JP3798060B2 - 光触媒粒子の担持方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚れ物質、臭い成分、有機物等を、分解、浄化、無害化、あるいは殺菌に使用される光触媒粒子の担持方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の光触媒粒子の担持方法としては、特開昭５７−１２２９５０号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】
以下、その光触媒粒子の担持方法について図２０を参照しながら説明する。図に示すように、基材１０２の上に水ガラス１０３を塗布後、水ガラス１０３を生乾きの状態とする。さらに生乾きの水ガラス１０３の上に、光触媒粒子１０１を均一に分散付着させ、３００℃３０分間焼成し、光触媒粒子１０１は水ガラス１０３を介して基材１０２表面に接着され、光触媒粒子層を形成し基材１０２に光触媒粒子を担持している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の光触媒粒子の担持方法では、光触媒粒子が水ガラス中に埋没し光触媒粒子の表面が覆われるため、光触媒粒子に光、および汚れ物質、臭い成分、有機物等が到達しないので、光触媒としての活性を損なうという課題があり、光触媒粒子の表面を覆わずに担持することが要求されている。
【０００５】
また、全ての光触媒粒子に水ガラスが接することは困難で、接着が不十分で担持強度や耐久性が低いという課題があり、全ての光触媒粒子を確実に接着させ担持強度や耐久性を高くすることが要求されている。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、光触媒粒子の担持方法において、光触媒粒子としての活性を損なうことがなく、また担持強度や耐久性を高めることのできる光触媒粒子の担持方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光触媒粒子の担持方法は上記目的を達成するために、光触媒粒子と水溶性の塩を、水で分散したものを基材に塗布後乾燥して光触媒粒子層を形成し、この光触媒粒子層に樹脂バインダ混合溶液を塗布後乾燥した後、残留する塩を水洗除去する光触媒粒子の担持方法としたものである。
【０００８】
この本発明によれば、光触媒粒子を露出させ、光触媒としての活性を損なうことがない光触媒粒子層を形成する光触媒粒子の担持方法が得られる。
【０００９】
また他の手段は、光触媒粒子を水で分散したものを基材に塗布後乾燥して光触媒粒子層を形成し、この光触媒粒子層に水を塗布し光触媒粒子の細孔内に吸着水を吸着させ、次に光触媒粒子層に樹脂バインダ混合溶液を塗布後乾燥させ、光触媒粒子間、および光触媒粒子と基材の間を樹脂バインダで接着する光触媒粒子の担持方法としたものである。
【００１０】
この本発明によれば、樹脂バインダ混合溶液の塗布後の乾燥時に光触媒粒子の細孔内の吸着水を蒸発し、樹脂バインダに空隙を生じさせて光触媒粒子を露出させ、光触媒としての活性を損なうことがない光触媒粒子層を形成する光触媒粒子の担持方法が得られる。
【００１１】
また他の手段は、光触媒粒子を水溶性樹脂混合水で分散したものを基材に塗布後乾燥して光触媒粒子層を形成し、この光触媒粒子層に樹脂バインダ混合溶液を塗布後乾燥した後、水溶性樹脂を水洗除去する光触媒粒子の担持方法としたものである。
【００１２】
この本発明によれば、光触媒粒子を露出させ、水溶性樹脂を水洗除去し光触媒粒子の露出性を持たせ、光触媒としての活性を損なうことがなく、また担持強度や耐久性の高い光触媒粒子層を形成する光触媒粒子の担持方法が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、光触媒粒子と水溶性の塩を、水で分散したものを基材に塗布後乾燥して光触媒粒子層を形成し、この光触媒粒子層に樹脂バインダ混合溶液を塗布後乾燥した後、残留する塩を水洗除去する光触媒粒子の担持方法としたものであり、光触媒粒子層を樹脂バインダで形成した後、光触媒粒子に付着する塩を除去するため、光触媒粒子と樹脂バインダ樹脂の間に空間を生じさせ、バインダが光触媒粒子全体を覆うことを防ぎ樹脂バインダによる触媒毒を最小限にして光触媒粒子を基材に担持することができる。
【００１４】
【実施例】
（参考例１）
図１〜図４に示すように、光触媒粒子である酸化チタン粒子１は、略Φ１０〜３０ｎｍの１次粒子２が凝集した構成をしており、酸化チタン粒子１はアナターゼ化するため２００〜８００℃で焼成している。そして、前記酸化チタン粒子１を水３で分散し、これを基材６に塗布後２０〜２００℃で乾燥し、光触媒粒子層４を形成する。そして前記光触媒粒子層４に光触媒粒子層４を形成する酸化チタン粒子１に対しシリカ固形分で５〜５０重量％、好ましくは５〜３０重量％のバインダ混合溶液となるシリカゾル７を塗布浸漬し、その後２０〜２００℃で乾燥し、前記酸化チタン粒子１間および酸化チタン粒子１と基材６の接点部分にシリカゾル７を乾燥しシリカゾルをゲル化させバインダとなるシリカゲル５とし、さらに２００〜５００℃でシリカゲル５を焼結して強度を増し、光触媒粒子層４を形成するものである。
【００１５】
上記構成により、最初の水３の乾燥で、酸化チタン粒子１だけで骨格を構成し、さらに乾燥時の水３の毛管凝縮で酸化チタン粒子１間を接近させるために、バルクとして細密に充填された光触媒粒子層４を形成し、さらに、この光触媒粒子層４にシリカゾル７を塗布し、この時、酸化チタン粒子１を分散させる必要がないのでシリカゾル７の塗布量は少量で対応でき、酸化チタン粒子１間で作られた空間にシリカゾル７を浸透させ、このシリカゾル７を乾燥させたシリカゲル５で酸化チタン粒子１間の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分のみを接着させ、この酸化チタン粒子１で作られた空間を保持した状態で酸化チタン粒子１を基材６に担持し、この酸化チタン粒子１間の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分を少量のシリカゲル５で接着でき、シリカゲル５が酸化チタン粒子１を覆うことによる触媒毒を最小限にして、密着性が良く充分な強度を持ち酸化チタン粒子１を基材６に担持するという作用を有する。
【００１６】
なお、参考例では、光触媒粒子にアナターゼ化した酸化チタン粒子を用いたが、酸化チタン粒子にかえて含水酸化チタンやルチル化した酸化チタン粒子を用いてもよく、また、表面に、白金、ルテニウム、パラジウム等の触媒金属を担持した酸化チタン粒子を用いてもよく、光触媒の効果を持った粒子を用いれば何でもよく、その作用効果に差異は生じない。
【００１７】
また、バインダをシリカゾルをゲル化させたシリカゲルとしたが、バインダは水ガラス、水酸化ケイソ、アルミナゾル、チタニアゾル、ジルコニアゾル、およびテトラアルコキシシランを加水分解させたゾルを用いてもよく、さらにバインダとして、エポキシ樹脂を用いたがエポキシ樹脂にかえてウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリシロキサン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂塗料であれば何を用いてもよい。
【００１８】
また、基材に凹凸を持たせて光触媒粒子と基材の接点を増加させ、光触媒層と基材の密着性を向上させても良い。
【００１９】
また、基材にプライマをあらかじめ塗布し、光触媒層と基材の密着性や、基材の耐腐食を向上させても良い。
【００２０】
（参考例２）
図５〜図７は、酸化チタン粒子１を酸化チタン粒子１に対しシリカ固形分で２．５〜２５重量％、好ましくは２．５〜１５重量％のシリカゾル７で分散し、これを基材６に塗布後乾燥して光触媒粒子層４を形成し、さらに前記光触媒粒子層４に光触媒粒子層４を形成する酸化チタン粒子１に対しシリカ固形分で２．５〜２５重量％、好ましくは２．５〜１５重量％のシリカゾル７を塗布後乾燥して、前記光触媒粒子１間、および光触媒粒子１と基材６の間をシリカゲル５で接着する酸化チタン粒子１の担持方法となる。
【００２１】
上記構成により、最初にシリカゾル７を乾燥させ、シリカゾル７のシリカ量が少量なため乾燥時の水３の毛管凝縮で酸化チタン粒子１間を接近させるために、バルクとして細密に充填された光触媒粒子層４を形成し、またシリカゾル７を乾燥させたシリカゲル５で、酸化チタン粒子１の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分の一部を接着させた光触媒粒子層４を形成し、さらにこの光触媒粒子層４にシリカゾル７を塗布し、これを乾燥させたシリカゲル５で光触媒粒子層４の担持強度を増強させるが、すでに光触媒粒子１の一部はシリカゲル５で接着しているため、この酸化チタン粒子１間にシリカゾル７を浸漬させても、膨潤によって光触媒粒子層４が再解離することがなく、この酸化チタン粒子１で作られた空間を保持した状態で酸化チタン粒子１を基材６に担持し、この酸化チタン粒子１間の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分を少量のシリカゲル５で接着でき、シリカゲル５による触媒毒を最小限にして、密着性が良く充分な強度を持ち酸化チタン粒子１を基材６に担持するという作用を有する。
【００２２】
（参考例３）
図８および図９は、光触媒粒子層４に光触媒粒子層４を形成する酸化チタン粒子１に対しシリカ固形分で２．５〜２５重量％、好ましくは２．５〜１５重量％のシリカゾル７を塗布し乾燥することを複数回繰り返して、光触媒粒子１間、および光触媒粒子１と基材６の間をシリカゲル５で接着する酸化チタン粒子１の担持方法となる。
【００２３】
上記構成により、シリカゾル７を乾燥させたシリカゲル５で、酸化チタン粒子１の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分の一部を接着させた光触媒粒子層４を形成し、さらにこの光触媒粒子層４にシリカゾル７を塗布し、これを乾燥させたシリカゲル５で光触媒粒子層４の担持強度を増強させることを繰り返し、光触媒粒子１間にシリカゾル７を浸漬させ、これを乾燥しゲル化させても、一度の作業で塗布するシリカゾル７のシリカ量が少量なため、シリカゾル７がシリカゲル５にゲル化する時の体積収縮による光触媒粒子層４が再解離することがほとんどなく、この酸化チタン粒子１で作られた空間を保持した状態で酸化チタン粒子１を基材６に担持し、この酸化チタン粒子１間の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分を少量のシリカゲル５で接着でき、シリカゲル５による触媒毒を最小限にして、密着性が良く充分な強度を持ち酸化チタン粒子１を基材６に担持するという作用を有する。
【００２４】
（参考例４）
図１０および図１１は、光触媒粒子１を分散剤含有水８で細かく分散し、これを基材６に塗布後乾燥して光触媒粒子層４を形成し、さらに前記光触媒粒子層４に光触媒粒子層４を形成する酸化チタン粒子１に対しシリカ固形分で５〜５０重量％、好ましくは５〜２０重量％のシリカゾル７を塗布後乾燥する酸化チタン粒子１の担持方法となる。
【００２５】
上記構成により、分散剤含有水８で光触媒粒子１を少なくとも１μｍ以下の粒子径に分散し、最初の分散剤含有水８中の水分を乾燥して、酸化チタン粒子１で骨格を構成する時、乾燥時の水分の毛管凝縮で酸化チタン粒子１間が接近するために、バルクとしてより細密に充填された光触媒粒子層４を形成し、また粒子径が小さくなったことにともない酸化チタン粒子１間の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分を増加させ、さらにこの光触媒粒子層４にシリカゾル７を塗布して酸化チタン粒子１間で作られた空間にシリカゾル７を浸透させ、このシリカゾル７を乾燥させたシリカゲル５で増加した酸化チタン粒子１間の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分を接着させ、この酸化チタン粒子１で作られた空間を保持した状態で酸化チタン粒子１を基材６に担持し、この酸化チタン粒子１間の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分を少量のシリカゲル５で接着でき、シリカゲル５による触媒毒を最小限にして、密着性が良く充分な強度を持ち、酸化チタン粒子１を基材６に担持するという作用を有する。
【００２６】
なお、シリカゾルを塗布後乾燥した後、光触媒層に残留した分散剤を水洗除去してもよく、その作用効果に差異は生じない。
【００２７】
（実施例１）
図１２および図１３は、光触媒粒子１と水溶性の塩１１を、水で分散し、これを基材６に塗布後乾燥して光触媒粒子層４を形成し、さらに前記光触媒粒子層４に樹脂バインダ混合溶液であるエポキシ塗料１０を光触媒粒子層４を形成する酸化チタン粒子１に対し樹脂固形分で５〜５０重量％、好ましくは５〜２０重量％塗布後乾燥した後、残留する塩１１を水洗除去する光触媒粒子１の担持方法となる。
【００２８】
上記構成により、最初の水３の乾燥で、酸化チタン粒子１で光触媒粒子層４を形成し、この酸化チタン粒子１には塩１１が付着しており、さらにこの光触媒粒子層４にエポキシ塗料１０を塗布して酸化チタン粒子１間で作られた空間にエポキシ塗料１０を浸透させ、このエポキシ塗料１０を乾燥させた樹脂バインダであるエポキシ樹脂１２で酸化チタン粒子１間の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分のみを接着させ、この酸化チタン粒子１で作られた空間を保持した状態で酸化チタン粒子１を基材６に担持し、その後、この光触媒粒子層４を水洗することにより酸化チタン粒子１に付着した塩１１を除去し、酸化チタン粒子１とエポキシ樹脂１２の間に隙間を生じさせ、エポキシ樹脂１２による触媒毒を最小限にして、酸化チタン粒子１を基材６に担持するという作用を有する。
【００２９】
なお、樹脂バインダにエポキシ樹脂を用いたがエポキシ樹脂にかえてウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリシロキサン樹脂、フッ素樹脂の樹脂塗料であれば何を用いてもよく、その作用効果に差異を生じない。
【００３０】
（実施例２）
図１４は、光触媒粒子１を水３で分散し、これを基材６に塗布後乾燥して光触媒粒子層４を形成し、さらに前記光触媒粒子層４に水３を塗布し光触媒粒子１の細孔内に吸着水１３を吸着させ、次に光触媒粒子層４に樹脂バインダ混合溶液となるエポキシ塗料１０を塗布後乾燥して、光触媒粒子１間、および光触媒粒子１と基材６の間をエポキシ塗料１０で接着する光触媒粒子１の担持方法となる。
【００３１】
上記構成により、エポキシ樹脂１２を樹脂バインダとして、酸化チタン粒子１の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分の一部を接着させた光触媒粒子層４を形成するが、エポキシ塗料１０を乾燥させる時、光触媒粒子１内に吸着させた吸着水１３も乾燥し、エポキシ樹脂１２に細孔を形成し、また光触媒粒子１とエポキシ樹脂１２の間に隙間を生じさせ、エポキシ樹脂１２による触媒毒を最小限にして、酸化チタン粒子１を基材６に担持するという作用を有する。
【００３２】
なお、樹脂バインダにエポキシ樹脂を用いたがエポキシ樹脂にかえてウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリシロキサン樹脂、フッ素樹脂の樹脂塗料であれば何を用いてもよく、その作用効果に差異を生じない。
【００３３】
（実施例３）
図１５および図１６は、光触媒粒子１を酸化チタン粒子１に対し樹脂固形分で２．５〜２５重量％、好ましくは２．５〜１５重量％の水溶性樹脂混合水であるポリビニルアルコール混合水１４で分散し、これを基材６に塗布後乾燥して光触媒粒子層４を形成し、さらに前記光触媒粒子層４に樹脂バインダ混合溶液であるエポキシ塗料１０を光触媒粒子層４を形成する酸化チタン粒子１に対し樹脂固形分で５〜５０重量％、好ましくは５〜２０重量％塗布後乾燥した後、水溶性樹脂であるポリビニルアルコール１５を水洗除去する光触媒粒子１の担持方法となる。
【００３４】
上記構成により、最初にポリビニルアルコール混合水１４の水分を乾燥させ、ポリビニルアルコール１５で酸化チタン粒子１の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分の一部を接着させた光触媒粒子層４を形成し、さらにこの光触媒粒子層４にエポキシ塗料１０を塗布し、これを乾燥させたエポキシ樹脂１２で光触媒粒子層４の担持強度を増強させるが、すでに光触媒粒子１の一部はポリピリビニルアルコール１５で接着しているため、この酸化チタン粒子１間にエポキシ塗料１０を浸漬させても、膨潤によって光触媒粒子層４が再解離することがなく、この酸化チタン粒子１で作られた空間を保持した状態で酸化チタン粒子１を基材６に担持し、この酸化チタン粒子１間の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分を少量のエポキシ樹脂１２で接着でき、エポキシ樹脂１２による触媒毒を最小限にして、酸化チタン粒子１を基材６に担持するという作用を有する。
【００３５】
なお、水溶性樹脂にポリビニルアルコールを用いたがポリビニルアルコールにかえて水分乾燥時に固化する水溶性樹脂であれば何を用いてもよく、その作用効果に差異を生じない。
【００３６】
（参考例５）
図１７〜図１９は、光触媒粒子１と、水に不溶な高沸点有機化合物であるイソフタロニトリル１６を前記イソフタロニトリル１６を可溶な有機溶剤１７で分散し、これを基材６に塗布後乾燥して光触媒粒子層４を形成し、さらに光触媒粒子層４に無機系バインダ混合溶液であるシリカゾル１８を塗布後乾燥し、光触媒粒子１間、および光触媒粒子１と基材６の間を無機系バインダであるシリカゲル１９で接着して光触媒粒子層４を形成する光触媒粒子１の担持方法となる。
【００３７】
上記構成により、最初に光触媒粒子１とイソフタロニトリル１６を有機溶剤１７で分散し、これを基材６に塗布後、有機溶剤１７を乾燥し、光触媒粒子１の細孔内にイソフタロニトリル１６を保持させて光触媒粒子層４を形成し、さらにこの光触媒粒子層４にシリカゾル１８を塗布後乾燥して、酸化チタン粒子１間で作られた空間にシリカゾル１８浸透後、このシリカゾル１８をゲル化させシリカゲル１９とし、酸化チタン粒子１間の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分を接着させ、また１５０〜４００℃の温度でこの光触媒粒子層４を乾燥し、イソフタロニトリル１６を蒸発させ、この酸化チタン粒子１の表面をより露出させた状態で酸化チタン粒子１を基材６に担持し、シリカゲル１９による触媒毒を最小限にして、密着性が良く充分な強度を持ち、酸化チタン粒子１を基材６に担持するという作用を有する。
【００３８】
なお、イソフタロニトリルの代わりに、アニリン、キニーネ、アセトフェノンなど沸点が１５０〜２５０℃の高沸点有機化合物を用いてもよく、その作用効果に差異は生じない。
【００３９】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、光触媒粒子を露出させ、光触媒としての活性を損なうことが少ないという効果のある光触媒粒子の担持方法を提供できる。
【００４０】
また、担持強度や耐久性の高い光触媒粒子層を形成することのできる光触媒粒子の担持方法を提供できる。
【００４１】
また、光触媒粒子を塗布するという簡便な方法で光触媒粒子層を形成することができる光触媒粒子の担持方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例１の光触媒粒子層の断面図
【図２】 同光触媒粒子の分散時の断面図
【図３】 同光触媒層の形成後の断面図
【図４】 同光触媒粒子層のバインダ混合溶液塗布後の断面図
【図５】 参考例２の光触媒粒子のバインダ混合溶液分散時の断面図
【図６】 同光触媒粒子層の形成後の断面図
【図７】 同バインダ混合溶液塗装時の断面図
【図８】 参考例３の光触媒粒子層の形成後の断面図
【図９】 同バインダ混合溶液塗装時の断面図
【図１０】 参考例４の光触媒粒子層の塗装時の断面図
【図１１】 同形成後の断面図
【図１２】 本発明の実施例１の樹脂バインダ混合溶液塗布時の断面図
【図１３】 同光触媒粒子層の断面図
【図１４】 同発明の実施例２の光触媒粒子層の断面図
【図１５】 同発明の実施例３の水溶性樹脂混合水塗布時の断面図
【図１６】 同光触媒粒子層の断面図
【図１７】 参考例５の触媒粒子の分散時の断面図
【図１８】 同無機バインダ混合溶液塗布時の断面図
【図１９】 同光触媒粒子層の断面図
【図２０】 従来の光触媒粒子層の断面図
【符号の説明】
１ 酸化チタン粒子
３ 水
４ 光触媒粒子層
５ バインダ
６ 基材
７ バインダ混合溶液
８ 分散剤含有水
１０ 樹脂バインダ混合溶液
１１ 塩
１２ 樹脂バインダ
１３ 吸着水
１４ 水溶性樹脂混合水
１５ 水溶性樹脂
１６ 高沸点有機化合物
１７ 有機溶剤
１８ 無機系バインダ混合溶液
１９ 無機系バインダ
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚れ物質、臭い成分、有機物等を、分解、浄化、無害化、あるいは殺菌に使用される光触媒粒子の担持方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の光触媒粒子の担持方法としては、特開昭５７−１２２９５０号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】
以下、その光触媒粒子の担持方法について図２０を参照しながら説明する。図に示すように、基材１０２の上に水ガラス１０３を塗布後、水ガラス１０３を生乾きの状態とする。さらに生乾きの水ガラス１０３の上に、光触媒粒子１０１を均一に分散付着させ、３００℃３０分間焼成し、光触媒粒子１０１は水ガラス１０３を介して基材１０２表面に接着され、光触媒粒子層を形成し基材１０２に光触媒粒子を担持している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の光触媒粒子の担持方法では、光触媒粒子が水ガラス中に埋没し光触媒粒子の表面が覆われるため、光触媒粒子に光、および汚れ物質、臭い成分、有機物等が到達しないので、光触媒としての活性を損なうという課題があり、光触媒粒子の表面を覆わずに担持することが要求されている。
【０００５】
また、全ての光触媒粒子に水ガラスが接することは困難で、接着が不十分で担持強度や耐久性が低いという課題があり、全ての光触媒粒子を確実に接着させ担持強度や耐久性を高くすることが要求されている。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、光触媒粒子の担持方法において、光触媒粒子としての活性を損なうことがなく、また担持強度や耐久性を高めることのできる光触媒粒子の担持方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光触媒粒子の担持方法は上記目的を達成するために、光触媒粒子と水溶性の塩を、水で分散したものを基材に塗布後乾燥して光触媒粒子層を形成し、この光触媒粒子層に樹脂バインダ混合溶液を塗布後乾燥した後、残留する塩を水洗除去する光触媒粒子の担持方法としたものである。
【０００８】
この本発明によれば、光触媒粒子を露出させ、光触媒としての活性を損なうことがない光触媒粒子層を形成する光触媒粒子の担持方法が得られる。
【０００９】
また他の手段は、光触媒粒子を水で分散したものを基材に塗布後乾燥して光触媒粒子層を形成し、この光触媒粒子層に水を塗布し光触媒粒子の細孔内に吸着水を吸着させ、次に光触媒粒子層に樹脂バインダ混合溶液を塗布後乾燥させ、光触媒粒子間、および光触媒粒子と基材の間を樹脂バインダで接着する光触媒粒子の担持方法としたものである。
【００１０】
この本発明によれば、樹脂バインダ混合溶液の塗布後の乾燥時に光触媒粒子の細孔内の吸着水を蒸発し、樹脂バインダに空隙を生じさせて光触媒粒子を露出させ、光触媒としての活性を損なうことがない光触媒粒子層を形成する光触媒粒子の担持方法が得られる。
【００１１】
また他の手段は、光触媒粒子を水溶性樹脂混合水で分散したものを基材に塗布後乾燥して光触媒粒子層を形成し、この光触媒粒子層に樹脂バインダ混合溶液を塗布後乾燥した後、水溶性樹脂を水洗除去する光触媒粒子の担持方法としたものである。
【００１２】
この本発明によれば、光触媒粒子を露出させ、水溶性樹脂を水洗除去し光触媒粒子の露出性を持たせ、光触媒としての活性を損なうことがなく、また担持強度や耐久性の高い光触媒粒子層を形成する光触媒粒子の担持方法が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、光触媒粒子と水溶性の塩を、水で分散したものを基材に塗布後乾燥して光触媒粒子層を形成し、この光触媒粒子層に樹脂バインダ混合溶液を塗布後乾燥した後、残留する塩を水洗除去する光触媒粒子の担持方法としたものであり、光触媒粒子層を樹脂バインダで形成した後、光触媒粒子に付着する塩を除去するため、光触媒粒子と樹脂バインダ樹脂の間に空間を生じさせ、バインダが光触媒粒子全体を覆うことを防ぎ樹脂バインダによる触媒毒を最小限にして光触媒粒子を基材に担持することができる。
【００１４】
【実施例】
（参考例１）
図１〜図４に示すように、光触媒粒子である酸化チタン粒子１は、略Φ１０〜３０ｎｍの１次粒子２が凝集した構成をしており、酸化チタン粒子１はアナターゼ化するため２００〜８００℃で焼成している。そして、前記酸化チタン粒子１を水３で分散し、これを基材６に塗布後２０〜２００℃で乾燥し、光触媒粒子層４を形成する。そして前記光触媒粒子層４に光触媒粒子層４を形成する酸化チタン粒子１に対しシリカ固形分で５〜５０重量％、好ましくは５〜３０重量％のバインダ混合溶液となるシリカゾル７を塗布浸漬し、その後２０〜２００℃で乾燥し、前記酸化チタン粒子１間および酸化チタン粒子１と基材６の接点部分にシリカゾル７を乾燥しシリカゾルをゲル化させバインダとなるシリカゲル５とし、さらに２００〜５００℃でシリカゲル５を焼結して強度を増し、光触媒粒子層４を形成するものである。
【００１５】
上記構成により、最初の水３の乾燥で、酸化チタン粒子１だけで骨格を構成し、さらに乾燥時の水３の毛管凝縮で酸化チタン粒子１間を接近させるために、バルクとして細密に充填された光触媒粒子層４を形成し、さらに、この光触媒粒子層４にシリカゾル７を塗布し、この時、酸化チタン粒子１を分散させる必要がないのでシリカゾル７の塗布量は少量で対応でき、酸化チタン粒子１間で作られた空間にシリカゾル７を浸透させ、このシリカゾル７を乾燥させたシリカゲル５で酸化チタン粒子１間の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分のみを接着させ、この酸化チタン粒子１で作られた空間を保持した状態で酸化チタン粒子１を基材６に担持し、この酸化チタン粒子１間の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分を少量のシリカゲル５で接着でき、シリカゲル５が酸化チタン粒子１を覆うことによる触媒毒を最小限にして、密着性が良く充分な強度を持ち酸化チタン粒子１を基材６に担持するという作用を有する。
【００１６】
なお、参考例では、光触媒粒子にアナターゼ化した酸化チタン粒子を用いたが、酸化チタン粒子にかえて含水酸化チタンやルチル化した酸化チタン粒子を用いてもよく、また、表面に、白金、ルテニウム、パラジウム等の触媒金属を担持した酸化チタン粒子を用いてもよく、光触媒の効果を持った粒子を用いれば何でもよく、その作用効果に差異は生じない。
【００１７】
また、バインダをシリカゾルをゲル化させたシリカゲルとしたが、バインダは水ガラス、水酸化ケイソ、アルミナゾル、チタニアゾル、ジルコニアゾル、およびテトラアルコキシシランを加水分解させたゾルを用いてもよく、さらにバインダとして、エポキシ樹脂を用いたがエポキシ樹脂にかえてウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリシロキサン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂塗料であれば何を用いてもよい。
【００１８】
また、基材に凹凸を持たせて光触媒粒子と基材の接点を増加させ、光触媒層と基材の密着性を向上させても良い。
【００１９】
また、基材にプライマをあらかじめ塗布し、光触媒層と基材の密着性や、基材の耐腐食を向上させても良い。
【００２０】
（参考例２）
図５〜図７は、酸化チタン粒子１を酸化チタン粒子１に対しシリカ固形分で２．５〜２５重量％、好ましくは２．５〜１５重量％のシリカゾル７で分散し、これを基材６に塗布後乾燥して光触媒粒子層４を形成し、さらに前記光触媒粒子層４に光触媒粒子層４を形成する酸化チタン粒子１に対しシリカ固形分で２．５〜２５重量％、好ましくは２．５〜１５重量％のシリカゾル７を塗布後乾燥して、前記光触媒粒子１間、および光触媒粒子１と基材６の間をシリカゲル５で接着する酸化チタン粒子１の担持方法となる。
【００２１】
上記構成により、最初にシリカゾル７を乾燥させ、シリカゾル７のシリカ量が少量なため乾燥時の水３の毛管凝縮で酸化チタン粒子１間を接近させるために、バルクとして細密に充填された光触媒粒子層４を形成し、またシリカゾル７を乾燥させたシリカゲル５で、酸化チタン粒子１の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分の一部を接着させた光触媒粒子層４を形成し、さらにこの光触媒粒子層４にシリカゾル７を塗布し、これを乾燥させたシリカゲル５で光触媒粒子層４の担持強度を増強させるが、すでに光触媒粒子１の一部はシリカゲル５で接着しているため、この酸化チタン粒子１間にシリカゾル７を浸漬させても、膨潤によって光触媒粒子層４が再解離することがなく、この酸化チタン粒子１で作られた空間を保持した状態で酸化チタン粒子１を基材６に担持し、この酸化チタン粒子１間の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分を少量のシリカゲル５で接着でき、シリカゲル５による触媒毒を最小限にして、密着性が良く充分な強度を持ち酸化チタン粒子１を基材６に担持するという作用を有する。
【００２２】
（参考例３）
図８および図９は、光触媒粒子層４に光触媒粒子層４を形成する酸化チタン粒子１に対しシリカ固形分で２．５〜２５重量％、好ましくは２．５〜１５重量％のシリカゾル７を塗布し乾燥することを複数回繰り返して、光触媒粒子１間、および光触媒粒子１と基材６の間をシリカゲル５で接着する酸化チタン粒子１の担持方法となる。
【００２３】
上記構成により、シリカゾル７を乾燥させたシリカゲル５で、酸化チタン粒子１の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分の一部を接着させた光触媒粒子層４を形成し、さらにこの光触媒粒子層４にシリカゾル７を塗布し、これを乾燥させたシリカゲル５で光触媒粒子層４の担持強度を増強させることを繰り返し、光触媒粒子１間にシリカゾル７を浸漬させ、これを乾燥しゲル化させても、一度の作業で塗布するシリカゾル７のシリカ量が少量なため、シリカゾル７がシリカゲル５にゲル化する時の体積収縮による光触媒粒子層４が再解離することがほとんどなく、この酸化チタン粒子１で作られた空間を保持した状態で酸化チタン粒子１を基材６に担持し、この酸化チタン粒子１間の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分を少量のシリカゲル５で接着でき、シリカゲル５による触媒毒を最小限にして、密着性が良く充分な強度を持ち酸化チタン粒子１を基材６に担持するという作用を有する。
【００２４】
（参考例４）
図１０および図１１は、光触媒粒子１を分散剤含有水８で細かく分散し、これを基材６に塗布後乾燥して光触媒粒子層４を形成し、さらに前記光触媒粒子層４に光触媒粒子層４を形成する酸化チタン粒子１に対しシリカ固形分で５〜５０重量％、好ましくは５〜２０重量％のシリカゾル７を塗布後乾燥する酸化チタン粒子１の担持方法となる。
【００２５】
上記構成により、分散剤含有水８で光触媒粒子１を少なくとも１μｍ以下の粒子径に分散し、最初の分散剤含有水８中の水分を乾燥して、酸化チタン粒子１で骨格を構成する時、乾燥時の水分の毛管凝縮で酸化チタン粒子１間が接近するために、バルクとしてより細密に充填された光触媒粒子層４を形成し、また粒子径が小さくなったことにともない酸化チタン粒子１間の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分を増加させ、さらにこの光触媒粒子層４にシリカゾル７を塗布して酸化チタン粒子１間で作られた空間にシリカゾル７を浸透させ、このシリカゾル７を乾燥させたシリカゲル５で増加した酸化チタン粒子１間の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分を接着させ、この酸化チタン粒子１で作られた空間を保持した状態で酸化チタン粒子１を基材６に担持し、この酸化チタン粒子１間の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分を少量のシリカゲル５で接着でき、シリカゲル５による触媒毒を最小限にして、密着性が良く充分な強度を持ち、酸化チタン粒子１を基材６に担持するという作用を有する。
【００２６】
なお、シリカゾルを塗布後乾燥した後、光触媒層に残留した分散剤を水洗除去してもよく、その作用効果に差異は生じない。
【００２７】
（実施例１）
図１２および図１３は、光触媒粒子１と水溶性の塩１１を、水で分散し、これを基材６に塗布後乾燥して光触媒粒子層４を形成し、さらに前記光触媒粒子層４に樹脂バインダ混合溶液であるエポキシ塗料１０を光触媒粒子層４を形成する酸化チタン粒子１に対し樹脂固形分で５〜５０重量％、好ましくは５〜２０重量％塗布後乾燥した後、残留する塩１１を水洗除去する光触媒粒子１の担持方法となる。
【００２８】
上記構成により、最初の水３の乾燥で、酸化チタン粒子１で光触媒粒子層４を形成し、この酸化チタン粒子１には塩１１が付着しており、さらにこの光触媒粒子層４にエポキシ塗料１０を塗布して酸化チタン粒子１間で作られた空間にエポキシ塗料１０を浸透させ、このエポキシ塗料１０を乾燥させた樹脂バインダであるエポキシ樹脂１２で酸化チタン粒子１間の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分のみを接着させ、この酸化チタン粒子１で作られた空間を保持した状態で酸化チタン粒子１を基材６に担持し、その後、この光触媒粒子層４を水洗することにより酸化チタン粒子１に付着した塩１１を除去し、酸化チタン粒子１とエポキシ樹脂１２の間に隙間を生じさせ、エポキシ樹脂１２による触媒毒を最小限にして、酸化チタン粒子１を基材６に担持するという作用を有する。
【００２９】
なお、樹脂バインダにエポキシ樹脂を用いたがエポキシ樹脂にかえてウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリシロキサン樹脂、フッ素樹脂の樹脂塗料であれば何を用いてもよく、その作用効果に差異を生じない。
【００３０】
（実施例２）
図１４は、光触媒粒子１を水３で分散し、これを基材６に塗布後乾燥して光触媒粒子層４を形成し、さらに前記光触媒粒子層４に水３を塗布し光触媒粒子１の細孔内に吸着水１３を吸着させ、次に光触媒粒子層４に樹脂バインダ混合溶液となるエポキシ塗料１０を塗布後乾燥して、光触媒粒子１間、および光触媒粒子１と基材６の間をエポキシ塗料１０で接着する光触媒粒子１の担持方法となる。
【００３１】
上記構成により、エポキシ樹脂１２を樹脂バインダとして、酸化チタン粒子１の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分の一部を接着させた光触媒粒子層４を形成するが、エポキシ塗料１０を乾燥させる時、光触媒粒子１内に吸着させた吸着水１３も乾燥し、エポキシ樹脂１２に細孔を形成し、また光触媒粒子１とエポキシ樹脂１２の間に隙間を生じさせ、エポキシ樹脂１２による触媒毒を最小限にして、酸化チタン粒子１を基材６に担持するという作用を有する。
【００３２】
なお、樹脂バインダにエポキシ樹脂を用いたがエポキシ樹脂にかえてウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリシロキサン樹脂、フッ素樹脂の樹脂塗料であれば何を用いてもよく、その作用効果に差異を生じない。
【００３３】
（実施例３）
図１５および図１６は、光触媒粒子１を酸化チタン粒子１に対し樹脂固形分で２．５〜２５重量％、好ましくは２．５〜１５重量％の水溶性樹脂混合水であるポリビニルアルコール混合水１４で分散し、これを基材６に塗布後乾燥して光触媒粒子層４を形成し、さらに前記光触媒粒子層４に樹脂バインダ混合溶液であるエポキシ塗料１０を光触媒粒子層４を形成する酸化チタン粒子１に対し樹脂固形分で５〜５０重量％、好ましくは５〜２０重量％塗布後乾燥した後、水溶性樹脂であるポリビニルアルコール１５を水洗除去する光触媒粒子１の担持方法となる。
【００３４】
上記構成により、最初にポリビニルアルコール混合水１４の水分を乾燥させ、ポリビニルアルコール１５で酸化チタン粒子１の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分の一部を接着させた光触媒粒子層４を形成し、さらにこの光触媒粒子層４にエポキシ塗料１０を塗布し、これを乾燥させたエポキシ樹脂１２で光触媒粒子層４の担持強度を増強させるが、すでに光触媒粒子１の一部はポリピリビニルアルコール１５で接着しているため、この酸化チタン粒子１間にエポキシ塗料１０を浸漬させても、膨潤によって光触媒粒子層４が再解離することがなく、この酸化チタン粒子１で作られた空間を保持した状態で酸化チタン粒子１を基材６に担持し、この酸化チタン粒子１間の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分を少量のエポキシ樹脂１２で接着でき、エポキシ樹脂１２による触媒毒を最小限にして、酸化チタン粒子１を基材６に担持するという作用を有する。
【００３５】
なお、水溶性樹脂にポリビニルアルコールを用いたがポリビニルアルコールにかえて水分乾燥時に固化する水溶性樹脂であれば何を用いてもよく、その作用効果に差異を生じない。
【００３６】
（参考例５）
図１７〜図１９は、光触媒粒子１と、水に不溶な高沸点有機化合物であるイソフタロニトリル１６を前記イソフタロニトリル１６を可溶な有機溶剤１７で分散し、これを基材６に塗布後乾燥して光触媒粒子層４を形成し、さらに光触媒粒子層４に無機系バインダ混合溶液であるシリカゾル１８を塗布後乾燥し、光触媒粒子１間、および光触媒粒子１と基材６の間を無機系バインダであるシリカゲル１９で接着して光触媒粒子層４を形成する光触媒粒子１の担持方法となる。
【００３７】
上記構成により、最初に光触媒粒子１とイソフタロニトリル１６を有機溶剤１７で分散し、これを基材６に塗布後、有機溶剤１７を乾燥し、光触媒粒子１の細孔内にイソフタロニトリル１６を保持させて光触媒粒子層４を形成し、さらにこの光触媒粒子層４にシリカゾル１８を塗布後乾燥して、酸化チタン粒子１間で作られた空間にシリカゾル１８浸透後、このシリカゾル１８をゲル化させシリカゲル１９とし、酸化チタン粒子１間の接点部分、および酸化チタン粒子１と基材６の間の接点部分を接着させ、また１５０〜４００℃の温度でこの光触媒粒子層４を乾燥し、イソフタロニトリル１６を蒸発させ、この酸化チタン粒子１の表面をより露出させた状態で酸化チタン粒子１を基材６に担持し、シリカゲル１９による触媒毒を最小限にして、密着性が良く充分な強度を持ち、酸化チタン粒子１を基材６に担持するという作用を有する。
【００３８】
なお、イソフタロニトリルの代わりに、アニリン、キニーネ、アセトフェノンなど沸点が１５０〜２５０℃の高沸点有機化合物を用いてもよく、その作用効果に差異は生じない。
【００３９】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、光触媒粒子を露出させ、光触媒としての活性を損なうことが少ないという効果のある光触媒粒子の担持方法を提供できる。
【００４０】
また、担持強度や耐久性の高い光触媒粒子層を形成することのできる光触媒粒子の担持方法を提供できる。
【００４１】
また、光触媒粒子を塗布するという簡便な方法で光触媒粒子層を形成することができる光触媒粒子の担持方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例１の光触媒粒子層の断面図
【図２】 同光触媒粒子の分散時の断面図
【図３】 同光触媒層の形成後の断面図
【図４】 同光触媒粒子層のバインダ混合溶液塗布後の断面図
【図５】 参考例２の光触媒粒子のバインダ混合溶液分散時の断面図
【図６】 同光触媒粒子層の形成後の断面図
【図７】 同バインダ混合溶液塗装時の断面図
【図８】 参考例３の光触媒粒子層の形成後の断面図
【図９】 同バインダ混合溶液塗装時の断面図
【図１０】 参考例４の光触媒粒子層の塗装時の断面図
【図１１】 同形成後の断面図
【図１２】 本発明の実施例１の樹脂バインダ混合溶液塗布時の断面図
【図１３】 同光触媒粒子層の断面図
【図１４】 同発明の実施例２の光触媒粒子層の断面図
【図１５】 同発明の実施例３の水溶性樹脂混合水塗布時の断面図
【図１６】 同光触媒粒子層の断面図
【図１７】 参考例５の触媒粒子の分散時の断面図
【図１８】 同無機バインダ混合溶液塗布時の断面図
【図１９】 同光触媒粒子層の断面図
【図２０】 従来の光触媒粒子層の断面図
【符号の説明】
１ 酸化チタン粒子
３ 水
４ 光触媒粒子層
５ バインダ
６ 基材
７ バインダ混合溶液
８ 分散剤含有水
１０ 樹脂バインダ混合溶液
１１ 塩
１２ 樹脂バインダ
１３ 吸着水
１４ 水溶性樹脂混合水
１５ 水溶性樹脂
１６ 高沸点有機化合物
１７ 有機溶剤
１８ 無機系バインダ混合溶液
１９ 無機系バインダ
Claims (3)
- 光触媒粒子と水溶性の塩を、水で分散したものを基材に塗布後乾燥して光触媒粒子層を形成し、この光触媒粒子層に樹脂バインダ混合溶液を塗布後乾燥した後、残留する塩を水洗除去する光触媒粒子の担持方法。
- 光触媒粒子を水で分散したものを基材に塗布後乾燥して光触媒粒子層を形成し、この光触媒粒子層に水を塗布し光触媒粒子の細孔内に吸着水を吸着させ、次に前記光触媒粒子層に樹脂バインダ混合溶液を塗布後乾燥させ、前記光触媒粒子間、および前記光触媒粒子と前記基材の間を樹脂バインダで接着する光触媒粒子の担持方法。
- 光触媒粒子を水溶性樹脂混合水で分散したものを基材に塗布後乾燥して光触媒粒子層を形成し、この光触媒粒子層に樹脂バインダ混合溶液を塗布後乾燥した後、水溶性樹脂を水洗除去する光触媒粒子の担持方法。
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