25 ° C. for 10 minutes so that Ti / Fe is 200, Ti / Si is 75 and Ti / W is 360. After mixing with a stirrer, the solid content concentration was adjusted to 1% by mass with pure water to obtain a titanium oxide particle dispersion (E-5) having a pH of 10.

[実施例6]
酸化チタン粒子(1A)の分散液に硫酸鉄、活性珪酸及びバナジン酸の水溶液(2F)をTi/Feが200、Ti/Siが75、Ti/Vが1,802となるように25℃で10分間、撹拌機で混合したあと、固形分濃度を純水で1質量%に調整して、pH10の酸化チタン粒子分散液(E−6)を得た。
[Example 6]
An aqueous solution (2F) of iron sulfate, active silicic acid and vanadic acid is added to the dispersion of titanium oxide particles (1A) at 25 ° C. so that Ti / Fe is 200, Ti / Si is 75 and Ti / V is 1,802. After mixing with a stirrer for 10 minutes, the solid content concentration was adjusted to 1% by mass with pure water to obtain a titanium oxide particle dispersion (E-6) having a pH of 10.

[実施例7]
酸化チタン粒子(1D)の分散液に硫酸鉄及び活性珪酸の水溶液(2A)をTi/Feが200、Ti/Siが75となるように25℃で10分間、撹拌機で混合したあと、固形分濃度を純水で1質量%に調整して、pH10の酸化チタン粒子分散液(E−7)を得た。
[Example 7]
An aqueous solution of iron sulfate and active silicic acid (2A) is mixed with a dispersion of titanium oxide particles (1D) at 25 ° C. for 10 minutes at 25 ° C. so that Ti / Fe is 200 and Ti / Si is 75, and then solid. The fractional concentration was adjusted to 1% by mass with pure water to obtain a titanium oxide particle dispersion (E-7) having a pH of 10.

[実施例8]
酸化チタン粒子(1E)の分散液に硫酸鉄及び活性珪酸の水溶液(2A)をTi/Feが200、Ti/Siが75となるように25℃で10分間、撹拌機で混合したあと、固形分濃度を純水で1質量%に調整して、pH10の酸化チタン粒子分散液(E−8)を得た。
[Example 8]
An aqueous solution of iron sulfate and active silicic acid (2A) is mixed with a dispersion of titanium oxide particles (1E) at 25 ° C. for 10 minutes at 25 ° C. so that Ti / Fe is 200 and Ti / Si is 75, and then solid. The fractional concentration was adjusted to 1% by mass with pure water to obtain a titanium oxide particle dispersion (E-8) having a pH of 10.

[実施例9]
酸化チタン粒子分散液(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、25℃で10分間、撹拌機で混合することで、バインダーを含有する酸化チタン粒子分散液(E−9)を得た。
[Example 9]
Tio 2 / SiO 2 (mass ratio) is added to the titanium oxide particle dispersion (E-1) with a silicon compound (silica) binder (colloidal silica, trade name: Snowtex 20, manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd.). The mixture was added so as to be 1.5 and mixed at 25 ° C. for 10 minutes with a stirrer to obtain a titanium oxide particle dispersion (E-9) containing a binder.

[比較例1]
酸化チタン粒子(1F)の分散液に硫酸鉄及び活性珪酸の水溶液(2A)をTi/Feが200、Ti/Siが75となるように25℃で10分間、撹拌機で混合したあと、固形分濃度を純水で1質量%に調整して、pH10の酸化チタン粒子分散液(C−1)を得た。
[Comparative Example 1]
An aqueous solution of iron sulfate and active silicic acid (2A) is mixed with a dispersion of titanium oxide particles (1F) at 25 ° C. for 10 minutes at 25 ° C. so that Ti / Fe is 200 and Ti / Si is 75, and then solid. The fractional concentration was adjusted to 1% by mass with pure water to obtain a titanium oxide particle dispersion (C-1) having a pH of 10.

[比較例2]
酸化チタン粒子(1G)の分散液に硫酸鉄及び活性珪酸の水溶液(2B)をTi/Feが50、Ti/Siが8となるように25℃で10分間、撹拌機で混合したあと、固形分濃度を純水で1質量%に調整して、pH10の酸化チタン粒子分散液(C−2)を得た。
[Comparative Example 2]
An aqueous solution of iron sulfate and active silicic acid (2B) is mixed with a dispersion of titanium oxide particles (1G) at 25 ° C. for 10 minutes at 25 ° C. so that Ti / Fe is 50 and Ti / Si is 8, and then solid. The fractional concentration was adjusted to 1% by mass with pure water to obtain a titanium oxide particle dispersion (C-2) having a pH of 10.

[比較例3]
酸化チタン粒子(1H)の分散液に硫酸鉄及び活性珪酸の水溶液(2C)をTi/Feが100、Ti/Siが752となるように25℃で10分間、撹拌機で混合したあと、固形分濃度を純水で1質量%に調整して、pH10の酸化チタン粒子分散液(C−3)を得た。
[Comparative Example 3]
An aqueous solution of iron sulfate and active silicic acid (2C) is mixed with a dispersion of titanium oxide particles (1H) at 25 ° C. for 10 minutes at 25 ° C. so that Ti / Fe is 100 and Ti / Si is 752, and then solid. The fractional concentration was adjusted to 1% by mass with pure water to obtain a titanium oxide particle dispersion (C-3) having a pH of 10.

[比較例4]
酸化チタン粒子(1I)の分散液に硫酸鉄及び活性珪酸の水溶液(2A)をTi/Feが200、Ti/Siが75となるように25℃で10分間、撹拌機で混合したあと、固形分濃度を純水で1質量%に調整して、pH10の酸化チタン粒子分散液(C−4)を得た。
[Comparative Example 4]
An aqueous solution of iron sulfate and active silicic acid (2A) is mixed with a dispersion of titanium oxide particles (1I) at 25 ° C. for 10 minutes at 25 ° C. so that Ti / Fe is 200 and Ti / Si is 75, and then solid. The fractional concentration was adjusted to 1% by mass with pure water to obtain a titanium oxide particle dispersion (C-4) having a pH of 10.

[比較例5]
酸化チタン粒子(1A)の分散液に酸化チタン粒子(1J)の分散液を、Ti/Feが200、Ti/Siが75となるように25℃で10分間、撹拌機で混合したあと、固形分濃度を純水で1質量%に調整して、pH10の酸化チタン粒子分散液(C−5)を得た。
[Comparative Example 5]
A dispersion of titanium oxide particles (1J) is mixed with a dispersion of titanium oxide particles (1A) at 25 ° C. for 10 minutes so that Ti / Fe is 200 and Ti / Si is 75, and then solid. The minute concentration was adjusted to 1% by mass with pure water to obtain a titanium oxide particle dispersion (C-5) having a pH of 10.

[比較例6]
酸化チタン粒子(1A)の分散液に硫酸鉄の水溶液(2G)をTi/Feが50となるように25℃で10分間、撹拌機で混合したあと、固形分濃度を純水で1質量%に調整して、pH10の酸化チタン粒子分散液(C−6)を得た。硫酸鉄の添加によって酸化チタン粒子は凝集・沈殿した。また、酸化チタン粒子分散液(C−6)を孔径1μmのPP製フィルターでろ過したところ、フィルター上に褐色の鉄成分がろ別されたことから、鉄成分も凝集していることが分かった。
[Comparative Example 6]
After mixing an aqueous solution of iron sulfate (2G) with a dispersion of titanium oxide particles (1A) at 25 ° C. for 10 minutes with a stirrer so that Ti / Fe becomes 50, the solid content concentration is 1% by mass with pure water. To obtain a titanium oxide particle dispersion (C-6) having a pH of 10. Titanium oxide particles aggregated and precipitated by the addition of iron sulfate. Further, when the titanium oxide particle dispersion liquid (C-6) was filtered through a PP filter having a pore size of 1 μm, the brown iron component was filtered off on the filter, and it was found that the iron component was also aggregated. ..

[比較例7]
酸化チタン粒子(1A)の分散液に活性珪酸の水溶液(2H)をTi/Siが75となるように25℃で10分間、撹拌機で混合したあと、固形分濃度を純水で1質量%に調整して、pH10の酸化チタン粒子分散液(C−7)を得た。
[Comparative Example 7]
After mixing an aqueous solution of active silicic acid (2H) with a dispersion of titanium oxide particles (1A) at 25 ° C. for 10 minutes with a stirrer so that Ti / Si becomes 75, the solid content concentration is 1% by mass with pure water. To obtain a titanium oxide particle dispersion (C-7) having a pH of 10.

[比較例8]
酸化チタン粒子(1A)の分散液の固形分濃度を純水で1質量%に調整して、pH10の酸化チタン粒子分散液(C−8)を得た。
[Comparative Example 8]
The solid content concentration of the dispersion liquid of titanium oxide particles (1A) was adjusted to 1% by mass with pure water to obtain a titanium oxide particle dispersion liquid (C-8) having a pH of 10.

[比較例9]
前記酸化チタン粒子分散液(C−8)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、25℃で10分間、撹拌機で混合することで、バインダーを含有する酸化チタン粒子分散液(C−9)を得た。
[Comparative Example 9]
A silicon compound-based (silica-based) binder (colloidal silica, trade name: Snowtex 20, manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd.) is added to the titanium oxide particle dispersion (C-8) in TiO 2 / SiO 2 (mass ratio). Was added so as to be 1.5, and the mixture was mixed with a stirrer at 25 ° C. for 10 minutes to obtain a titanium oxide particle dispersion (C-9) containing a binder.

(8)光触媒薄膜を有するサンプル部材の作製
上記実施例又は比較例で調製した各酸化チタン粒子分散液を、#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。
(8) Preparation of Sample Member with Photocatalytic Thin Film Each titanium oxide particle dispersion prepared in the above Example or Comparative Example is subjected to a photocatalyst containing 20 mg of photocatalytic titanium oxide particles in an A4 size PET film by a # 7 wire bar coater. The film was coated to form a thin film (thickness of about 80 nm) and dried in an oven set at 80 ° C. for 1 hour to obtain a sample member for evaluating acetaldehyde gas decomposition performance.

[可視光照射下での光触媒性能試験]
実施例及び比較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2及び表3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24時間後の当該濃度を表示した。
[Photocatalyst performance test under visible light irradiation]
The sample members having the photocatalytic thin films of Examples and Comparative Examples were subjected to an acetaldehyde decomposition test under visible light irradiation by an LED. The evaluation was based on the time required to reduce the initial concentration of acetaldehyde from 5 ppm to 1 ppm.
If it is not reduced to 1 ppm within 24 hours, "-" is displayed in the "Time required to decompose to 1 ppm" column in Tables 2 and 3, and "Concentration after 24 hours" is displayed. The concentration after 24 hours is displayed in the column.

表2には酸化チタン粒子と添加金属成分の種類、酸化チタン中のTiに対する添加金属成分中の金属のモル比、分散粒子径(D50、D90)、可視光照射下での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。 Table 2 shows the types of titanium oxide particles and added metal components, the molar ratio of the metal in the added metal components to Ti in titanium oxide, the dispersed particle size (D 50 , D 90 ), and acetaldehyde gas decomposition under visible light irradiation. The test results are summarized. The dispersed particle size was measured by a dynamic light scattering method using laser light (ELSZ-2000ZS (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.).

Figure 2021175697
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実施例1〜8と比較例1〜4の結果から分かるように、スズ成分及び可視光活性を高める遷移金属成分の両方が固溶された酸化チタン粒子を使用することにより、スズ成分及び可視光活性を高める遷移金属成分のどちらか一方、あるいは両方とも固溶されていない酸化チタンを使用した場合よりも可視光照射下での光触媒活性が高いことが分かった。 As can be seen from the results of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4, by using titanium oxide particles in which both the tin component and the transition metal component that enhances visible light activity are solid-dissolved, the tin component and visible light are used. It was found that the photocatalytic activity under visible light irradiation was higher than that in the case of using titanium oxide in which either one or both of the transition metal components that enhance the activity were not solid-dissolved.

実施例1と比較例5の結果から分かるように、表面に鉄成分及びケイ素成分(2A)を付着させた酸化チタン粒子(1A)を使用することにより、鉄成分及びケイ素成分を固溶した酸化チタン粒子(1J)を酸化チタン粒子(1A)に混合して使用した場合よりも可視光照射下での光触媒活性が高いことが分かった。 As can be seen from the results of Example 1 and Comparative Example 5, by using titanium oxide particles (1A) in which the iron component and the silicon component (2A) are adhered to the surface, the iron component and the silicon component are dissolved and oxidized. It was found that the photocatalytic activity under visible light irradiation was higher than that when the titanium particles (1J) were mixed with the titanium oxide particles (1A) and used.

実施例1と比較例6の結果から分かるように、酸化チタン粒子(1A)に鉄成分を添加する際、ケイ素成分と共に添加することで酸化チタン粒子及び鉄成分の凝集・沈殿を抑制できることが分かった。 As can be seen from the results of Example 1 and Comparative Example 6, when the iron component is added to the titanium oxide particles (1A), it is found that the aggregation / precipitation of the titanium oxide particles and the iron component can be suppressed by adding the iron component together with the silicon component. rice field.

実施例1と比較例7、8の結果から分かるように、酸化チタン粒子(1A)に対して鉄成分及びケイ素成分の両方を添加することにより、ケイ素成分のみ、あるいは両方とも添加しない場合よりも可視光照射下での光触媒活性が高いことが分かった。 As can be seen from the results of Example 1 and Comparative Examples 7 and 8, by adding both the iron component and the silicon component to the titanium oxide particles (1A), as compared with the case where only the silicon component or not both are added. It was found that the photocatalytic activity under visible light irradiation was high.

また、実施例1、9と比較例8、9の結果から分かるように、バインダーを含む光触媒薄膜においても同様に、表面に鉄成分及びケイ素成分(2A)を付着させた酸化チタン粒子を用いることで可視光照射下での光触媒活性の高い光触媒薄膜が得られることが分かった。 Further, as can be seen from the results of Examples 1 and 9 and Comparative Examples 8 and 9, titanium oxide particles having an iron component and a silicon component (2A) adhered to the surface thereof are similarly used in the photocatalyst thin film containing a binder. It was found that a photocatalytic thin film having high photocatalytic activity under visible light irradiation can be obtained.

以上より、本発明の表面に鉄成分及びケイ素成分が付着した、スズ成分及び可視光活性を高める遷移金属成分が固溶された酸化チタン粒子の光触媒性能が優れることが確認された。 From the above, it was confirmed that the photocatalytic performance of the titanium oxide particles in which the iron component and the silicon component are attached to the surface of the present invention and the tin component and the transition metal component that enhances the visible light activity are solid-dissolved is excellent.

[UV照射下での光触媒性能試験]
実施例1、実施例9、比較例8及び比較例9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。
[Photocatalyst performance test under UV irradiation]
The sample members having the photocatalytic thin films of Example 1, Example 9, Comparative Example 8 and Comparative Example 9 were subjected to an acetaldehyde decomposition test under irradiation with a UV fluorescent lamp. The evaluation was based on the time required to reduce the initial concentration of acetaldehyde from 20 ppm to 1 ppm.

表3には酸化チタン粒子と添加金属の種類、酸化チタン中のTiに対する添加金属成分中の金属のモル比、分散粒子径(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。 Table 3 summarizes the types of titanium oxide particles and added metals, the molar ratio of metals in the added metal components to Ti in titanium oxide, dispersed particle diameters (D 50 , D 90 ), and acetaldehyde gas decomposition test results. The dispersed particle size was measured by a dynamic light scattering method using laser light (ELSZ-2000ZS (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.).

Figure 2021175697
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実施例1及び比較例8の結果から分かるように、酸化チタン粒子(1A)に対して、鉄成分及びケイ素成分を含有する溶液(2A)を混合することにより、酸化チタン粒子(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。
同様に、実施例9と比較例9の結果から、バインダーを含む光触媒薄膜においても、酸化チタン粒子(1A)に対して、鉄成分及びケイ素成分を含有する溶液(2A)を混合することにより、酸化チタン粒子(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。
As can be seen from the results of Example 1 and Comparative Example 8, the titanium oxide particles (1A) alone were obtained by mixing the solution (2A) containing the iron component and the silicon component with the titanium oxide particles (1A). It was found that the activity was improved more than the photocatalytic activity.
Similarly, from the results of Example 9 and Comparative Example 9, the photocatalytic thin film containing the binder was also obtained by mixing the titanium oxide particles (1A) with the solution (2A) containing the iron component and the silicon component. It was found that the activity of the titanium oxide particles (1A) alone was significantly improved as compared with the photocatalytic activity of the particles (1A) alone.

本発明の酸化チタン粒子分散液は、ガラス、金属等の無機物質、及び樹脂等の有機物質からなる種々の基材に施与して光触媒薄膜を作製するのに有用であり、特に種々の基材上に透明な光触媒薄膜を作製するのに有用である。 The titanium oxide particle dispersion liquid of the present invention is useful for producing a photocatalytic thin film by applying it to various substrates composed of an inorganic substance such as glass or metal and an organic substance such as resin, and particularly various groups. It is useful for forming a transparent photocatalytic thin film on a material.

Claims (14)

1)スズ成分及び可視光活性を高める遷移金属成分が固溶されていて、
2)鉄成分及びケイ素成分が表面に付着している、酸化チタン粒子。
1) The tin component and the transition metal component that enhances visible light activity are dissolved in solid solution.
2) Titanium oxide particles to which iron and silicon components are attached to the surface.
酸化チタン粒子に固溶された遷移金属成分が、バナジウム、クロム、マンガン、ニオブ、モリブデン、ロジウム、タングステン及びセリウムから選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の酸化チタン粒子。 The titanium oxide particles according to claim 1, wherein the transition metal component dissolved in the titanium oxide particles is at least one selected from vanadium, chromium, manganese, niobium, molybdenum, rhodium, tungsten and cerium. 酸化チタン粒子に固溶された遷移金属成分が、モリブデン、タングステン及びバナジウム成分から選ばれる少なくとも1種である請求項2に記載の酸化チタン粒子。 The titanium oxide particles according to claim 2, wherein the transition metal component dissolved in the titanium oxide particles is at least one selected from molybdenum, tungsten, and vanadium components. 酸化チタン粒子に固溶されたスズ成分の量がチタンとのモル比(Ti/Sn)で1〜1,000である請求項1〜3のいずれか1項に記載の酸化チタン粒子。 The titanium oxide particles according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of the tin component solidly dissolved in the titanium oxide particles is 1 to 1,000 in terms of molar ratio (Ti / Sn) with titanium. 鉄成分のチタンとのモル比(Ti/Fe)が10〜10,000であり、ケイ素成分のチタンとのモル比(Ti/Si)が1〜10,000である請求項1〜4のいずれか1項に記載の酸化チタン粒子。 Any of claims 1 to 4, wherein the molar ratio (Ti / Fe) of the iron component to titanium is 10 to 10,000, and the molar ratio (Ti / Si) of the silicon component to titanium is 1 to 10,000. The titanium oxide particles according to item 1. 酸化チタン粒子に固溶されたモリブデン、タングステン及びバナジウム成分それぞれの量が、チタンとのモル比(Ti/MoまたはTi/WまたはTi/V)で1〜10,000である請求項3に記載の酸化チタン粒子。 The third aspect of claim 3, wherein the amounts of the molybdenum, tungsten, and vanadium components dissolved in the titanium oxide particles are 1 to 10,000 in terms of molar ratio with titanium (Ti / Mo or Ti / W or Ti / V). Titanium oxide particles. 更にモリブデン、タングステン及びバナジウム成分から選ばれる少なくとも1種の金属成分が表面に付着している請求項1〜6のいずれか1項に記載の酸化チタン粒子。
The titanium oxide particles according to any one of claims 1 to 6, further comprising at least one metal component selected from molybdenum, tungsten and vanadium components adhering to the surface.
水性分散媒中に、請求項1〜7のいずれか1項に記載の酸化チタン粒子が分散されている酸化チタン粒子分散液。 A titanium oxide particle dispersion liquid in which the titanium oxide particles according to any one of claims 1 to 7 are dispersed in an aqueous dispersion medium. 更に、バインダーを含有する請求項8に記載の酸化チタン粒子分散液。 The titanium oxide particle dispersion liquid according to claim 8, further containing a binder. バインダーがケイ素化合物系バインダーである請求項9に記載の酸化チタン粒子分散液。 The titanium oxide particle dispersion liquid according to claim 9, wherein the binder is a silicon compound-based binder. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の酸化チタン粒子を含む光触媒薄膜。 A photocatalytic thin film containing the titanium oxide particles according to any one of claims 1 to 7. 更に、バインダーを含有する請求項11に記載の光触媒薄膜。 The photocatalytic thin film according to claim 11, further containing a binder. 基材表面に請求項11又は12の光触媒薄膜が形成された部材。 A member in which the photocatalytic thin film of claim 11 or 12 is formed on the surface of a base material. 下記工程(1)〜(4)を有する酸化チタン粒子分散液の製造方法。
(1)原料チタン化合物、スズ化合物、遷移金属化合物、塩基性物質、過酸化水素及び水性分散媒から、スズ成分及び遷移金属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)の工程で製造したスズ成分及び遷移金属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、スズ成分及び遷移金属成分含有酸化チタン粒子分散液を得る工程
(3)鉄化合物、ケイ素化合物及び水性分散媒から、鉄成分及びケイ素成分の溶液または分散液を製造する工程
(4)上記(2)の工程で製造した酸化チタン粒子分散液と、(3)の工程で製造した鉄化合物及びケイ素化合物の溶液または分散液を混合して分散液を得る工程
A method for producing a titanium oxide particle dispersion liquid, which comprises the following steps (1) to (4).
(1) Step of producing a peroxotitanic acid solution containing a tin component and a transition metal component from a raw material titanium compound, a tin compound, a transition metal compound, a basic substance, hydrogen peroxide and an aqueous dispersion medium (2) The above (1) A step of heating a peroxotitanic acid solution containing a tin component and a transition metal component produced in the step at 80 to 250 ° C. under pressure control to obtain a titanium oxide particle dispersion containing a tin component and a transition metal component (3) Iron compound , A step of producing a solution or dispersion of an iron component and a silicon component from a silicon compound and an aqueous dispersion medium (4) A titanium oxide particle dispersion produced in the above step (2) and a step (3). Step of mixing a solution or dispersion of an iron compound and a silicon compound to obtain a dispersion
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