JP3192242U - Structure of titanium dioxide photocatalyst - Google Patents
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Abstract
【課題】全体的な汚れ除去及びセルフクリーンの効果を向上する二酸化チタン光触媒の構造を提供する。【解決手段】二酸化チタン光触媒の構造は、キャリア及びキャリア上に形成される光触媒フィルム２、例えば、二酸化チタンフィルムを含み、そのうち、光触媒フィルム２は、二酸化チタン楕円球形顆粒及び２２を含む。この光触媒フィルム２の厚さは、１ｍｍ未満であり、且つこの二酸化チタンは、アナターゼ構造を有し、この楕円形の長軸は、１０〜１５ｎｍであり、短軸は、３〜６ｎｍであり、この楕円形球体は、従来技術で使用される円球形二酸化チタンの活性より高くなる。キャリアは、ガラス又は透明なプラスチック材料であることができる。二酸化チタン顆粒が楕円形である時、その中間の隙間は、比較的少ないので、単位体積内の二酸化チタンの量が増加し、二酸化チタンが楕円球体である時、その光触媒活性が増加する。【選択図】図２PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure of a titanium dioxide photocatalyst which improves the effect of overall dirt removal and self-cleaning. The structure of a titanium dioxide photocatalyst includes a carrier and a photocatalyst film 2 formed on the carrier, for example, a titanium dioxide film, of which the photocatalyst film 2 contains titanium dioxide elliptical spherical granules and 22. The thickness of the photocatalyst film 2 is less than 1 mm, and the titanium dioxide has an anatase structure, the elliptical major axis is 10 to 15 nm, and the minor axis is 3 to 6 nm. This elliptical sphere has a higher activity than the spherical titanium dioxide used in the prior art. The carrier can be glass or a clear plastic material. When the titanium dioxide granules are elliptical, the gaps in between are relatively small, so the amount of titanium dioxide in a unit volume increases, and when titanium dioxide is an elliptical sphere, its photocatalytic activity increases. [Selection diagram] Fig. 2
Description
本考案は、二酸化チタン光触媒の構造に関する。 The present invention relates to the structure of a titanium dioxide photocatalyst.
いわゆる光触媒とは、光の照射によって、化学反応を促進させることができる物質である。現在、光触媒として用いることができる物質は、二酸化チタン等の酸化物があり、そのうち、二酸化チタンは、強大な酸化能力、高い化学的安定性、及び無毒の特性を有し、光触媒として最もよく使用される物質である。光触媒は、空気中の低濃度の有害化学物質を処理することに用いることができ、自身は、有害物質を放出しないので、極めて良好な環境浄化用触媒である。光触媒は、消臭、殺菌、抗菌、防汚、及び有害物質除去等の機能を有するが、現在の光触媒の365nm紫外光における抗菌効果は、限られており、紫外光を有さない環境において、抗菌効果を有さない。 A so-called photocatalyst is a substance that can promote a chemical reaction by light irradiation. At present, materials that can be used as photocatalysts include oxides such as titanium dioxide, of which titanium dioxide has strong oxidizing ability, high chemical stability, and non-toxic properties, and is most often used as a photocatalyst. It is a substance to be The photocatalyst can be used to treat a low concentration of harmful chemical substances in the air, and itself does not release harmful substances, so it is a very good catalyst for environmental purification. The photocatalyst has functions such as deodorization, sterilization, antibacterial, antifouling, and harmful substance removal, but the antibacterial effect of the current photocatalyst at 365 nm ultraviolet light is limited, and in an environment without ultraviolet light, Has no antibacterial effect.
二酸化チタンの結晶構造は、正方晶系のルチル（rutile）型、アナターゼ（anatase）型および斜方晶系に属するブルッカイト（brookite）型の３種を有する。そのうち、アナターゼ構造のみが光触媒効果を有する。光触媒処理プロセスの光分解メカニズムは、紫外光又は太陽光により光触媒をトリガし、触媒に電子及びホールを発生させ、表面に吸着した物質を酸化し、表面に吸着した物質を小さな分子に分解する。二酸化チタンを例とし、二酸化チタンが光を吸収し、電子及びホールを発生し、このホールは、相當強い酸化能力を有し、二酸化チタン表面に吸着した汚染分子を直接酸化し、それを分りさせるか、物質表面に吸着した水分子を酸化してヒドロキシルラジカルとすることができる。元々大きな分子の汚染物は、光触媒反応により大きな分子を分解し、汚染物を除去する目的を達成する。 The crystal structure of titanium dioxide has three types of tetragonal rutile type, anatase type and brookite type belonging to orthorhombic type. Of these, only the anatase structure has a photocatalytic effect. The photodegradation mechanism of the photocatalytic treatment process triggers the photocatalyst by ultraviolet light or sunlight, generates electrons and holes in the catalyst, oxidizes the substance adsorbed on the surface, and decomposes the substance adsorbed on the surface into small molecules. Take titanium dioxide as an example. Titanium dioxide absorbs light and generates electrons and holes. These holes have a strong oxidizing ability and directly oxidize contaminating molecules adsorbed on the surface of titanium dioxide. Alternatively, water molecules adsorbed on the material surface can be oxidized to hydroxyl radicals. Originally large molecular contaminants achieve the purpose of degrading the large molecules by photocatalysis and removing the contaminants.
光触媒は、広く研究されており、環境保護、エネルギー源、殺菌、セルフクリーン等の方面に応用されている。TiO2は、光照射後に水を分解し、H2及O2を発生することが発見され、益々多くの人がTiO2光触媒性質に関する研究に打ち込み、各種の可能な改質方法に力を注ぎ、TiO2光触媒の効果を向上させている。 Photocatalysts have been extensively researched and applied in areas such as environmental protection, energy sources, sterilization, and self-cleaning. TiO 2, after the light irradiation to decompose the water, are found to occur with H 2及O 2, more and more people driving in research on TiO 2 photocatalyst properties, focus on various possible modification methods The effect of TiO 2 photocatalyst is improved.
二酸化チタンは、粉体に製造し、直接廃水中に投入でき、基材表面に塗布することもでき、紫外光の照射により水と空気中の有機物質の分解を加速するが、粉体を如何に回収するか、触媒の表面積が完全に紫外光の照射を受けることができるか等の問題に直面する。これら問題を改善する為、二酸化チタンをフィルムにし、二酸化チタンの露出面積を増加し、光触媒効果を向上させ、このようにして、上記問題を解決するだけでなく、同時に二酸化チタンの光触媒の用途を更に増加させることができる。 Titanium dioxide can be made into powder and directly put into waste water, and can be applied to the surface of the substrate, and UV light irradiation accelerates the decomposition of water and organic substances in the air. Or the surface area of the catalyst can be completely irradiated with ultraviolet light. In order to improve these problems, titanium dioxide is used as a film, the exposed area of titanium dioxide is increased, and the photocatalytic effect is improved. Thus, not only the above problems are solved, but also the use of titanium dioxide photocatalyst is improved. It can be further increased.
一般に使用する光触媒は、円球形の二酸化チタンであり、フィルムが二酸化チタン円球形から組成される時、その中間の隙間が大きく、且つ円球形二酸化チタンの光触媒の活性が比較的劣る。従って、光触媒フィルムの性能を如何に増進させるかの研究は、依然として需要がある。 The photocatalyst generally used is a spherical titanium dioxide. When the film is composed of a titanium dioxide sphere, the gap in the middle is large, and the activity of the photocatalyst of the sphere titanium dioxide is relatively inferior. Therefore, research on how to enhance the performance of photocatalytic films is still in demand.
本考案の目的は、二酸化チタンフィルムが、二酸化チタン楕円球形顆粒を含み、二酸化チタン顆粒が楕円形である時、その中間の隙間が比較的少なく、単位体積内の二酸化チタンの量が増加し、全体的な汚れ除去及びセルフクリーンの効果を向上することができる二酸化チタン光触媒の構造を提供することにある。 The purpose of the present invention is that when the titanium dioxide film contains titanium dioxide oval spherical granules, and the titanium dioxide granules are oval, the gap between them is relatively small, and the amount of titanium dioxide in the unit volume increases, An object of the present invention is to provide a titanium dioxide photocatalyst structure capable of improving the overall dirt removal and self-cleaning effects.
本考案のもう１つの目的は、二酸化チタンフィルムは、二酸化チタン楕円球形顆粒及び二酸化シリコン円球形顆粒を含み、二酸化チタン楕円球形顆粒及び二酸化シリコン円球形顆粒が、何れもキャリア上に混合形成され、構造の抗反射性及びアンチグレア性質を向上することができる二酸化チタン‐二酸化シリコン光触媒の構造を提供することにある。 Another object of the present invention is that the titanium dioxide film includes titanium dioxide oval spherical granules and silicon dioxide spherical granules, both of which are mixed and formed on the carrier. The object is to provide a titanium dioxide-silicon dioxide photocatalyst structure capable of improving the antireflective and antiglare properties of the structure.
本考案の更にもう１つの目的は、複合材料により二種の材料の利点を結合でき、ナノ銀自身の高抗菌効果を利用して光触媒の紫外光がない状況下で抗菌効果を有さない欠点を補強し、光触媒のセルフクリーン汚れ除去機能を利用し、ナノ銀の抗菌過程で粒子表面に沈積した生物膜を低減するナノ銀複合二酸化チタン光触媒の構造を提供することにある。 Another object of the present invention is that the advantages of the two materials can be combined by the composite material, and the high antibacterial effect of nanosilver itself makes it possible to have the antibacterial effect in the absence of UV light from the photocatalyst. It is intended to provide a structure of a nanosilver composite titanium dioxide photocatalyst that reduces the biofilm deposited on the particle surface in the antibacterial process of nanosilver using the self-cleaning dirt removal function of the photocatalyst.
上記の目的を達成する為、本考案の１つの形態において、二酸化チタン光触媒の構造は、キャリア及びキャリア上に形成される光触媒フィルム、例えば、二酸化チタンフィルムを含み、そのうち、該二酸化チタンフィルムは、二酸化チタン楕円球形顆粒を含む。 In order to achieve the above object, in one form of the present invention, the structure of the titanium dioxide photocatalyst includes a carrier and a photocatalytic film formed on the carrier, for example, a titanium dioxide film, of which the titanium dioxide film is Contains titanium dioxide oval spherical granules.
本考案のもう１つの形態において、二酸化チタン‐二酸化シリコン光触媒の構造は、キャリア及びキャリア上に形成される二酸化チタン‐二酸化シリコンフィルムを含み、そのうち、該二酸化チタン−二酸化シリコンフィルムは、二酸化チタン楕円球形顆粒及び二酸化シリコン円球形顆粒を含み、二酸化チタン楕円球形顆粒及び二酸化シリコン円球形顆粒は、何れもキャリア上に形成される。 In another form of the invention, the structure of the titanium dioxide-silicon dioxide photocatalyst comprises a carrier and a titanium dioxide-silicon dioxide film formed on the carrier, wherein the titanium dioxide-silicon dioxide film is a titanium dioxide ellipse. Including spherical granules and silicon dioxide spherical granules, both titanium dioxide elliptical spherical granules and silicon dioxide spherical granules are formed on the carrier.
本考案の更にもう１つの形態において、ナノ銀複合二酸化チタン光触媒の構造は、キャリア及びキャリア上に形成されるナノ銀複合二酸化チタンフィルムを含み、そのうち、該ナノ銀複合二酸化チタンフィルムは、二酸化チタン楕円球形顆粒及びナノ銀顆粒を含む。 In yet another aspect of the present invention, the structure of the nanosilver composite titanium dioxide photocatalyst comprises a carrier and a nanosilver composite titanium dioxide film formed on the carrier, wherein the nanosilver composite titanium dioxide film comprises titanium dioxide. Includes oval spherical granules and nano silver granules.
以上の二酸化チタン楕円球形顆粒を使用し、二酸化シリコン又はナノ銀を添加することにより、確実に光触媒フィルムの性能を増進することができる。 By using the above titanium dioxide oval spherical granules and adding silicon dioxide or nanosilver, the performance of the photocatalytic film can be reliably improved.
本考案の詳細な説明及び技術内容について、図面を合わせて以下に説明するが、図面は、ただ参考及び説明用に提供するだけであり、本考案に制限を加えるものではない。 Detailed description and technical contents of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the drawings are merely provided for reference and description, and do not limit the present invention.
図１及び図２を参照し、図１は、本考案の二酸化チタン光触媒の構造の断面説明図である。図２は、本考案の二酸化チタンフィルムの構造説明図である。図１及び図２に示すように、本考案の二酸化チタン光触媒の構造は、キャリア１及びキャリア１上に形成される光触媒フィルム２、例えば、二酸化チタンフィルムを含み、そのうち、光触媒フィルム２は、二酸化チタン楕円球形顆粒及び２２を含む。この光触媒フィルム２の厚さは、１ｍｍ未満であり、且つこの二酸化チタンは、アナターゼ構造を有し、この楕円形の長軸は、１０〜１５ｎｍであり、短軸は、３〜６ｎｍであり、この楕円形球体は、従来技術で使用される円球形二酸化チタンの活性より高くなる。キャリア１は、ガラス又は透明なプラスチック材料であることができる。二酸化チタン顆粒が楕円形である時、その中間の隙間は、比較的少ないので、単位体積内の二酸化チタンの量が増加し、二酸化チタンが楕円球体である時、その光触媒活性が増加する。この二酸化チタン楕円球形顆粒２２は、従来技術で使用される円球形二酸化チタンの活性より高く、この二酸化チタンフィルムは、キャリア上に超親水性を有し、強い汚れ除去及びセルフクリーンの効果を有する。蛍光灯、紫外光灯又は太陽光がこの二酸化チタンフィルムを照射する時、高い活性を有する。
1 and 2 are cross-sectional explanatory views of the structure of the titanium dioxide photocatalyst of the present invention. FIG. 2 is an explanatory view of the structure of the titanium dioxide film of the present invention. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the structure of the titanium dioxide photocatalyst of the present invention includes a
続いて、図１及び図３を同時に参照し、図３は、本考案の二酸化チタン‐二酸化シリコンフィルムの構造説明図である。本考案の二酸化チタン‐二酸化シリコン光触媒の構造は、キャリア１及びキャリア１上に形成される光触媒フィルム２、例えば、二酸化チタン‐二酸化シリコンフィルムを含み、そのうち、光触媒フィルム２は、二酸化チタン楕円球形顆粒２２及び二酸化シリコン円球形顆粒２４を含み、二酸化チタン楕円球形顆粒２２及び二酸化シリコン円球形顆粒２４は、立方体に配列される。光触媒フィルム２中の二酸化チタン楕円球形顆粒２２は、二酸化シリコン円球形顆粒２４が配列されてなる立方体中の隙間に位置するか、二酸化シリコン円球形顆粒２４が配列されてなる立方体の間の隙間に位置する。この光触媒フィルム２の厚さは、１ｍｍ未満であり、且つこの二酸化チタンは、アナターゼ構造を有し、この楕円球形の長軸は、１０〜１５ｎｍであり、短軸は、３〜６ｎｍであり、この二酸化チタン楕円球形顆粒２２は、従来技術で使用される円球形二酸化チタンの活性より高くなる。二酸化シリコン円球形顆粒は、その直径が２０〜３０ｎｍの間である。二酸化シリコンの添加は、フィルムを増加することができ、そのフィルムを屈折率、多孔率等を変化させることにより、光の進行経路に影響を及ぼし、透過率を増加することができる。キャリア１は、ガラス又は透明なプラスチック材料であることができる。この二酸化チタン‐二酸化シリコンフィルムは、超親水性、高い光透過性、高い付着性及び高い硬度を有すると共に、強い汚れ除去及びセルフクリーンの効果を有する。蛍光灯、紫外光灯又は太陽光でこの二酸化チタン‐二酸化シリコンフィルムを照射する時、高い活性、及び高い光透過率を有し、従って、抗反射及びアンチグレアの効果を有する。
1 and 3 are referred to at the same time, and FIG. 3 is an explanatory view of the structure of the titanium dioxide-silicon dioxide film of the present invention. The structure of the titanium dioxide-silicon dioxide photocatalyst of the present invention includes a
続いて、図１及び図４を同時に参照し、図４は、本考案のナノ銀複合二酸化チタンフィルムの構造説明図である。本考案のナノ銀複合二酸化チタン光触媒の構造は、キャリア１及びキャリア１上に形成される光触媒フィルム２、例えば、ナノ銀複合二酸化チタンフィルムを含み、そのうち、光触媒フィルム２は、二酸化チタン楕円球形顆粒２２及びナノ銀顆粒２６を含む。この光触媒フィルム２の厚さは、１ｍｍ未満であり、且つこの二酸化チタンは、アナターゼ構造を有し、この楕円形顆粒の長軸は、１０〜１５ｎｍであり、短軸は、３〜６ｎｍであり、この二酸化チタン楕円球形顆粒２２は、従来技術で使用される円球形二酸化チタンの活性より高くなる。ナノ銀顆粒は、円球形であり、ナノ銀顆粒の直径は、１００ｎｍより小さい。ナノ銀顆粒は、二酸化チタンの表面上に付着する。キャリアは、ガラス又は透明なプラスチック材料であることができる。この楕円球形の二酸化チタン表面に付着するナノ銀顆粒は、従来技術の楕円形二酸化チタンの単独使用の活性よりも高く、セルフクリーンの効果が良好であり、このナノ銀複合二酸化チタンフィルムは、超親水性を有し、更に強い汚れ除去及びセルフクリーンの効果を有する。蛍光灯、紫外光灯又は太陽光でこのナノ銀複合二酸化チタンフィルムを照射する時、高い活性を有する。
1 and 4 are referred to at the same time, and FIG. 4 is an explanatory view of the structure of the nano silver composite titanium dioxide film of the present invention. The structure of the nanosilver composite titanium dioxide photocatalyst of the present invention includes a
本考案の二酸化チタン光触媒の構造の製造方法は、キャリアのクリーニング及びコーティングを含む。クリーニングを経ていないキャリアの表面は、油性物質又はその他の不潔物を有する可能性があり、コーティングが不均一で、乾燥時に剥離現象の発生を招く。キャリアのクリーニングは、二酸化チタン顆粒をキャリア上にしっかりと付着させることができるようにするためである。キャリアのクリーニングのステップは、以下のとおりである。キャリアを中性洗浄剤中に安置し、超音波振動で１時間洗浄する。脱イオン水でキャリア表面に残留する洗浄剤を洗浄し、超音波振動で１時間洗浄する。キャリアを水酸化ナトリウム溶液中に置き、超音波振動で１時間洗浄する。脱イオン水でキャリア表面上に残留する水酸化ナトリウム溶液を洗浄し、超音波振動で１時間洗浄する。最後に、キャリアをオーブンに入れ、乾燥、保存し、コーティング用に準備する。 The method of manufacturing the titanium dioxide photocatalyst structure of the present invention includes carrier cleaning and coating. The surface of the carrier that has not been cleaned may have oily substances or other unclean substances, the coating is non-uniform, and the peeling phenomenon occurs during drying. The cleaning of the carrier is to allow the titanium dioxide granules to adhere firmly onto the carrier. The carrier cleaning steps are as follows. The carrier is placed in a neutral detergent and washed with ultrasonic vibration for 1 hour. The cleaning agent remaining on the carrier surface is washed with deionized water and washed with ultrasonic vibration for 1 hour. The carrier is placed in sodium hydroxide solution and washed with ultrasonic vibration for 1 hour. The sodium hydroxide solution remaining on the carrier surface is washed with deionized water and washed with ultrasonic vibration for 1 hour. Finally, the carrier is placed in an oven, dried, stored, and prepared for coating.
本考案のキャリアの浸漬コーティングのステップは、以下である。コーティング液を引き上げ機台上に置く。ガラス基材を引き上げ機上に固定する。ガラス基材をコーティング液中に浸入させ、下降速度は、５〜１０cm/minである。コーティング膜の引き上げを開始し、コーティングを完了した後、紫外光灯下に置き、３０分間照射する。処理を経たガラス基材をオーブン中に置き、６０〜１６０℃で乾燥し、ナノ銀複合二酸化チタンの一回のコーティング作業を完成する。多層のコーティング膜を製造する時、上記各項のステップを繰り返す必要がある。上記コーティング液は、二酸化チタンコロイド、二酸化チタン-二酸化シリコンコロイド又はナノ銀複合二酸化チタンコロイドを含むものであることができる。 The steps of the dip coating of the carrier of the present invention are as follows. Lift the coating solution and place it on the machine base. The glass substrate is fixed on the lifting machine. The glass substrate is infiltrated into the coating solution, and the descending speed is 5 to 10 cm / min. The coating film starts to be pulled up, and after the coating is completed, it is placed under an ultraviolet light lamp and irradiated for 30 minutes. The treated glass substrate is placed in an oven and dried at 60 to 160 ° C. to complete one coating operation of nano silver composite titanium dioxide. When manufacturing a multilayer coating film, it is necessary to repeat the steps of the above items. The coating liquid may include a titanium dioxide colloid, a titanium dioxide-silicon dioxide colloid, or a nanosilver composite titanium dioxide colloid.
なお、本考案では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本考案に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本考案の精神と領域を脱しない均等の範囲内で各種の変動や潤色を加えることができることは勿論である。 In the present invention, preferred embodiments have been disclosed as described above, but these are not intended to limit the present invention in any way, and anyone who is familiar with the technology has an equivalent scope that does not depart from the spirit and scope of the present invention. Of course, various fluctuations and hydration colors can be added.
１ キャリア
２ 光触媒フィルム
２２ 二酸化チタン楕円球形顆粒
２４ 二酸化シリコン円球形顆粒
２６ ナノ銀顆粒
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|---|---|---|---|---|
| CN116023038A (en) * | 2023-02-01 | 2023-04-28 | 咸宁南玻节能玻璃有限公司 | Hydrophilic self-cleaning glass and preparation method thereof |
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|---|---|---|---|---|
| CN116023038A (en) * | 2023-02-01 | 2023-04-28 | 咸宁南玻节能玻璃有限公司 | Hydrophilic self-cleaning glass and preparation method thereof |
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