JP2023144774A - 光触媒複合粒子および光触媒混合物 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、揮発性化合物除去性能に優れた光触媒複合粒子、光触媒混合物等を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、金属酸化物助触媒を含む粒子と、結晶質の酸化チタンを含む光触媒とを含み、前記光触媒が前記粒子表面の少なくとも一部に付着している光触媒複合粒子、及び、該光触媒複合粒子と、酸化チタンを含む光触媒粒子とを含む光触媒混合物に関する。【選択図】なし

Description

本発明は、光触媒複合粒子、光触媒混合物、光触媒コーティング剤、光触媒コーティング層、光触媒複合粒子又は光触媒混合物を用いた揮発性化合物を除去する方法、光触媒フィルター及び揮発性化合物除去装置に関する。

揮発性化合物は、揮発性を有し大気中でガス状となる化合物である。揮発性化合物は、例えば、トルエンやキシレンなどの揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）、アンモニアや過塩素酸などの揮発性無機化合物を含む。中でも、ＶＯＣは、塗料、印刷インキ、接着剤、洗浄剤、ガソリン、シンナーなどに含まれ、大気中の光化学反応により、光化学スモッグを引き起こす原因物質の一つとされている。そのため、大気中への揮発性化合物排出量の低減対策が求められている。

近年、持続可能な環境浄化技術として光触媒の産業化が進められており、光触媒を用いた揮発性化合物の除去が行われている。また、光触媒の性能向上のため、光触媒に他の化合物を組み合わせた複合材料についての研究もなされている。例えば、特許文献１には、少なくとも酸化タングステンを含むコア粒子と、コア粒子表面全体を被覆する酸化チタンから構成されているシェル層とから構成された光触媒材料が記載されており、該光触媒材料は耐アルカリ性に優れる旨、開示されている。

特許第５７８４８０４号公報

しかしながら、従来の光触媒は揮発性化合物除去性能が十分ではなく、さらなる揮発性化合物除去性能の向上が求められている。
本発明の目的は、揮発性化合物除去性能に優れた光触媒を提供することにある。

本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、酸化チタンを含む光触媒が金属酸化物助触媒を含む粒子表面の少なくとも一部に付着している光触媒複合粒子により、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明は、以下の通りである。
〔１〕
金属酸化物助触媒を含む粒子と、酸化チタンを含む光触媒と、を含み、
前記光触媒が前記粒子表面の少なくとも一部に付着している、光触媒複合粒子。
〔２〕
前記金属酸化物助触媒が酸化ジルコニウムである前記〔１〕に記載の光触媒複合粒子。
〔３〕
前記金属酸化物助触媒を含む粒子と前記光触媒の合計量に対する、前記光触媒の質量比率が１６～４０質量％である前記〔１〕又は〔２〕に記載の光触媒複合粒子。
〔４〕
前記〔１〕～〔３〕のいずれか１に記載の光触媒複合粒子と、酸化チタンを含む光触媒粒子とを含む、光触媒混合物。
〔５〕
前記光触媒複合粒子と前記酸化チタンを含む光触媒粒子の合計量に対する、前記光触媒複合粒子の質量比率が５～９９質量％である前記〔４〕に記載の光触媒混合物。
〔６〕
前記〔１〕～〔３〕のいずれか１に記載の光触媒複合粒子、又は前記〔４〕若しくは〔５〕に記載の光触媒混合物と、バインダーと、溶媒とを含む光触媒コーティング剤。
〔７〕
前記〔１〕～〔３〕のいずれか１に記載の光触媒複合粒子、又は前記〔４〕若しくは〔５〕に記載の光触媒混合物と、バインダーとを含む光触媒コーティング層。
〔８〕
前記〔１〕～〔３〕のいずれか１に記載の光触媒複合粒子、又は前記〔４〕若しくは〔５〕に記載の光触媒混合物を用いて、揮発性有機化合物を除去する方法。
〔９〕
前記揮発性有機化合物がホルムアルデヒドである、前記〔８〕に記載の方法。
〔１０〕
前記〔１〕～〔３〕のいずれか１に記載の光触媒複合粒子、又は前記〔４〕若しくは〔５〕に記載の光触媒混合物を、フィルター基材に担持させた光触媒フィルター。
〔１１〕
前記〔１０〕に記載の光触媒フィルターおよび前記光触媒フィルターに光照射する光源を含む揮発性化合物除去部と、
前記揮発性化合物除去部に揮発性化合物を流入させる流入部と、
前記揮発性化合物が前記揮発性化合物除去部を通過することにより揮発性化合物が除去されてなる除去物を排出する排出部と、を備える、揮発性化合物除去装置。

本発明によれば、揮発性化合物除去性能に優れた光触媒複合粒子、及び光触媒混合物を提供することができる。
また、上記光触媒複合粒子又は光触媒混合物を用いた光触媒コーティング剤、光触媒コーティング層、揮発性化合物を除去する方法、光触媒フィルター及び揮発性化合物除去装置を提供することができる。

図１は、実施例および比較例のホルムアルデヒド除去率を示したグラフである。 図２は、滞留式ホルムアルデヒド除去性能の試験方法を模式的に示した図である。 図３は、本発明の一実施形態の光触媒フィルターの模式図を示す。 図４は、本発明の一実施形態の光触媒フィルターの作製フローを示す。 図５は、実施例および比較例のホルムアルデヒド除去率を、光触媒混合物中の酸化ジルコニウム含む粒子の質量比率に対してプロットしたグラフである。 図６は、実施例および比較例のホルムアルデヒド除去率を、光触媒混合物１ｇ中の酸化チタン総モル数に対してプロットしたグラフである。 図７は、実施例および比較例のホルムアルデヒド除去率を、光触媒混合物１ｇ中の酸化ジルコニウムモル数に対してプロットしたグラフである。 図８は、ホルムアルデヒド吸収性評価における性能評価系を模式的に示した図である。 図９は、実施例および比較例のホルムアルデヒド吸収率を、光触媒混合物１ｇ中の酸化チタン総モル数に対してプロットしたグラフである。 図１０は、実施例および比較例のホルムアルデヒド吸収率を、光触媒混合物１ｇ中の酸化ジルコニウムモル数に対してプロットしたグラフである。示したグラフである。 図１１は、本発明の一実施形態の揮発性化合物除去装置を正面から見た場合の概略断面図を示す。 図１２の（ａ）は、本発明の一実施形態のヒュームフードを正面から見た場合の概略断面図である。図１２の（ｂ）は、本発明の一実施形態のヒュームフードを側面から見た場合の概略断面図である。

本明細書において、範囲を示す「Ａ～Ｂ」は、「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。また、本明細書において、「重量」と「質量」、および、「重量％」や「ｗｔ％」と「質量％」は、それぞれ同義語として扱う。

以下、本発明の実施形態について説明する。

（光触媒複合粒子）
本実施形態の光触媒複合粒子は、金属酸化物助触媒を含む粒子と、結晶質の酸化チタンを含む光触媒と、を含み、前記光触媒が前記粒子表面の少なくとも一部に付着している。

光触媒は、特定の波長域にある光（光触媒の価電子帯と導電帯の間のバンドギャップ以上のエネルギーを有する励起光）を照射されることにより光触媒活性を示す物質である。例えば、紫外線を照射することにより光触媒活性を示す紫外光応答性光触媒や、可視光を照射することにより光触媒活性を示す可視光応答性光触媒等が挙げられる。本実施形態における光触媒は、当該光触媒活性を示すことにより、揮発性化合物除去性能を発揮する。
なお、本発明において揮発性化合物除去性能とは、揮発性化合物の吸着性能および揮発性化合物の分解性能の両者を加味した、総合的な性能を意味するものとする。

本発明において、揮発性化合物とは、大気中で揮発して気体となる化合物の総称であり、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）及び揮発性無機化合物を含む。ＶＯＣとしては、具体的には、アセトアルデヒド、トルエン、ベンゼン、キシレン、酢酸エチル、ホルムアルデヒド、エチレンオキシド等が挙げられる。揮発性無機化合物としては、具体的には、アンモニア、硫化水素等が挙げられる。なかでも、本実施形態の光触媒複合粒子又は後述の本実施形態の光触媒混合物による除去性能が高い揮発性化合物としてはＶＯＣが挙げられ、特にホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）が挙げられる。

また、本発明において、助触媒とは、光触媒の光触媒活性を促進させる物質である。助触媒は、それ単体が光触媒活性を示すものであってもよく、それ単体では光触媒活性を示さないものであってもよい。助触媒は、光触媒と協働することで、光触媒単体を用いた時に比して、その光触媒の反応速度を向上できる物質である。

本発明の実施形態における光触媒複合粒子が揮発性化合物除去性能に優れる理由について、本発明者らは以下のように推定している。
光触媒と助触媒を単に物理混合して併用した場合、助触媒は揮発性化合物の吸着性能が高いため、上記混合物における揮発性化合物の吸着性は、光触媒単体使用時に比して向上する。一方で、助触媒を添加する分、単位体積当たりの光触媒量が減少することに加え、助触媒が光を遮蔽して光触媒に到達する光量を減少させてしまうため、光照射時の光触媒活性は光触媒単体使用時よりも低下してしまう。

本実施形態における光触媒複合粒子では、光触媒を金属酸化物助触媒の表面に付着させている。上記構造を採用することより、助触媒によって吸着された揮発性化合物は、光触媒と助触媒を単に物理混合した場合よりも光触媒に効率的に誘導され、光触媒による揮発性化合物の分解反応速度が向上する。その結果、助触媒併用による光触媒活性低下が抑制され、揮発性化合物の除去性能を向上させることができたものと推定している。

後述の光触媒複合粒子と光触媒粒子とを含む光触媒混合物においても同様に、助触媒によって吸着された揮発性化合物の、光触媒複合粒子中の光触媒及び光触媒粒子中の光触媒への効率的な誘導効果により、光触媒による揮発性化合物の分解反応速度が向上し、光触媒と助触媒とを単に物理混合した場合に比して、高い揮発性化合物の除去性能が得られているものと推定している。

実施例の項において詳述するように、助触媒と光触媒を含む混合系において、揮発性化合物の吸着性能は、光触媒が助触媒表面に付着しているか否かには影響を受けないことがわかった。このことからも、本実施形態の光触媒複合粒子や光触媒混合物において揮発性化合物の除去性能が向上するのは、揮発性化合物の分解性能が向上するためであると考えられる。

＜金属酸化物助触媒を含む粒子＞
本実施形態の光触媒複合粒子は、金属酸化物助触媒を含む粒子（以下、単に、「金属酸化物助触媒粒子」ともいう）を含有する。

金属酸化物助触媒としては、揮発性化合物、なかでも、ホルムアルデヒドの吸着性が良好な、酸化ジルコニウム、酸化マンガン、酸化セリウム、チタン酸カルシウム等が好ましく挙げられる。
本実施形態においては、金属酸化物助触媒が酸化ジルコニウムであることが好ましい。

本実施形態の光触媒複合粒子に用いる金属酸化物助触媒は、粒子状である。粒子状にすることで、分散媒への分散性が得られ、光触媒複合粒子分散液を作製することができ、この分散液を塗布・乾燥することで容易に光触媒コーティング層を形成することができる。

本実施形態における当該金属酸化物助触媒粒子の平均粒径は特に限定されないが、好ましくは５ｎｍ～１０００ｎｍであり、より好ましくは５ｎｍ～１００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ～５０ｎｍである。当該粒子の平均粒径を１０００ｎｍ以下とすることにより、金属酸化物助触媒粒子全体の表面積が小さくなりすぎず、揮発性化合物除去性能、とりわけ揮発性化合物吸着性能の低下を抑制できる。他方、当該粒子の平均粒径を５ｎｍ以上とすることにより、粒子が凝集しにくくなり、分散性が得られやすい。
なお、本実施形態における金属酸化物助触媒粒子の平均粒径は、当該金属酸化物助触媒粒子を任意の分散液に分散させた状態において、金属酸化物助触媒粒子の動的光散乱法・周波数解析（ＦＦＴ－ヘテロダイン法）により求められる体積基準の５０％累積分布径（Ｄ５０）を意味する。

本実施形態における金属酸化物助触媒粒子の比表面積は、特に制限されないが、例えば１０～１０００ｍ^２／ｇであり、５０～１０００ｍ^２／ｇが好ましく、１００～１０００ｍ^２／ｇがより好ましい。金属酸化物助触媒粒子の比表面積を上記範囲とすることにより、金属酸化物助触媒よる揮発性化合物吸着性能が向上し、光触媒複合粒子における揮発性化合物除去性能が向上する。本実施形態における金属酸化物助触媒粒子の比表面積はＢＥＴ法により測定する。

本実施形態の光触媒複合粒子全量に対する、金属酸化物助触媒粒子の質量比率は、６０質量％以上が好ましく、６２質量％以上がより好ましい。また、８４質量％以下が好ましく、８３質量％以下がより好ましい。６０質量％以上とすることにより、揮発性化合物の吸着性能向上効果が得られやすい。また、８４質量％以下とすることにより、光触媒の分解性能を阻害することなく十分な揮発性化合物除去性能を発揮できる。

後述する光触媒と金属酸化物助触媒粒子の合計量に対する、金属酸化物助触媒粒子の質量比率は、６０質量％以上が好ましく、６２質量％以上がより好ましく、６４質量％以上がさらに好ましい。また、８４質量％以下が好ましく、８３質量％以下がより好ましく、８２質量％以下がさらに好ましい。６０質量％以上とすることにより、揮発性化合物の吸着性能向上効果が得られやすい。また、８４質量％以下とすることにより、光触媒の分解性能を阻害することなく十分な揮発性化合物除去性能を発揮できる。

＜光触媒＞
本実施形態の光触媒複合粒子に用いる光触媒は、結晶質の酸化チタンを含む。分解中間体を生成するような揮発性化合物の除去においては、光触媒が酸化チタンを含むことにより、分解中間体を発生することなく完全分解が容易である。
なお、本明細書において、光触媒が酸化チタンを含むとは、光触媒が純粋な酸化チタンである場合だけでなく、酸化チタンが他の元素や化合物によってドーピングされているものを含む。

光触媒に、ある種の元素をドープすることで、その活性を改善することができる。そのような元素は「ドーパント」とも呼ばれ、例えば、上記光触媒に、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、セシウム（Ｃｓ）などのアルカリ金属；マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）などのアルカリ土類金属；金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）などの貴金属；鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、マンガン（Ｍｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、セリウム（Ｃｅ）などの遷移金属；スズ（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）などのその他の金属、ホウ素（Ｂ）やヒ素（Ａｓ）などの半金属；窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、硫黄（Ｓ）、フッ素（Ｆ）、セレン（Ｓｅ）などの非金属やこれらの金属又は非金属を含む化合物が挙げられる。本明細書では、ドーパントがドーピングされた光触媒を、ドーピング型光触媒という。

なお、ドーピングとは、光触媒の基本結晶構造が殆ど変わらない範囲で任意の元素（ドーパント）をホスト化合物結晶中に入れることを表す。光触媒がドーピングされているか否かは、例えば、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）でのピークのシフトにより確認できる。ドーピング型光触媒を形成する方法は特に限定されず、ゾルゲル法、固相反応法、又はイオン注入法などが用いられる。
光触媒が、ドーピング型光触媒である場合、光触媒内において、ホスト化合物（ドーピングされる化合物）とドーパントのモル比は、特に限定されないが、好ましくは９９．９：０．１～８０：２０であり、より好ましくは９９．９：０．１～８５：１５であり、さらに好ましくは９９．９：０．１～８７：１３である。

ドーピング型光触媒は、好ましくは、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、硫黄（Ｓ）、フッ素（Ｆ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、セレン（Ｓｅ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、セリウム（Ｃｅ）、及び鉄（Ｆｅ）から選ばれる少なくとも１つによってドーピングされていることが好ましい。

また、光触媒は、ｐ型であってもよくｎ型であってもよい。ｐ型の光触媒は、例えば、上記紫外光応答性光触媒に価数の多い元素（例えば、ヒ素（Ａｓ）など）をドーピングすることによって得ることができる。ｎ型の光触媒は、例えば、上記紫外光応答性光触媒に価数の少ない元素（例えば、ホウ素（Ｂ））をドーピングすることによって得ることができる。

光触媒は、波長５８９ｎｍにおける屈折率（Ｒ１）が、１．０～４．０であることが好ましく、より好ましくは、１．０～３．０であり、特に好ましくは１．５～２．５である。光触媒の屈折率（Ｒ１）が１．０～４．０の範囲内であれば、助触媒との屈折率差を小さくし易くなり、透光性に優れた光触媒層を形成し易くなる。なお、光触媒の屈折率は、ＪＩＳ Ｋ ００６２（１９９２年）に規定された「固体試料の測定方法」に準じてアッベ屈折計を用いて測定される値である。

本実施形態の光触媒複合粒子において、光触媒は金属酸化物助触媒を含む粒子の表面に付着している。
本明細書において、「光触媒が金属酸化物助触媒を含む粒子の表面に付着している」とは、光触媒複合粒子の製造方法において後述するように、金属酸化物助触媒を含む粒子表面に光触媒を設けた状態で焼成すること等により、光触媒が表面に固着している状態を表すものとする。すなわち、光触媒と金属酸化物助触媒粒子とを物理混合することによりその表面同士が単に接触している状態は含まれない。

金属酸化物助触媒を含む粒子の表面に光触媒が付着しているか否かについては、ＴＥＭ／ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）による元素分析により確認することができる。

光触媒に含まれる酸化チタンは、結晶質であるのが好ましい。酸化チタンの結晶構造としては、アナターゼ型、ルチル型が挙げられ、なかでもアナターゼ型が好ましい。これは、アナターゼ型の方がルチル型と比べてバンドギャップが大きく、酸化力および還元力が大きいためである。アナターゼ型の酸化チタンを得るには、例えば、結晶化の際の焼成温度を５００～５５０℃に調整する方法が挙げられる。

本実施形態の光触媒複合粒子全量に対する、光触媒の質量比率は、１６～４０質量％が好ましい。下限値としては、１７質量％以上がより好ましく、１８質量％以上がさらに好ましい。また、上限値としては、３８質量％以下がより好ましく、３６質量％以下がさらに好ましい。
光触媒の質量比率を１６質量％以上とすることにより、光触媒による揮発性化合物分解性能が十分に発揮される。また、４０質量％以下とすることにより、光触媒複合粒子における金属酸化物助触媒粒子表面の露出部を確保でき、金属酸化物助触媒による揮発性化合物吸着性能が発揮されやすい。

金属酸化物助触媒粒子と光触媒の合計量に対する、光触媒の質量比率は、１６～４０質量％が好ましい。下限値としては、１７質量％以上がより好ましく、１８質量％以上がさらに好ましい。また、上限値としては、３８質量％以下がより好ましく、３６質量％以下がさらに好ましい。
光触媒の質量比率を１６質量％以上とすることにより、光触媒による揮発性化合物分解性能が十分に発揮される。また、４０質量％以下とすることにより、光触媒複合粒子における金属酸化物助触媒粒子表面の露出部を確保でき、金属酸化物助触媒による揮発性化合物吸着性能が発揮されやすい。

本実施形態の光触媒複合粒子は、粉末状の形態で用いてもよく、あるいは、粉末状の触媒を顆粒状、ペレット状、ハニカム状等の適宜な形状に成形して用いてもよい。また、樹脂、ガラス、セラミック、金属等の適宜な材料からなる基材表面に、本実施形態の光触媒複合粒子からなる光触媒層を形成した形態で用いてもよい。

（光触媒複合粒子の製造方法）
本実施形態における光触媒複合粒子の製造方法は、特に限定されないが、例えば、下記の１）～３）の工程を含むことが好ましい。
工程１）溶媒に金属酸化物助触媒粒子及びチタンテトライソプロポキシド（ＴＴＩＰ）を添加して分散処理を行う工程
工程２）上記分散液を加熱処理する工程
工程３）上記加熱処理物を焼成する工程

工程１）は、金属酸化物助触媒粒子及びＴＴＩＰを含む分散液を調製する工程である。
分散液の調製に用いる溶媒としては、例えば、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール、酢酸、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、アセトン等の溶媒を用いることができる。溶媒は、通常、金属酸化物助触媒粒子に対して、７０～９５質量％となるように用いられる。

溶媒への添加順序としては、最初に溶媒に金属酸化物助触媒粒子を添加し、第１の分散を行った後に、ＴＴＩＰを滴下し、さらに第２の分散を行うことが好ましい。
分散は超音波分散、攪拌、にて行うことが好ましい。分散時間は、例えば、第１、第２の分散ともに１０～３０分間とすればよい。分散は室温で行うことができる。

工程２）は、工程１）で得られた分散液を加熱処理し、溶媒を除去する工程である。
加熱温度としては、通常８０～１５０℃である。また、加熱時間としては、通常３０～１２０分間である。
上記工程１）及び２）を経る際に、ＴＴＩＰが空気中の水分と加水分解を起こし、金属酸化物助触媒粒子の表面に酸化チタンが設けられる。

工程３）は、上記加熱処理物を焼成する工程である。
焼成温度としては、５００～６００℃が好ましい。また、焼成時間としては、３０～１８０分間が好ましい。
焼成工程を経ることにより、金属酸化物助触媒粒子表面の酸化チタンが結晶化し、該粒子表面に固着した光触媒複合粒子を得ることができる。

（光触媒混合物）
上記光触媒複合粒子は、その他の光触媒や助触媒と併用し、混合物として用いてもよい。
本実施形態の光触媒混合物は、上記光触媒複合粒子と、酸化チタンを含む光触媒粒子とを含む。

＜光触媒粒子＞
本実施形態の光触媒混合物に用いる光触媒粒子は、酸化チタンを含む。以下、酸化チタンを含む光触媒粒子を単にＴｉＯ_２光触媒粒子、ＴｉＯ_２粒子ともいう。
なお、本明細書において、光触媒粒子が酸化チタンを含むとは、光触媒粒子が純粋な酸化チタンである場合だけでなく、酸化チタンが他の元素や化合物によってドーピングされているものを含む。

上記光触媒は、例えば、固相反応法、燃焼合成法、ソルボサーマル合成法、熱分解法、プラズマ合成法などによって得ることができる。好ましくは、光触媒は、高周波誘導結合プラズマ法（ＲＦ－ＩＣＰ）によって得られる。ＲＦ－ＩＣＰ法は製造効率が高く、且つ純度の高い光触媒を得ることができる。光触媒は、例えば、米国特許第８００３５６３号明細書に記載されたＲＦ－ＩＣＰの条件によって得ることができる。

光触媒は、波長５８９ｎｍにおける屈折率（Ｒ１）が、１．０～４．０であることが好ましく、より好ましくは、１．０～３．０であり、特に好ましくは１．５～２．５である。光触媒の屈折率（Ｒ１）が１．０～４．０の範囲内であれば、助触媒との屈折率差を小さくし易くなり、透光性に優れた光触媒層を形成し易くなる。なお、光触媒の屈折率は、ＪＩＳ Ｋ ００６２（１９９２年）に規定された「固体試料の測定方法」に準じてアッベ屈折計を用いて測定される値である。

本実施形態の光触媒混合物における、酸化チタンを含む光触媒は粒子状である。光触媒を粒子状にすることで、光触媒複合粒子と共に光触媒を分散媒に分散させ分散液を作製することができ、この分散液を塗布・乾燥することで容易に光触媒コーティング層を形成することができる。

ＴｉＯ_２光触媒粒子の平均粒径は特に限定されないが、好ましくは５ｎｍ～１０００ｎｍであり、より好ましくは５ｎｍ～１００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ～３０ｎｍである。当該光触媒粒子の平均粒径を１０００ｎｍ以下とすることにより、光触媒粒子全体の表面積が小さくなりすぎず、光触媒の光触媒活性の低下を抑制できる。他方、光触媒粒子の平均粒径を５ｎｍ以上とすることにより、粒子が凝集しにくくなり、分散性が得られやすい。
なお、光触媒粒子の平均粒径は、光触媒粒子を任意の分散液に分散させた状態において、光触媒粒子の動的光散乱法・周波数解析（ＦＦＴ－ヘテロダイン法）により求められる体積基準の５０％累積分布径（Ｄ５０）を意味する。

本実施形態の光触媒混合物全量に対する、ＴｉＯ_２光触媒粒子の質量比率は、１質量％以上が好ましく、５質量％以上がより好ましい。また、９５質量％以下が好ましく、９０質量％以下がより好ましい。上記範囲であることにより、揮発性化合物の吸着性能と分解性能とを両立し、揮発性化合物除去性能に優れる。

光触媒複合粒子とＴｉＯ_２光触媒粒子の合計量に対するＴｉＯ_２光触媒粒子の質量比率は、１質量％以上が好ましく、５質量％以上がより好ましい。また、９５質量％以下が好ましく、９０質量％以下がより好ましい。上記範囲であることにより、揮発性化合物の吸着性能と分解性能とを両立し、揮発性化合物除去性能に優れる。

上記光触媒複合粒子についての記載は、本実施形態の光触媒混合物に含まれる光触媒複合粒子についても当てはまる。

本実施形態の光触媒混合物全量に対する、光触媒複合粒子の質量比率は、５～９９質量％であることが好ましい。下限値としては、１０質量％以上がより好ましく、１５質量％以上がさらに好ましい。また、上限値としては、９５質量％以下がより好ましく、９０質量％以下がさらに好ましい。上記範囲であることにより、揮発性化合物の吸着性能と分解性能とを両立し、揮発性化合物除去性能に優れる。

光触媒複合粒子とＴｉＯ_２光触媒粒子の合計量に対する光触媒複合粒子質量比率は、５～９９質量％であることが好ましい。下限値としては、１０質量％以上がより好ましく、１５質量％以上がさらに好ましい。また、上限値としては、９５質量％以下がより好ましく、９０質量％以下がさらに好ましい。揮発性化合物の吸着性能と分解性能とを両立し、揮発性化合物除去性能に優れる。

本実施形態における光触媒混合物は、その他成分として助触媒を含有してもよい。

助触媒は、例えば、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ_２Ｏ）、酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）、酸化イットリウム（ＩＩＩ）（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化モリブデン（ＶＩ）（ＭｏＯ_３）、酸化マンガン（ＩＩＩ）（Ｍｎ_２Ｏ_３）、酸化ガドリニウム（ＩＩＩ）（Ｇｄ_２Ｏ_３）、アナターゼ型又はルチル型の酸化チタン（ＴｉＯ_２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、タンタル酸カリウム（ＫＴａＯ_３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ_３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化スズ（ＩＶ）（ＳｎＯ_２）、酸化アルミニウム（ＩＩＩ）（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化鉄（ＩＩ，ＩＩＩ）（Ｆｅ_３Ｏ_４）、酸化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＯ）、酸化ニオブ（Ｖ）（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_５）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化セリウム（ＩＩ）（ＣｅＯ）、酸化セリウム（ＩＶ）（ＣｅＯ_２）、ＡｒＸｔＯｓ（Ａは、希土類元素であり、Ｘは希土類元素以外の元素やその組み合わせであり、ｒは１～２であり、ｔは０～３であり、ｓは２～３）、りんモリブデン酸アンモニウム三水和物（（ＮＨ_４）_３［ＰＭｏ_１２Ｏ_４０］）、１２タングストリン酸（ＰＷ_１２Ｏ_４０）、ケイ化タングステン酸（Ｈ_４［ＳｉＷ_１２Ｏ_４０］）、りんモリブデン酸（１２ＭｏＯ_３・Ｈ_３ＰＯ_４）、セリウム－ジルコニウム複合酸化物（ＣｅｘＺｒｙＯ_２）（ｙ／ｘ＝０．００１～０．９９９）などが挙げられる。

本実施形態の光触媒混合物は、粉末状の形態で用いてもよく、あるいは、粉末状の触媒を顆粒状、ペレット状、ハニカム状等の適宜な形状に成形して用いてもよい。また、樹脂、ガラス、セラミック、金属等の適宜な材料からなる基材表面に、本実施形態の光触媒混合物からなる光触媒層を形成した形態で用いてもよい。なお、本実施形態における粉末状の光触媒混合物は、光触媒複合粒子とＴｉＯ_２光触媒粒子とが混合された粉末（混合粉）の形態であることが好ましい。

（光触媒混合物の製造方法）
本実施形態における光触媒混合物の製造方法は、上記光触媒複合粒子とＴｉＯ_２光触媒粒子とを混合する工程を含む。光触媒複合粒子及びＴｉＯ_２光触媒粒子の他にも、必要に応じて、その他成分を添加して混合してもよい。混合方法は特に制限されず、乳鉢、ボールミル、ミキサー等の一般的な物理混合法によって、混合してもよい。
また、光触媒混合物を製造するには、水、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール、酢酸、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、アセトン等の溶媒を用いることができ、光触媒混合物を分散液または溶液として得ることもできる。分散、混合には分散剤を用いることができる。また、超音波分散によってもよい。その他、光触媒混合物の調製には、架橋剤、充填剤等を配合することもできる。

（光触媒コーティング剤）
本実施形態の光触媒コーティング剤は、上記光触媒複合粒子又は光触媒混合物と、バインダーと、溶媒とを含む。

上記光触媒複合粒子及び光触媒混合物についての記載は、本実施形態の光触媒コーティング剤に含まれる光触媒複合粒子及び光触媒混合物についても当てはまる。
本実施形態の光触媒コーティング剤における上記光触媒複合粒子又は光触媒混合物の含有量は、通常５～３０質量％であり、好ましくは８～２５質量％、より好ましくは１０～２０質量％である。

バインダーとしては、特に制限されず、無機バインダーであってもよく、有機バインダーであってもよい。
無機バインダーとしては、特に限定されるものではないが、紫外線や可視光線を透過する性質のものが好ましく、例えば、珪酸塩系バインダー、リン酸塩系バインダー、無機コロイド系バインダー、アルミナ、シリカ、ジルコニア等の微粒子等を挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
有機バインダーとしては、市販のバインダーが使用でき、具体的には、例えば、アクリル樹脂、エチルセルロース、ポリビニルブチラール、メタクリル樹脂、ウレタン樹脂、ブチルメタアクリレート、ビニル系の共重合物等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態の光触媒コーティング剤における上記バインダーの含有量は、通常０超～７０質量％であり、好ましくは２～２０質量％である。

溶媒としては、特に制限されず、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、酢酸、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、アセトン等の公知の溶媒が使用できる。
本実施形態の光触媒コーティング剤における上記溶媒の含有量は、通常７０～９５質量％であり、好ましくは８０～９０質量％である。

また、光触媒コーティング剤は、分散剤を含んでもよい。分散剤としては、特に限定されないが、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素類、セロソルブ、カルビトール、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジオキソラン等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸－ｎ－ブチル、酢酸アミル等のエステル類等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態の光触媒コーティング剤における上記分散剤の含有量は、通常０～１０質量％であり、好ましくは１～５質量％である。

（光触媒コーティング層）
本実施形態の光触媒コーティング層は、上記光触媒複合粒子又は光触媒混合物と、バインダーとを含む。

上記光触媒複合粒子及び光触媒混合物についての記載は、本実施形態の光触媒コーティング層に含まれる光触媒複合粒子及び光触媒混合物についても当てはまる。また、上記光触媒コーティング剤におけるバインダーについての記載は、本実施形態の光触媒コーティング層に含まれるバインダーについても当てはまる。

光触媒コーティング層は、上記光触媒コーティング剤を基材上に塗布し、塗布層を乾燥させることにより形成できる。塗布方法は、例えば、印刷、刷毛塗り、スプレーコート、スピンコート、ロールコート、カーテンコートなどである。
光触媒コーティング層の厚さは、例えば、０．１～１００μｍである。

基材としては、例えば、セラミック、ガラス等の無機材料、プラスチック、ゴム、木、紙等の有機材料、アルミニウム等の金属、合金などの金属材料があげられ、用途に応じた形状のものが適宜に選択して用いられる。なお、基材への光触媒複合粒子又は光触媒混合物の適用にあたっては、中間層を設けることもできる。

本発明は、上述の光触媒複合粒子又は光触媒混合物を用いて揮発性有機化合物を除去する方法にも関する。前記揮発性有機化合物はホルムアルデヒドであることが好ましい。
揮発性有機化合物を除去する方法としては、例えば、下記の光触媒複合粒子又は光触媒混合物を担持させた光触媒フィルターや、後述の光触媒フィルターを用いた揮発性化合物除去装置を用いて行う方法が挙げられる。

（光触媒フィルター）
本実施形態の光触媒フィルターは、図３に示すように、上記光触媒複合粒子又は光触媒混合物をフィルター基材に担持させた光触媒フィルターである。なお、本実施形態の光触媒フィルターに用いられる光触媒複合粒子及び光触媒混合物に関しては、上述した光触媒複合粒子及び光触媒混合物の実施形態に関する説明がそのまま当てはまる。

フィルター基材の種類は特に限定されず、例えば、ＳｉＣ、アルミナ等の焼結体等のセラミックスの素材、金属、樹脂、またはこれらの混合物等により構成されていてもよい。

フィルター基材は、例えば図３に示すように、面に対して垂直方向に貫通する複数の流路（セル）をハニカム状に有していてもよい。また、揮発性化合物が流れる各流路の面方向におけるセルの断面形状は特に限定されず、例えば、四角形、六角形などの多角形、円形、楕円形等が挙げられる。

光触媒フィルターは、フィルター基材に光触媒複合粒子又は光触媒混合物を担持させることで得られる。フィルター基材への光触媒複合粒子又は光触媒混合物の担持方法は、従来公知の方法を適用でき特に限定されないが、例えば、イオン交換水等に上記光触媒複合粒子又は光触媒混合物を分散させた光触媒スラリーに、フィルター基材をディップコートし、乾燥することで光触媒フィルターを得てもよい。

フィルター基材における光触媒複合粒子又は光触媒混合物の担持量は、０．０１～０．１ｇ／ｃｍ^３の範囲内であることが好ましい。さらに、上記担持量の下限は０．０３ｇ／ｃｍ^３以上であることがより好ましく、０．０５ｇ／ｃｍ^３以上であることがさらに好ましい。また、上記担持量の上限は０．０８５ｇ／ｃｍ^３以下であることがより好ましく、０．０７５ｇ／ｃｍ^３以下であることがさらに好ましい。光触媒複合粒子又は光触媒混合物の担持量が０．０１ｇ／ｃｍ^３以上であることで、揮発性化合物除去率が高くなる。また、光触媒複合粒子又は光触媒混合物の担持量が０．１ｇ／ｃｍ^３以下であることで、光触媒フィルターから光触媒複合粒子又は光触媒混合物が落下しづらくなる。
なお、本明細書において、光触媒複合粒子又は光触媒混合物の担持量とは、フィルター基材の見掛けの体積当たりの光触媒複合粒子又は光触媒混合物の重量をいい、例えば、光触媒複合粒子又は光触媒混合物の担持処理前後におけるフィルター基材の重量変化から測定できる。

光触媒フィルターのセル稠密度は、下限が５０個／ｉｎｃｈ^２以上であることが好ましく、より好ましくは１００個／ｉｎｃｈ^２以上であり、さらに好ましくは２００個／ｉｎｃｈ^２以上である。下限を５０個／ｉｎｃｈ^２以上とすることで、光触媒フィルターを通過する揮発性化合物が光触媒複合粒子又は光触媒混合物に接触する確率が高くなり、揮発性化合物の除去率が向上する。また、上限が７００個／ｉｎｃｈ^２以下であることが好ましく、より好ましくは６００個／ｉｎｃｈ^２以下であり、さらに好ましくは５００個／ｉｎｃｈ^２以下である。上限を７００個／ｉｎｃｈ^２以下とすることで、光触媒複合粒子又は光触媒混合物に照射する光がセルの内部に届きやすくなり、光触媒がより活性化し、揮発性化合物の除去性能が向上する。ここで、１ｉｎｃｈ＝０．０２５４ｍである。

光触媒フィルターの厚みは、０．４ｃｍ～１．６ｃｍの範囲が好ましい。また、厚みの下限は、０．５ｃｍ以上がより好ましく、さらに好ましくは０．６ｃｍ以上、特に好ましくは０．７ｃｍ以上である。下限を０．４ｃｍ以上とすることで、光触媒反応時に光源から照射される光が、フィルター内で反射、吸収され、光触媒複合粒子又は光触媒混合物の活性化が起こりやすくなる。また、厚さの上限は１．５ｃｍ以下がより好ましく、１．４ｃｍ以下がさらに好ましく、１．３ｃｍ以下が特に好ましい。上限を１．６ｃｍ以下とすることで、揮発性化合物が光触媒フィルターを通過する際に発生する圧力損失を抑制することができ、揮発性化合物の送出にかかるエネルギーを低減できる。
光触媒フィルターのセル稠密度は、例えば、単位面積当たりのセル数を計測することで測定できる。

光触媒フィルターの外観形状としては、用途に応じて適宜選択でき、特に制限されないが、例えば、短形、円形状が挙げられる。

（揮発性化合物除去装置）
図１１に、本実施形態の揮発性化合物除去装置１０の一例を示す。揮発性化合物除去装置１０は、上記実施形態の光触媒フィルター１３および光源１２を含む揮発性化合物除去部１４と、揮発性化合物除去部に揮発性化合物を流入させる流入部１１と、揮発性化合物が揮発性化合物除去部を通過することにより揮発性化合物が除去されてなる除去物を排出する排出部１５と、を備える。
また、本実施形態の揮発性化合物除去装置は、光触媒フィルターおよび光触媒フィルターに光照射する光源を含む揮発性化合物除去部と、揮発性化合物除去部に揮発性化合物を流入させる流入部と、揮発性化合物が揮発性化合物除去部を通過することにより揮発性化合物が除去されてなる除去物を排出する排出部と、を備え、揮発性化合物除去部を２段以上含み、２段以上の揮発性化合物除去部のうち、少なくとも１段の揮発性化合物除去部は上記実施形態の光触媒フィルターを含んでいてもよい。
上記実施形態の光触媒フィルターに関しては、上述した光触媒フィルターの実施形態に関する説明がそのまま当てはまる。

揮発性化合物除去装置１０においては、流入部１１を通じて、揮発性化合物が揮発性化合物除去部１４に流入され、当該揮発性化合物除去部１４によって揮発性化合物が除去される。その結果、揮発性化合物が除去されてなる除去物が排出部１５を通じて排出される。なお、本発明において除去物とは、揮発性化合物が揮発性化合物除去部１４によって処理された後の物質を指し、例えば、ＣＯ_２やＨ_２Ｏが挙げられる。
以下、揮発性化合物除去装置１０の各構成部について詳しく説明する。

＜流入部＞
流入部１１は、揮発性化合物を揮発性化合物除去部１４に流入させる機能を有する。例えば、揮発性化合物除去装置１０内外で発生した揮発性化合物を揮発性化合物除去部１４へ流入させる。ここで、揮発性化合物は空気とともに、揮発性化合物除去部１４へ流入させてもよい。これにより、揮発性化合物除去部１４への揮発性化合物の流入を促進できる。この場合、揮発性化合物除去装置１０へ空気を取り入れるために、当該装置１０には、後述するとおり、装置外部から装置内部へ空気を取り入れるための吸気口を備えてもよい。

＜揮発性化合物除去部＞
揮発性化合物除去部１４は、本実施形態の光触媒フィルター１３と、光触媒フィルター１３に光照射する光源１２とを含み、流入部１１から流入された揮発性化合物を除去する機能を有する。ここで「除去」とは、揮発性化合物の吸着および揮発性化合物の分解の両者を意味するものとする。

揮発性化合物除去部１４は、本実施形態の光触媒フィルター１３を少なくとも含むが、本実施形態の光触媒フィルター１３以外の光触媒フィルターを含んでいてもよい。その場合、例えば、従来公知の光触媒材料をフィルター基材に担持させたものを用いてもよい。例えば、上述の光触媒複合粒子を含まない光触媒材料を上記フィルター基材に担持した光触媒フィルター等を含んでいてもよい。

光源１２は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等により構成され、所定の波長を有する光を発光し、光触媒フィルター１３に照射する。この照射光により、光触媒フィルター１３に担持された光触媒複合粒子又は光触媒混合物が活性化され、流入した揮発性化合物を除去する。ただし、光源の種類や、照射光の波長などは特に限定されない。また、光源１２と、光触媒フィルター１３の相対的な位置関係、例えば、光源１２と光触媒フィルター１３との距離、光源１２に対して配置される光触媒フィルター１３の角度等も特に限定はされず、光源１２や光触媒フィルター１３の種類やサイズ、数等により適宜設定される。例えば、触媒反応効率化のため、光源１２から照射される光が光触媒フィルター１３の面に対して垂直または略垂直となるように、光源１２や光触媒フィルター１３を配置することが好ましい。ここで、本明細書において、略垂直とは垂直方向から±１０°以内の傾きをしている態様を含むものをいう。

揮発性化合物除去装置１０における揮発性化合物除去部１４の配置は、流入部１１から流入した揮発性化合物が揮発性化合物除去部１４を通過し、その除去物が排出部１５から排出され得るのであれば、特に制限されるものでなく、種々の配置の態様が考えられる。例えば、図１１に示すように、揮発性化合物除去部１４の光触媒フィルター面が装置底部に対して平行または略平行に配置されていてもよい。ここで、本明細書において、略平行とは平行方向から±１０°以内の傾きをしている態様を含むものをいう。また、図示しないが、装置底部に対して略垂直の向き、または斜め向きなど、任意に配置することもできる。

揮発性化合物除去部１４の段数は、１段であってもよいし、２段以上であってもよい。ここで、「段」とは、揮発性化合物の流れ方向における揮発性化合物除去部１４の１個の単位を意味する。揮発性化合物除去部は、段数が増加するほど、装置全体としての揮発性化合物除去性能が向上するため、２段以上を有することが好ましく、３段以上を有することがさらに好ましい。もっとも、装置サイズの観点から、通常５段以下であり、好ましくは４段以下である。

揮発性化合物除去部１４が２段以上である場合において、揮発性化合物除去部１４同士は、平行または略平行に配置されていてもよいし、平行または略平行に配置されていなくてもよい。また、揮発性化合物の流れ方向が、装置の下部から上部方向、または装置の上部から下部方向となるように、揮発性化合物除去部１４同士が配置されていてもよいし、装置の左部から右部方向、または装置の右部から左部方向となるように、揮発性化合物除去部１４同士が配置されていてもよいし、あるいは上記以外の流れ方向となるように、揮発性化合物除去部１４同士が配置されていてもよい。

本実施形態の揮発性化合物除去装置１０が２段以上の揮発性化合物除去部１４を含む場合、揮発性化合物除去性能の観点から、少なくとも１段の揮発性化合物除去部１４が本実施形態の光触媒フィルター１３を含むことが好ましく、すべての段の揮発性化合物除去部１４が本実施形態の光触媒フィルター１３を含むことがより好ましい。

本実施形態の揮発性化合物除去装置１０が２段以上の揮発性化合物除去部１４を含む場合、少なくとも前記揮発性化合物が最後に通過する最終段の前記揮発性化合物除去部１４は、本実施形態の光触媒フィルター１３を含むことが好ましい。２段以上からなる揮発性化合物除去部１４の場合、本実施形態の光触媒フィルター１３は、揮発性化合物が最後に通過する最終段に配置することで、効率的に揮発性化合物を除去することができる。これは、本実施形態の光触媒複合粒子又は光触媒混合物は、揮発性化合物濃度が低くても、高い除去性能を示すためである。

また、揮発性化合物除去部１４の１段あたりに複数の光触媒フィルターが配置されている場合、揮発性化合物除去性能の観点から、１段に配置された複数の光触媒のうち少なくとも１つの光触媒フィルターが本実施形態の光触媒フィルターであることが好ましく、１段に配置されたすべての光触媒フィルターが本実施形態の光触媒フィルターであることがより好ましい。

＜排出部＞
排出部１５は、揮発性化合物が揮発性化合物除去部１４を通過することにより揮発性化合物が除去されてなる除去物を揮発性化合物除去装置１０から排出する機能を有する。
除去物とは、揮発性化合物が揮発性化合物除去部１４によって処理された後の物質を意味し、例えば、ホルムアルデヒドが揮発性化合物除去部１４によって処理されると、除去物としてＣＯ_２、Ｈ_２Ｏなどが排出される。また、揮発性化合物除去装置１０に後述する吸気口が配置されている場合などでは、除去物には空気が含まれていてもよい。

＜その他＞
揮発性化合物除去装置１０は、当該装置外部から当該装置に空気を取り入れるための、吸気口を備えていてもよい。吸気口を備えることで、揮発性化合物除去部への揮発性化合物の流入を促進できる。

また、揮発性化合物除去装置１０は、揮発性化合物を流入部１１から揮発性化合物除去部１４を通じて排出部１５へ流動させやすくするための手段を備えていてもよい。当該手段としては、例えば、流入部１１から排出部１５への方向に沿って風を送る送風ファンや、流入部１１から排出部１５への方向に沿って陰圧とする手段を備えてもよい。

本実施形態の揮発性化合物除去装置は、揮発性化合物を良好に低減することができるため、例えば、循環式プッシュブル型換気装置、空気清浄機、薬品保管庫、およびダクトレスヒュームフードなどのヒュームフードとして好適に用いられる。
以下、ヒュームフードを例に、本実施形態の揮発性化合物除去装置をさらに説明する。

ヒュームフードとは、一般に、化学実験等を行う作業者を有害な雰囲気から保護する局所排気装置のことを意味する。図１２の（ａ）および図１２の（ｂ）に、ヒュームフードの概略断面図を示す。図１２の（ａ）は、ヒュームフードを正面から見た場合の概略断面図であり、図１２の（ｂ）は、ヒュームフードを側面から見た場合の概略断面図である。図１２の（ａ）および図１２の（ｂ）に示すように、ヒュームフード３０は、作業部１７で発生した揮発性化合物を、流入部１１によって揮発性化合物除去部１４に流入し、揮発性化合物除去部１４にて揮発性化合物を除去し、除去物を排出部１５から排出する。

作業部１７は、作業者が化学実験等の作業を行うための空間である。作業により生じた揮発性化合物を装置外部に拡散させないために、作業部１７は外部と隔絶された空間を有していてもよい。
作業部１７が外部と隔絶された空間を有する場合、作業部１７には、手指を挿入して化学実験等に係る操作をするための手指挿入部１６が設けられていてもよい。例えば、図１２の（ａ）および図１２の（ｂ）に示すように手指を挿入できるような開口や、昇降スライド式扉などが挙げられる。なお、手指挿入部は上述した吸気口を兼ねてもよい。

作業部１７で生じた揮発性化合物は、流入部１１により揮発性化合物除去部１４に導入される。この時、揮発性化合物を外部に漏らさないため、揮発性化合物は吸気口から取り入れられる空気とともに、揮発性化合物除去部１４へ流入させることが好ましい。空気とともに、揮発性化合物除去部１４へ流入させる方法として、例えば、送風ファンや、流入部１１から排出部１５への方向に沿って陰圧とする手段がある。これにより、揮発性化合物を外部に漏らさず、揮発性化合物除去部１４への流入を促進できる。

揮発性化合物除去部１４に導入された揮発性化合物は、前述したように、揮発性化合物除去部１４にて除去され、揮発性化合物が除去された除去物は、排出部１５を通じて外部へ排出される。ヒュームフードは、図１２の（ｂ）に示すようなＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ Ａｉｒ）フィルター１８やバックアップフィルター２０を備えていてもよい。このようなフィルターを備えることで、ヒュームフード３０内に流入したほこりなどを除去することができる。さらに、ヒュームフード３０内で処理された除去物の排出を促進するために、ヒュームフード３０は、図に示すような送風ファン１９を備えていてもよい。
以上説明したとおり、上記ヒュームフード３０は、作業部１７で発生した揮発性化合物を、外部へ漏らすことなく、揮発性化合物除去部１４を通じて、無害となって外部へ放出することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に物づく各種の変形が可能である。

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。

［光触媒複合粒子の調製］
（実施例１）
金属酸化物助触媒粒子としての酸化ジルコニウム粒子（関東電化工業社製 ＺｒＯ_２）３gとイソプロピルアルコール２７gをサンプル瓶に入れ、超音波洗浄器（株式会社ＳＮＤ製 ＵＳ－２ＫＳ)によって１５分間の超音波分散処理を行った。
次に、金属酸化物助触媒粒子に対して８０質量％（２．４ｇ）のチタンテトライソプロポキシド（ＴＴＩＰ 富士フイルム和光純薬株式会社製）をサンプル瓶に滴下し、再度１５分間の超音波分散処理を行った。その後、上記分散液を１２０℃の乾燥機内（エスペック株式会社製 ＳＰＨ―１０１)に入れ、１時間静置することでイソプロピルアルコールを除去した。以上の工程を行っている際に、ＴＴＩＰが空気中の水により加水分解反応を起こし、ＴｉＯ_２を表面に有する金属酸化物助触媒粒子が形成された。
最後に、これらＴｉＯ_２を表面に有する金属酸化物助触媒粒子を電気加熱炉にて５２５℃、１時間焼成することで、ＴｉＯ_２を結晶化させ、光触媒複合粒子１を得た。

得られた光触媒複合粒子における、ＴｉＯ_２の質量比率を誘導結合プラズマ発光・分光（ＩＣＰ－ＡＥＳ）分析を用いて求めたところ、１８質量％であった。ＩＣＰ－ＡＥＳ分析については後述する。

（実施例２）
ＴＴＩＰの添加量を金属酸化物助触媒粒子に対して１６０質量％とした以外は、光触媒複合粒子１と同様にして光触媒複合粒子２を調製した。
得られた光触媒複合粒子における、ＴｉＯ_２の質量比率は３１質量％であった。

（比較例１）
酸化チタン（Ｅｖｏｎｉｋ社製、Ｐ２５）を比較光触媒複合粒子１として用いた。

（比較例２）
酸化ジルコニウム粒子（関東電化工業社製 ＺｒＯ_２）を比較光触媒複合粒子２として用いた。

ＩＣＰ－ＡＥＳ分析は、以下の測定条件にて行った。
約１０ｍｇの光触媒複合粒子サンプルをマイクロ波試料分解装置（マイルストーンゼネラル社製、ＵｌｔｒａＷＡＶＥ）指定のテフロン製の容器に採取し、酸を加えて密栓した。そして、この密閉容器にマイクロ波を照射し、最高２５０℃で加圧酸分解を行った。分解後、超純水を加えて５０ｍＬに定容し、適宜希釈後、ＩＣＰ－ＡＥＳ（株式会社日立ハイテクサイエンス製、ＳＰＳ－３５２０ＵＶ）によるＴｉ、Ｚｒ定量分析を行った。各元素の分析波長は、Ｔｉが３３５．０３７ｎｍ、Ｚｒが３３９．２９５ｎｍとした。また、サンプル中の各元素濃度は下記式から算出した。

なお、試料調製を含む測定の再現性確認のため、試験はｎ＝２で行った。
そして、得られた各種元素濃度より、光触媒複合粒子全量に対する、ＴｉＯ_２、及びＺｒＯ_２の質量比率をそれぞれ求めた。

［滞留式ホルムアルデヒド除去性能評価］
（サンプル作製方法）
実施例１～２及び比較例１～２の光触媒複合粒子０．２５ｇとイオン交換水２．２５ｇを２０ｍＬのサンプル瓶に入れ、超音波洗浄器によって１５分間の超音波分散を行った。
次に、上記分散液０．２ｇを直径２８ｍｍのシャーレに滴下した。その後、上記シャーレを１２０℃の乾燥機内に入れ、１時間静置することでイオン交換水を蒸発させた。以上の工程により、約２０ｍｇの光触媒複合粒子によってシャーレの底面がコーティングされたサンプルを作製した。

（ホルムアルデヒド除去性能評価方法）
図２に示すように、上記の方法で作製したサンプル４２を５Ｌのテドラーバック４４内に設置し、真空引きを行った。真空引きされたテドラーバック内に、２５℃、３７％のホルマリン液を湿度５０％ＲＨの空気でバブリングさせた０．１Ｌのガスと、湿度５０％ＲＨの空気３．６Ｌを充填した。これにより、テドラーバック中に約３５ｐｐｍのホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）ガスと約８０ｐｐｍのメタノール（ＭｅＯＨ）ガスを含む試験ガス４１を３．７Ｌを含ませた。
ここで試験ガス導入直後をｔ＝０（ｍｉｎ）と定義し、そのまま７５分間テドラーバックを静置した後に（ｔ＝７５）、サンプルへ波長３６５ｎｍ、光量１．０ｍＷ／ｃｍ^２のＵＶ－ＬＥＤ光４３を照射開始した。
試験ガス導入直後（ｔ＝０）と、ＵＶ－ＬＥＤ光照射開始１０５分後（ｔ＝１８０）ののＨＣＨＯガス濃度を株式会社島津製作所のガスクロマトグラフィー（ＧＣ－２０１０ Ｐｌｕｓ）４５により測定し、下記の式を用いてＨＣＨＯ除去率を算出した。

ホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）除去率（％）＝１００×｛ＵＶ照射７５分前（ｔ＝０）のＨＣＨＯ濃度（ｐｐｍ）－ＵＶ照射１０５分後（ｔ＝１８０）のＨＣＨＯ濃度（ｐｐｍ）｝／ＵＶ照射７５分前（ｔ＝０）のＨＣＨＯ濃度（ｐｐｍ）

＜分析条件＞
・検出器：ＢＩＤ－２０１０ Ｐｌｕｓ
・カラム：ＲＥＳＴＥＫ社製、Ｒｔ－Ｕ－ＢＯＮＤ
・キャリアガス：Ｈｅ
・キャリアガス流速：３０ｍＬ／ｍｉｎ
・カラム温度：９０℃（３ｍｉｎ）、１７０℃（３ｍｉｎ）
・インジェクタ温度：１００℃
・ディテクタ温度：１８０℃

実施例および比較例におけるホルムアルデヒド除去率を表１および図１に示す。表１には、光触媒複合粒子の調製に用いた金属酸化物助触媒粒子種、ＴＴＩＰの添加量、光触媒複合粒子中の酸化チタンの質量比率、並びに、前記質量比率より求めた、光触媒複合粒子１ｇあたりの金属酸化物助触媒及び酸化チタンのモル数についても記載した。

上記結果から、金属酸化物助触媒（ＺｒＯ_２）や光触媒（ＴｉＯ_２）を単独で使用する場合よりも、本発明の光触媒複合粒子はＨＣＨＯ除去性能が高いことが示された。

[光触媒混合物の調製]
（実施例３～６）
ＴｉＯ_２粒子（Ｅｖｏｎｉｋ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ＧｍｂＨ製、Ｐ２５）と光触媒複合粒子を表２に記載の混合比率で物理混合した。光触媒複合粒子は、上記滞留式ホルムアルデヒド除去性能評価にて高除去率が得られた、実施例１の光触媒複合粒子１を用いた。
物理混合には内径１０ｃｍの深型メノー乳鉢を用い、約１０分間乳棒によりかき混ぜることでＴｉＯ_２粒子と光触媒複合粒子１を十分に混ぜ合わせた。

（比較例３～７）
光触媒複合粒子１を、比較光触媒複合粒子２として用いた酸化ジルコニウム粒子（関東電化工業社製 ＺｒＯ_２）に変更し、表２に記載の混合比率とした以外は、実施例３～６と同様にして物理混合した。

［光触媒フィルターのホルムアルデヒドガス除去性能評価］
（光触媒フィルターの作製）
光触媒フィルターの作製フローの一例として、光触媒混合物を調製して光触媒フィルターを作製する場合の作製フローを図４に示す。
実施例１で使用した光触媒複合粒子１、比較例１で使用した比較光触媒複合粒子１、または上記のとおり作製した実施例３～６、若しくは比較例３～７の光触媒混合物を１０ｇとイオン交換水９０ｇをガラス容器に入れ、超音波洗浄器(株式会社ＳＮＤ製、ＵＳ－２ＫＳ)によって１０分間の超音波分散を行うことで、光触媒スラリーを作製した。
縦５ｃｍ、横５ｃｍ、厚さ０．８ｃｍの日本ルツボ株式会社製のストレートフィルター(セル稠密度：３００個／ｉｎｃｈ^２)を縦１ｃｍ×横１ｃｍ×厚み０．８ｃｍに加工した。上記の光触媒スラリーにディップコートし、１２０℃の乾燥機内にて１時間静置乾燥させた。ストレートフィルター上の光触媒担持量が約０．０３ｇ／ｃｍ^３（約０．０２４ｇ）になるまで、ディップコートと乾燥処理を１～４回繰り返し行うことで光触媒フィルターを作製した。

（流通式ホルムアルデヒド除去性能評価）
実施例１で使用した光触媒複合粒子１、比較例１で使用した比較光触媒複合粒子１、または上記のとおり作製した実施例３～６、若しくは比較例３～７の光触媒混合物を担持した光触媒フィルターをサンプルとして用いた。
試験には、２５℃の２０％中性緩衝ホルマリン液５０ｃｃをＤｒｙ ａｉｒ（３ｃｍ^３／ｍｉｎ）でバブリングしたガスに加え、Ｄｒｙ ａｉｒ（１９７ｃｍ^３／ｍｉｎ）、Ｗｅｔ ａｉｒ（４００ｃｍ^３／ｍｉｎ）を混合したガスを使用した。この試験ガス中には、ＨＣＨＯ約８．３ｐｐｍ（初期濃度）およびＭｅＯＨ約６．５ｐｐｍが含まれていた。
光触媒フィルターに試験ガスを面速０．１ｍ／ｓにて流通させてから９．２５時間後に、波長３６５ｎｍのＵＶ光を光触媒フィルター上部に照射した。ＵＶ光の照射強度は７ｍＷ／ｃｍ^２とし、光触媒フィルター通過後のＨＣＨＯ濃度をガスクロマトグラフィー（ＧＣ－２０１０ Ｐｌｕｓ）により測定した。ＧＣの分析条件は上記と同様である。得られた評価結果を下記式に適用することにより、光触媒フィルターのＨＣＨＯ除去率を算出した。

ホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）除去率（％）＝１００×｛初期ＨＣＨＯ濃度（ｐｐｍ）－光触媒フィルター通過後ＨＣＨＯ濃度（ｐｐｍ）｝／初期ＨＣＨＯ濃度（ｐｐｍ）

結果を表２、図５～図７に示す。なお、表２には、使用した光触媒混合物１ｇ中の、光触媒複合粒子（Ａ）由来のＴｉＯ_２及びＺｒＯ_２のモル数、光触媒粒子（Ｂ）に由来するＴｉＯ_２のモル数、並びにＴｉＯ_２の総モル数についても併記した。
図５は、光触媒混合物中のＺｒＯ_２含有粒子（光触媒複合粒子１又は比較光触媒複合粒子２であるＺｒＯ_２）の含有比率（質量％）と、ＨＣＨＯ除去率（％）の関係を表すグラフである。
図６は、サンプル１ｇ中のＴｉＯ_２の総モル数（ｍｍｏｌ／ｇ）とＨＣＨＯ除去率（％）の関係を表すグラフである。
図７は、サンプル１ｇ中のＺｒＯ_２のモル数（ｍｍｏｌ／ｇ）とＨＣＨＯ除去率（％）の関係を表すグラフである。

表２および図５に示すように、光触媒フィルターに担持させる光触媒として光触媒複合粒子を用いた実施例１は、酸化チタン粒子を単独で用いた比較例１よりも高いホルムアルデヒド除去性能を示した。
また、光触媒フィルターに担持させる光触媒として光触媒混合物を用いた実施例３～６と比較例３～７においては、金属酸化物助触媒粒子表面に酸化チタンを付着させた光触媒複合粒子と酸化チタン粒子の混合物である実施例の方が、金属酸化物助触媒粒子と酸化チタン粒子の物理混合物である比較例の場合よりも、高いホルムアルデヒド除去性能を示した。
さらに、図５より、金属助触媒粒子表面に酸化チタンを付着させた粒子と酸化チタン粒子の最適な混合比は、金属酸化物助触媒粒子表面に酸化チタンを付着させていない場合の最適な混合比と異なることが確認された。

図６や図７に示すように、サンプル中のＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２それぞれのモル数ベースで比較した場合においても、本実施形態の光触媒混合物を用いた方が、金属酸化物助触媒粒子と光触媒粒子の物理混合物よりもＨＣＨＯ除去率が高く、優位であることがわかった。
また、サンプル中のＴｉＯ_２及びＺｒＯ_２のモル数がほぼ同等である、実施例１と比較例７を比べると、実施例１のＨＣＨＯ除去率が高いことも示された。すなわち、金属助触媒粒子と酸化チタン粒子を単に物理混合した場合よりも、光触媒複合粒子とした方が、優位であることがわかった。

[光触媒混合物の調製]
（比較例８～１０）
光触媒複合粒子１を比較光触媒複合粒子２として用いた酸化ジルコニウム粒子（関東電化工業社製 ＺｒＯ_２）に変更し、表３に記載の混合比率とした以外は、実施例３～６と同様にして物理混合した。

［ホルムアルデヒド吸着性能評価］
図８に光触媒のＨＣＨＯ吸着性能評価の試験系の構成を示す。富士フイルム和光純薬株式会社製のパラホルムアルデヒドを１００ｃｃのサンプル瓶に約０．０３ｇ入れ、２７℃に調整した恒温槽内に静置した。流量計１を４８ｓｃｃｍ、流量計２を２ｓｃｃｍに設定し、試験系を流通するＨＣＨＯ濃度が約８ｐｐｍに安定化するまで約３時間放置した。内径０．３８ｃｍのセル内に表３に記載したサンプルを０．０５ｃｍ^３充填した。その後、セル内に試験ガスを流通させ、セル通過前後のＨＣＨＯ濃度をＨＣＨＯ検出器１、２により計測した。そして、セル通過後のＨＣＨＯ濃度が１ｐｐｍ以上まで上昇した時を評価サンプルの破過点として記録した。

結果を表３及び図９～１０に示す。
図９は、サンプル１ｇ中のＺｒＯ_２のモル数（ｍｍｏｌ／ｇ）とＨＣＨＯ吸着量（ｍＬ）の関係を表すグラフである。
図１０は、サンプル１ｇ中の総ＴｉＯ_２のモル数（ｍｍｏｌ／ｇ）とＨＣＨＯ吸着量（ｍＬ）の関係を表すグラフである。

表３及び図９～１０に示すように、ＨＣＨＯ吸着性は、単にサンプル中に含まれるＺｒＯ_２やＴｉＯ_２のモル数に依存することがわかった。すなわち、サンプルに含まれる粒子の構造の違いによるＨＣＨＯ吸着性の違いは見られなかった。
この結果から、実施例において比較例よりもＨＣＨＯ除去性が優れる理由としては、ＨＣＨＯの分解性がより優れるためであると考えられる。

１ 光触媒フィルター
１０ 揮発性化合物除去装置
１１ 流入部
１２ 光源
１３ 光触媒フィルター
１４ 揮発性化合物除去部
１５ 排出部
１６ 手指挿入部
１７ 作業部
１８ ＨＥＰＡフィルター
１９ ファン
２０ バックアップフィルター
３０ ヒュームフード
４１ 試験ガス
４２ サンプル
４３ ＵＶ－ＬＥＤ光
４４ テドラーバック
４５ ガスクロマトグラフィー

Claims (11)

1. 金属酸化物助触媒を含む粒子と、酸化チタンを含む光触媒と、を含み、
   前記光触媒が前記粒子表面の少なくとも一部に付着している、光触媒複合粒子。
2. 前記金属酸化物助触媒が酸化ジルコニウムである請求項１に記載の光触媒複合粒子。
3. 前記金属酸化物助触媒を含む粒子と前記光触媒の合計量に対する、前記光触媒の質量比率が１６～４０質量％である請求項１又は２に記載の光触媒複合粒子。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の光触媒複合粒子と、酸化チタンを含む光触媒粒子とを含む、光触媒混合物。
5. 前記光触媒複合粒子と前記酸化チタンを含む光触媒粒子の合計量に対する、前記光触媒複合粒子の質量比率が５～９９質量％である請求項４に記載の光触媒混合物。
6. 請求項１～３のいずれか１項に記載の光触媒複合粒子、又は請求項４若しくは５に記載の光触媒混合物と、バインダーと、溶媒とを含む光触媒コーティング剤。
7. 請求項１～３のいずれか１項に記載の光触媒複合粒子、又は請求項４若しくは５に記載の光触媒混合物と、バインダーとを含む光触媒コーティング層。
8. 請求項１～３のいずれか１項に記載の光触媒複合粒子、又は請求項４若しくは５に記載の光触媒混合物を用いて、揮発性有機化合物を除去する方法。
9. 前記揮発性有機化合物がホルムアルデヒドである、請求項８に記載の方法。
10. 請求項１～３のいずれか１項に記載の光触媒複合粒子、又は請求項４若しくは５に記載の光触媒混合物を、フィルター基材に担持させた光触媒フィルター。
11. 請求項１０に記載の光触媒フィルターおよび前記光触媒フィルターに光照射する光源を含む揮発性化合物除去部と、
    前記揮発性化合物除去部に揮発性化合物を流入させる流入部と、
    前記揮発性化合物が前記揮発性化合物除去部を通過することにより揮発性化合物が除去されてなる除去物を排出する排出部と、を備える、揮発性化合物除去装置。

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