JP3992129B2 - 多孔質光触媒の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、諸種の悪臭や空気中に漂う有害物質の除去或いは廃水処理や浄水処理などを行うための環境浄化材料として用いられる多孔質光触媒の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、抗菌効果、水質浄化効果、脱臭防臭効果、有害ガス除去効果、空気清浄効果のある光触媒製品の開発は目覚しいものがあり、中でもその代表的なものとして酸化チタンを利用した製品は急増しており、例示すれば建材や外壁材等の建築材料、障子紙、水処理浄化システム、塗料等に用いられるところである。而して、特開平７−３０３８３５号公報には、優れた光触媒機能を有する酸化チタン光触媒であって、酸化チタン粒子の内部および／またはその表面に鉄化合物を含有した酸化チタン光触媒およびその製造方法を用いることで、有機ハロゲン化合物、悪臭ガス、油、細菌、菌類、藻類等の人体や生活環境に悪影響を及ぼす物質、またその可能性のある物質を迅速且つ効率良く除去することが記載されている。
【０００３】
また特開平６−２９８５２０号公報には、シリカゲル表面に酸化チタン光触媒をコーティングする方法、即ち酸化チタン超微粒子をシリカコロイドに分散した後、コロイドをゲル化し、次いで焼成することで酸化チタン超微粒子を分散状態で含むシリカゲルを製造する方法を用いることで、量子閉じ込め効果を有する透明性良好な酸化チタン超微粒子分散シリカゲルを、容易に入手可能な原料を用いて簡単な操作で効率良く得られることが記載されている。
【０００４】
然し乍らいずれの技術に於いても、経済性、生産効率を考慮した技術とは謂えず、例えばシリカゲル表面を直接光触媒コーティングしようとして、当該シリカゲルを光触媒ゾル中にディップコーティングしようとすると、急激な水分吸収によるシリカゲルの膨張と吸着による発熱とが発生し、割れが生じて粉砕された状態となり、目的とする商品にはならず、割れた部分を篩い分けして完全品のみ商品としていた。この割れ率を可及的に少なくするために、シリカゲルに水蒸気を徐々に吸着させ、液体に浸漬、含浸させる方法があるが、この方法ではシリカゲル商品の再処理工程が入り、再び水蒸気の吸着が可能であっても、含水率のコントロールは難しいものであり、またシリカゲルに光触媒ゾルを霧状に吹き付ける方法、シリカゲルを長時間高湿度下に暴露する方法等があるが、いずれも作業性、経済性を無視した方法であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
然るに本発明に係る多孔質光触媒の製造方法にあっては、上記従来の欠陥に鑑み鋭意研究の結果に開発されたものであって、シリカゲルを製造する中間工程の段階で製出される球状を呈したヒドロゲルに光触媒機能を保持させようととするものであり、斯様な環境浄化材料を経済的に提供でき、また、安全性、耐候性、安定性、作業性の面からも優れた特性を有する多孔質光触媒の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
光触媒多孔質体の合成方法として、酸化チタンを造粒することによってつくろうとする方法と、シリカゲル等多孔質原料の表面を光触媒化しようとする２つの方法があげられる。しかし、いずれの方法も生産性、経済性からみて充分とはいえない。経済性では優位であるシリカゲル表面への光触媒化ですら、生産性を考えると充分な方法とはいえない。上記課題を解決する為の方法を本発明者等は、研究改良を重ねて検討した結果、本発明をなすに至ったもので、即ち本発明は、ヒドロゲルを出発物質とし、このヒドロゲルを光触媒ゾル中に浸漬するか、またはこれに光触媒ゾルをスプレーして酸化チタン薄膜をコーティングし、これを乾燥せしめる多孔質光触媒の製造方法を特徴とし、また、ヒドロゲルの含水率を３０〜８０％有する多孔質光触媒の製造方法を特徴としているものである。
【０００７】
本発明は、従来のシリカゲル合成工程とは異なった生産方法による原料であるヒドロゲルを合成する。また、このヒドロゲルは、直接光触媒溶液の中にディッピングしても形状を保持し、シリカゲルのような割れを生じない。そのため、生産効率も従来のシリカゲルからの合成より数段進歩した方法である。本発明に用いられるヒドロゲルは、従来のシリカゲルに水分を含浸させる方法とは異なり、高度に水分調製と分級を行ったものである。本発明に用いられる光触媒ゾル溶液については特に制限はないが、例えば、チタニアアルコキシド、ハロゲン化チタン、金属チタンから調製する。また、市販の光触媒ゾルを利用するなど公知のものの中から任意に選んで使用することができる。
【０００８】
【実施例】
本発明の実施例の中で特に代表的なものを以下に示す。
【０００９】
実施例１
（ヒドロゲルの調製方法）
硫酸（２０重量％）１００重量部に、珪酸ソーダ（２４ボーメ）１００重量部の２液を混合することにより反応させ水洗することによりヒドロゲルを得る。そのヒドロゲルを乾燥、水分調製、分級を行う。この時の含水率は、３０〜８０％が望ましく、特に６０％が生産性、経済性からより望ましい。
実施例２
（光触媒ゾルの調製方法）
チタンテトライソプロプキシド６０ｇを５００ｍｌの無水エタノールで希釈し、攪拌しながら、ジエタノールアミン２０ｇと水５ｇを添加し、更に分子量１０００のポリエチレングリコール５ｇを添加して透明なゾル液を調製した。
実施例３
（多孔質光触媒の調製方法その１）
実施例１で合成したヒドロゲルを、実施例２で調製した光触媒溶液の中にゲルが浸るように５分間ディッピングし引き上げる。次に、光触媒溶液をよく切り、１７０℃で乾燥させた。更に、チタニアの結晶型をルチルからアナターゼにすべくゲルを５００℃で焼成させ多孔質光触媒を得た。
実施例４
（多孔質光触媒の調製方法その２）
実施例１で合成したヒドロゲルを株式会社光触媒研究所製光触媒ゾルＡＴ−０１溶液の中に浸るように５分間ディッピングし引き上げる。次に、溶液をよく切り、１７０℃で乾燥させた。この光触媒ゾルＡＴ−０１はアナターゼ化されている為乾燥させるだけで多孔質光触媒を得た。
実施例５
（多孔質光触媒の調製方法その３）
実施例２と同様に多孔質光触媒を調製しスプレー法により酸化チタン膜をコーティングした。すなわち、このゾル液にヒドロゲルを微細な金網の上でゆすりながらゾル液をスプレーし、乾燥した後室温から１７０℃までプレヒートさせ、更に５００℃の温度まで加熱昇温して焼成して多孔質光触媒を得た。この操作を数回繰り返すことにより膜が厚くなり光活性も増加する。
参考例
（多孔質光触媒の調製方法その４）
Ａ型球状シリカゲル（ＪＩＳ規格品）を株式会社光触媒研究所製光触媒ゾルＡＴ−１溶液で実施例５と同様の方法にてコーティングし、室温より徐々に温度を上げて１７０℃で乾燥をかけ多孔質光触媒を得た。
実施例６
（光触媒効果の評価方法）
メチレンブルーを１００ｐｐｍに調製した水溶液の中に実施例３、４、５及び参考例で得られた多孔質光触媒をそれぞれ入れ、ブラックライトを２４時間照射したところ、多孔質光触媒表面のメチレンブルーが消失したことを観察した。それに対して、光触媒コーティングをしていないシリカゲルで同様の実験をしたところ、消失しなかった。明らかに、実施例３〜５及び参考例で合成したシリカゲルは多孔質光触媒であった。
比較例１
Ａ型球状シリカゲル（ＪＩＳ規格品）を株式会社光触媒研究所製光触媒ゾルＡＴ−１溶液の中にディップコーティングしたところ、投入直後より発熱反応を伴って、音をたてて細かく割れ微粒子となってしまった。
比較例２
Ａ型球状シリカゲル（ＪＩＳ規格品）を株式会社光触媒研究所製光触媒ゾルＡＴ−１溶液を使用してスプレー法によりコーティングを試みたが、粒子表面に細かな亀裂が発生してしまった。
【００１０】
【総合評価】

【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、多孔質光触媒の製造工程中に割れや亀裂が発生せず、格段に優れた生産効率を備え、経済的に提供し得ると同時に、安全性や耐候性、安定性、作業性の面から優れた特性を有した多孔質光触媒の製造方法が得られた。

Claims (2)

1. ヒドロゲルを出発物質とし、このヒドロゲルを光触媒ゾル中に浸漬するか、またはこれに光触媒ゾルをスプレーして酸化チタン薄膜をコーティングし、これを乾燥せしめることを特徴とする多孔質光触媒の製造方法
2. ヒドロゲルの含水率を３０〜８０％有することを特徴とする請求項１記載の多孔質光触媒の製造方法