JP4190762B2

JP4190762B2 - すぐれたｃｏ除去能力を有する気体処理用材料の製造法

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Publication number: JP4190762B2
Application number: JP2002008281A
Authority: JP
Inventors: 紀章井上; 誠三輪; 忠司洲脇
Original assignee: 日本トーカンパッケージ株式会社
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2022-01-17
Also published as: JP2003210984A; WO2003059513A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、雰囲気中の臭気成分はもとより一酸化炭素（ＣＯ）をも除去して気体の清浄化が図られる気体処理用材料を製造する方法、すなわち、総合的な気体処理能力（脱臭能力、抗菌能力、ＣＯ除去能力）を有する気体処理用材料を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
〈光触媒ＴｉＯ₂ 〉
光触媒ＴｉＯ₂ （光触媒機能を有する超微細の酸化チタン）は、光エネルギーを受けて励起され、多くの有機有害物質や悪臭物質を酸化分解する働きがあるので、空調機や空気清浄機に装着する脱臭・抗菌性エレメントをはじめ、種々様々な応用が可能となってきている。
【０００３】
〈ＴｉＯ₂ −Ｐｄ複合触媒〉
光触媒ＴｉＯ₂ は、消臭ないし脱臭目的および抗菌目的に広く使用されるようになってきているが、タバコの喫煙時に生ずる有害ガス成分である一酸化炭素（ＣＯ）の除去にはほとんど効果がない。そこで、ＣＯをも除去するようにすべく、以下に列挙するように、光触媒ＴｉＯ₂ に白金族元素（殊にＰｄ）を担持させた複合触媒が提案されている。
【０００４】
（イ）特開平１０−７１３２３号公報には、光触媒（殊にＴｉＯ₂ ）上にＣＯ酸化作用を有する白金族触媒（殊にＰｄ）が担持されてなる複合触媒が、担持体に担持されており、該複合触媒に光を照射することにより、該複合触媒が耐イオウ被毒性を有するようにした空気浄化フィルタが示されている。
【０００５】
（ロ）特開平１０−２９６０８２号公報には、光触媒上にＰｄを担持した複合光触媒からなる有機物質分解能を有する有機物質分解触媒が示されている。Ｐｄ担持量は、たとえば、光触媒１００重量部に対して0.01〜2.0 重量部である。
【０００６】
（ハ）特開平１１−１５１４０６号公報には、抄紙能のある材料で形成される基体に光触媒がすき込まれているフィルタであって、前記光触媒が酸化チタン−パラジウム複合触媒からなり、前記光触媒におけるパラジウムの割合が0.05〜1.0 重量％である光触媒フィルタが示されている。
【０００７】
（ニ）特開平１１−１５１４４３号公報には、基体と該基体の表面に現れる白金属系触媒および光触媒からなる複合触媒を有してなる空気浄化用フィルタであって、該フィルタの表面の明度が 6.0〜9.5 である空気浄化用フィルタが示されている。基体の例はハニカムまたは段ボール、複合触媒の例は酸化チタン−パラジウム複合触媒である。
【０００８】
（ホ）特開平１１−１７９１１８号公報には、光触媒が配置される第一の領域と吸着剤が配置される第二の領域を有する空気清浄用フィルタであって、前記第一の領域と第二の領域が実質的に連続している空気清浄用フィルタが示されている。ここで光触媒の一例は、酸化チタンおよびパラジウムの複合触媒である。吸着剤の例は活性炭である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の（イ）〜（ホ）のような複合触媒は、消臭能力や抗菌能力のみならず、有害ガス成分であるＣＯをも除去できるという素質を有している。
【００１０】
しかしながら、このような複合触媒を用いても、
・ＣＯの除去速度が遅く、雰囲気の清浄化に時間がかかること、
・特に、雰囲気が充分に低い湿度であるとき以外の湿度条件下においては、ＣＯの除去性能が劣ること、
・複合触媒をフィルタに添着させるべくバインダーを用いて塗布を行うと、そのバインダーが複合触媒の表面を覆って複合触媒活性が低下すること
などの問題点がある。
【００１１】
本発明は、このような背景下において、光触媒酸化チタンにパラジウムを担持させた複合触媒にあって、臭気成分に対する脱臭能力、微生物に対する抗菌能力を有することはもとより、有害ガス成分であるＣＯの除去速度が大きく、中湿度ないし高湿度雰囲気下においても良好なＣＯ除去性能を維持することができ、対象物に塗布または含浸した場合でもＣＯ除去能力の高い気体処理用材料を製造する方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の気体処理用材料の製造法は、
すぐれたＣＯ除去能力を有する気体処理用材料を製造する方法であって、
光触媒酸化チタン(a₁)にパラジウム(a₂)が担持された複合触媒(A) と、シリカ系セラミックス成分(B) 源と、アルミナ系セラミックス成分(C) 源との混合物を準備すること、
前記シリカ系セラミックス成分 (B) 源が、アルカリ金属が Na ₂ O として 0.6 重量％以下のアルカリ金属低含有量ないし実質的にアルカリ金属を含まないコロイダルシリカの酸性の分散液であること、
前記アルミナ系セラミックス成分 (C) 源が、水を分散媒としたアルミナ水和物のコロイド液であるアルミナゾルであること、
前記複合触媒 (A) １００重量部に対する前記シリカ系セラミックス成分 (B) 源の割合が固形分として１５〜５０重量部であり、かつ前記複合触媒 (A) １００重量部に対する前記アルミナ系セラミックス成分 (C) 源の割合が固形分として５〜８０重量部であること、および、
前記混合物を酸化性雰囲気下に４００〜８００℃の温度で加熱処理するか、あるいは、前記混合物を耐熱性を有する対象物 (O) に塗布または含浸させたのち酸化性雰囲気下に４００〜８００℃の温度で加熱処理すること、
を特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に説明する。
【００１４】
《混合物の準備》
本発明においては、光触媒酸化チタン (a ₁ ) にパラジウム (a ₂ ) が担持された複合触媒 (A) と、シリカ系セラミックス成分 (B) 源と、アルミナ系セラミックス成分 (C) 源との混合物を準備する。
【００１５】
〈光触媒酸化チタン(a₁)〉
光触媒酸化チタン(a₁)としては、Ｘ線粒径が１００nm以下、好ましくは２〜５０nm、特に好ましくは３〜３０nmの超微細酸化チタン、またはその超微細酸化チタンの表面を金、銀、銅、亜鉛、ケイ素、鉄、ランタン、セリウムなどの金属またはこれらの金属の酸化物や水酸化物（特に酸化亜鉛またはこれと酸化ケイ素）などで修飾した修飾超微細酸化チタンが用いられる。修飾法については、たとえば特開平６−１９９５２４号公報に記載がある。
【００１６】
〈パラジウム(a₂)〉
白金族元素にはＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔがあるが、これらの中ではパラジウム（Ｐｄ）のＣＯ除去能力が高いので、本発明においては上記の光触媒酸化チタン (a ₁ ) にパラジウム (a ₂ ) を担持させる。
【００１７】
〈複合触媒(A) 〉
上記の光触媒酸化チタン(a₁)にパラジウム(a₂)を担持させることにより、複合触媒(A) が得られる。今、光触媒酸化チタン(a₁)をＴｉＯ₂ と表わし、パラジウム(a₂)をＰｄで表わすと、担持方法としては、たとえば、
・Ｐｄの水溶性塩の水性溶液にＴｉＯ₂ を浸漬することによりＴｉＯ₂ にＰｄ塩を吸着させ、ついで還元剤により還元してＴｉＯ₂ のＰｄ塩をＰｄに変換する方法、
・Ｐｄの水溶性塩の水性溶液にＴｉＯ₂ を分散させてから、活性エネルギー線を照射して、ＴｉＯ₂ 上にＰｄを析出させる方法
などが採用される。
【００１８】
複合触媒(A) における光触媒酸化チタン(a₁)１００重量部に対するパラジウム(a₂)の割合は、0.01〜１０重量部（殊に0.01〜５重量部、なかんずく0.02〜２重量部）に設定することが望ましい。パラジウム(a₂)の割合が余りに少ないときは、ＣＯ除去機能が不足する。一方、パラジウム(a₂)の割合が余りに多いときは、複合触媒(A) の光触媒機能が減少する上、コスト高になる。すなわち、上述の割合において、光触媒機能およびＣＯ除去機能の双方がバランス良く得られる。
【００１９】
〈シリカ系セラミックス成分(B) 源〉
シリカ系セラミックス成分(B) 源としては、コロイダルシリカの酸性の分散液が用いられる。この場合、コロイダルシリカに含まれるアルカリ金属量が多くなるにつれてＣＯ除去能力が不足する傾向があるので（パラジウム(a₂)に悪影響を及ぼすためと思われる）、本発明においては、アルカリ金属低含有量ないし実質的にアルカリ金属を含まないもの、具体的には、アルカリ金属含有量が、Na₂Oとして、 0.6重量％以下のもの、さらには 0.3重量％以下、殊に 0.1重量％以下、なかんずく0.05重量％以下というように、できるだけアルカリ金属含有量の少ないものを用いる。また、コロイダルシリカの分散液のｐＨについても留意することが必要であり、ＣＯ除去能力の点で、ｐＨが酸性領域のもの（たとえばｐＨが６以下、殊に５以下のもの）を用いるようにする。
【００２０】
上記の複合触媒(A) １００重量部に対する上記のシリカ系セラミックス成分(B) 源の割合は、固形分として、１５〜５０重量部に設定される。シリカ系セラミックス成分(B) 源の割合が余りに少ないときは、該成分(B) による複合触媒(A) の改善効果が小さくなる。一方、シリカ系セラミックス成分(B) 源の割合が余りに多いときは、混合物の単位重量に対する効果が低減する。
【００２１】
〈アルミナ系セラミックス成分(C) 源〉
アルミナ系セラミックス成分(C) 源としては、水を分散媒としたアルミナ水和物のコロイド液であるアルミナゾルが用いられる。コロイドの大きさはたとえば 0.005〜 0.2μm （５〜２００nm）程度である。粒子の形状は、電子顕微鏡写真では羽毛状とか棒ないし粒状をしていることが多い。市販のアルミナゾルにおけるAl₂O₃ の含有量は、たとえば１０重量％前後とか２０重量％前後である。安定剤として、Cl^- 、CH₃COO^- 、NO₃ ^-などを用いるのが通常であり、ゾルのｐＨは２〜６程度の酸性であることが多い。粒子の電荷は陽性である。アルミナゾルは、有機溶剤を混合して使用することもできる。
【００２２】
上記の複合触媒(A) １００重量部に対する上記のアルミナ系セラミックス成分(C) 源の割合は、固形分として、５〜８０重量部に設定される。アルミナ系セラミックス成分(C) 源の割合が余りに少ないときはバインダー作用が不足し、また中湿度ないし高湿度雰囲気におけるＣＯ除去機能が不足する。一方、アルミナ系セラミックス成分(C) 源の割合が余りに多いときは、複合触媒(A) やシリカ系セラミックス成分(B) 源の割合が相対的に少なくなるため、消臭性、抗菌性、ＣＯ除去性が小さくなる。
【００２３】
上記の複合触媒 (A) に対してシリカ系セラミックス成分 (B) 源と共にアルミナ系セラミックス成分 (C) 源を併用すると、その混合物を対象物に塗布するときにバインダー作用を発揮するので有効であり、しかもアルミナ系セラミックス成分 (C) 源を併用したときには、雰囲気の湿度が中湿度ないし高湿度であっても、ＣＯ除去能力をはじめとする気体処理用材料の機能が好適に維持されるという効果がある。
【００２４】
《製造工程／酸化性雰囲気下における加熱処理》
上記のようにして光触媒酸化チタン(a₁)にパラジウム(a₂)が担持された複合触媒(A) と、シリカ系セラミックス成分(B) 源と、アルミナ系セラミックス成分(C) 源との混合物を準備した後は、次のようにして目的とする気体処理用材料を製造する。
【００２５】
その一つは、複合触媒(A) と、シリカ系セラミックス成分(B) 源と、アルミナ系セラミックス成分(C) 源との混合物を、酸化性雰囲気下に加熱処理する方法である。このようにして得られた気体処理用材料は、粉体や造粒または成形体にした形態で、後述の応用方法の箇所で述べるような態様で使用に供される。
【００２６】
他の一つは、複合触媒(A) と、シリカ系セラミックス成分(B) 源と、アルミナ系セラミックス成分(C) 源との混合物を、耐熱性を有する対象物(O) に塗布または含浸させ、ついで酸化性雰囲気下に加熱処理する方法である。この方法は、対象物に原料混合物を適用し、対象物上で目的物を形成させる方法である。対象物の例や応用については、後述の応用方法の箇所で述べる。
【００２７】
これらの方法における酸化性雰囲気下での加熱処理温度は、４００℃以上（好ましい範囲は５００℃以上、特に好ましい範囲は６００℃以上）でかつ８００℃以下とする。
【００２８】
ここで、酸化性雰囲気下での加熱処理とは、たとえば空気中での加熱処理である。このような加熱処理は、目的物の性能向上にとってプラスとなる。
【００２９】
《応用方法》
上記の方法により得られた気体処理用材料は、たとえば、次のような形態で気体処理に用いることができる。
・粉体のままで袋等に収容して用いる方法。
・造粒または成形体にした形態で用いる方法。
・多孔質の層状材料の間にサンドウィッチ状に配置して用いる方法。
・エアコンディショナや空気清浄機に装填するフィルタ（繊維絡合体、段ボール、ハニカム、ロータ、プリーツ加工品のようなフィルタ）に担持させて使用する方法。
・紙の抄紙工程において添加する方法。
・プラスチックスの成形時に内添（練り込み）する方法。
・種々様々の対象物（プラスチックス、金属、繊維製品、紙、コンクリート、ガラス、陶磁器、耐火物、トンネル内壁、室内の壁、建物の外壁、排ガス系統、石油ストーブの燃焼部の網、赤外線ヒータ、照明器具、室内装置品など）に塗布する方法。このときの塗布方法としては、ロールコート、ブレードによるコート、ハケによるコート、スプレーコート、ディッピング、静電的手段、溶射、電析をはじめとする任意の方法が採用される。
【００３０】
本発明の方法により得られた気体処理用材料にあっては、光触媒酸化チタン(a₁)に担持されたパラジウム(a₂)は光が照射されない暗所でもＣＯ除去能を有するが、複合触媒(A) の光触媒酸化チタン(a₁)は光照射下に効果を発揮するので、冷陰極蛍光ランプ、ブラックライト、捕虫器用蛍光ランプ（ケミカルランプ）、殺菌ランプ、健康用蛍光ランプをはじめ、紫外線を発する各種の紫外線ランプを配置して使用することが望ましい。太陽光も好適であり、このときには必ずしも直射日光でなくても差し支えない。可視光領域の光で活性化される光触媒酸化チタンもあるので、通常の蛍光灯のような照明光により光照射をしてもよく、ランプとして可視光の光を発する白色光のランプを用いることもできる。
【００３１】
《作用》
複合触媒(A) において、光触媒酸化チタン(a₁)は、光照射下において、主として臭気成分を消臭ないし脱臭する作用を発揮すると共に、抗菌作用も発揮する。一方、その光触媒酸化チタン(a₁)に担持されたパラジウム(a₂)は、主としてＣＯを吸着すると共にこれを酸化してＣＯ₂ に変換することにより無害化する作用を発揮し、この作用は常温でも発揮される。なお、パラジウム(a₂)は、光が照射されない暗所においてもＣＯ除去作用を発揮する。
【００３２】
しかしながら、単に光触媒酸化チタン(a₁)にパラジウム(a₂)が担持された複合触媒(A) にあっては、
・ＣＯの除去速度が遅く、雰囲気の清浄化に時間がかかること、
・特に、雰囲気が充分に低い湿度であるとき以外の湿度条件下においては、ＣＯの除去性能が劣ること、
・フィルタに添着させるべくバインダーを用いて塗布を行うと、そのバインダーが複合触媒の表面を覆って複合触媒活性が低下すること
などの問題点があり、実際の使用条件下では、その性能が充分には発揮できない傾向がある。
【００３３】
しかるに、本発明に従って、この複合触媒(A) とシリカ系セラミックス成分(B) とを併用すると、成分(B) の存在にかかわらず複合触媒(A) の光触媒機能がそのまま維持される上、複合触媒(A) 単独の場合に比しＣＯの除去速度が速くなって雰囲気の清浄化が短時間で達成できる。これは、複合触媒(A) の光触媒酸化チタン(a₁)粒子の表面に付着担持されているパラジウム(a₂)の活性が、複合触媒(A) の周辺に存在している極性の異なるシリカ系セラミックス成分(B) 粒子により強化されるためであると推定される。
【００３４】
ただし、複合触媒(A) とシリカ系セラミックス成分(B) との組成物の場合も、雰囲気湿度が中ないし高湿度であると、ＣＯ除去能力が低下することを免れない。
【００３５】
この問題点は、複合触媒(A) およびシリカ系セラミックス成分(B) 源と共にアルミナ系セラミックス成分(C) 源を併用することにより解消する。すなわち、(A), (B), (C) からなる組成物を用いた場合には、雰囲気湿度が低、中、高湿度のいずれであってもすぐれたＣＯ除去能力が発揮される上、消臭性、抗菌性も効果的に維持される。
【００３６】
そして、アルミナ系セラミックス成分(C) 源としてアルミナゾルを用いているためにバインダー機能を発揮させることができるので、応用の仕方が著しく拡大する。
【００３７】
さらに、複合触媒(A) 、シリカ系セラミックス成分(B) 源およびアルミナ系セラミックス成分(C) 源から機能性材料を製造するときに酸化性雰囲気下での加熱処理を行っているので、目的物の性能向上にとって最適の結果が得られる。酸化性雰囲気下での加熱処理は、複合触媒(A) の熱による融着を防止しながら複合触媒(A) の表面に存在している阻害物質を除去し、複合触媒(A) 粒子上へのシリカ系セラミックス成分(B) 粒子の定着に効果があり、さらには、シリカ系セラミックス成分(B) 粒子が添着した複合触媒(A) 粒子の湿気による性能ダウンを、共存するアルミナ系セラミックス成分(C) 粒子が防止するためと思われる。
【００３８】
【実施例】
次に実施例をあげて本発明をさらに説明する。以下「部」とあるのは重量部である。なお、ＣＯ除去試験およびアセトアルデヒド除去試験に用いた試験装置の概略図を図１に示す。
【００３９】
実施例１
（複合触媒(A) ）
光触媒酸化チタン(a₁)の一例としての市販の光触媒用酸化チタン（結晶形：アナタース、Ｘ線粒径：７nm、ＢＥＴ比表面積：３００m²/g）の粒子を、塩化パラジウムの水溶液に浸漬し、還元してから乾燥することにより、光触媒酸化チタン(a₁)にパラジウム(a₂)が担持された複合触媒(A) を得た。この複合触媒(A) における(a₁)の割合は約99.7重量％、(a₂)の割合は約 0.3重量％であった。
【００４０】
（シリカ系セラミックス成分(B) 源）
シリカ系セラミックス成分(B) 源として、コロイダルシリカの水性分散液(b) （日産化学工業株式会社製の「スノーテックスＯ」、SiO₂含有量：２０〜２１重量％、アルカリ金属含有量：0.04重量％以下（Na₂Oとして）、ｐＨ：２〜４、粒子径：１０〜２０nm）を準備した。
【００４１】
（アルミナ系セラミックス成分(C) 源）
アルミナ系セラミックス成分(C) 源として、アルミナゾル(c) （日産化学工業株式会社製の「アルミナゾル−２００」）を準備した。このアルミナゾル(c) の特性値は、同社の技術資料によれば、Al₂O₃ 含有量：約１０重量％、ｐＨ：約５、比重1.09〜1.14、安定剤：CH₃COO^- 、粒子径：羽毛状、粒子の大きさ（平均）：１００nm×１０nm、比表面積：２００〜４００m²/g、粒子電荷：陽性、結晶形：無定形、色調：乳白色である。
【００４２】
（気体処理用材料の製造）
上記で準備した複合触媒(A) 、コロイダルシリカ水性分散液(b) およびアルミナゾル(c) を混合し、乾燥機中でドライアップしてから、空気雰囲気下または窒素雰囲気下に加熱処理（焼成処理）して、複合触媒(A) −シリカ系セラミックス成分(B) −アルミナ系セラミックス成分(C) の組成物からなる粉体状の気体処理用材料を得た。複合触媒(A) のみの場合、成分(B) を欠く場合、成分(C) を欠く場合、成分 (B), (C) を用いていてもその割合が本発明の規定から外れる場合、加熱処理条件が本発明の規定から外れる場合についても、粉体状の気体処理用材料の試料を得た。条件を表１に示す。「−」は加熱処理を行っていない。試料 No. 1, 2, 4, 5, 6, 9, 10 は比較のための対照例、試料 No. 11 は加熱処理を窒素雰囲気下に行った参考のための参考例１であり、いずれも実施例ではない。試料 No. 3, 7, 8 が実施例である。
【００４３】
【表１】

試料組成（固形分重量比）加熱処理条件
No. (A) (B) (C) （焼成条件）
1 100 0 0 -
2 100 0 20 700℃×1hr (air)
3 100 20 20 700℃×1hr (air)
4 100 20 0 700℃×1hr (air)
5 100 100 100 700℃×1hr (air)
6 100 10 10 700℃×1hr (air)
7 100 40 20 700℃×1hr (air)
8 100 20 40 700℃×1hr (air)
9 100 20 20 300℃×1hr (air)
10 100 20 20 900℃×1hr (air)
11 100 20 20 700 ℃× 1hr (N ₂ )
【００４４】
（ＣＯ除去試験）
５リットルの容器内に上記の粉体状の気体処理用材料の試料を入れ（複合触媒(A) の重量が 0.5ｇとなるようにした）、ＣＯを約４００ppm となるように注入し、下記の温度、湿度条件下に保ち、容器内の雰囲気をゆっくりと撹拌した。１時間後にヘッドスペースの雰囲気をサンプリングし、雰囲気中のＣＯ濃度またはＣＯ₂ 濃度を測定して（ＣＯはガスクロマトグラフ装置、ＣＯ₂ は光音響マルチガスモニタ装置を使用して測定）、ＣＯ除去率とＣＯ₂ 発生量とを求めた。条件および結果を表２に示す。「−」は測定を行っていない。
【００４５】
【表２】

試料実験温度、湿度条件ＣＯ除去率ＣＯ₂ 発生量
No. No. (%) (ppm)
1 1-1 20 ℃、 65%RH 41 61
2 2-1 20 ℃、 65%RH 42 -
3 3-1 20℃、65%RH 95 168
3 3-2 20℃、40%RH 96 -
3 3-3 20 ℃、 90%RH 78 -
4 4-1 20℃、65%RH 60 -
4 4-2 20℃、40%RH 84 -
4 4-3 20 ℃、 90%RH 36 -
5 5-1 20 ℃、 65%RH 52 -
6 6-1 20 ℃、 65%RH 52 -
7 7-1 20 ℃、 65%RH 81 -
8 8-1 20 ℃、 65%RH 86 -
9 9-1 20 ℃、 65%RH 53 -
10 10-1 20 ℃、 65%RH 55 -
11 11-1 20 ℃、 65%RH 34 -
【００４６】
（解析）
表２から、シリカ系セラミックス成分(B) を欠く試料 No. 1および試料 No. 2の材料を用いた場合には、ＣＯ除去率に限界があることがわかる。これに対し、複合触媒(A) −シリカ系セラミックス成分(B) −アルミナ系セラミックス成分(C) の組成物を用いている試料 No. 3, 7, 8の材料にあっては、試料 No. 1, 2 の限界を越えるＣＯ除去率が得られることがわかる。
【００４７】
アルミナ系セラミックス成分(C) を欠く複合触媒(A) −シリカ系セラミックス成分(B) の組成物を用いている試料 No. 4の材料にあっては、低湿度条件下では好ましいＣＯ除去率が得られるが、中湿度では効果が低下し、高湿度ではさらに効果が低下している。これに対し、複合触媒(A) −シリカ系セラミックス成分(B) −アルミナ系セラミックス成分(C) の組成物を用いている試料 No. 3の材料にあっては、雰囲気湿度の如何にかかわらず、安定して高いＣＯ除去率が得られていることがわかる。
【００４８】
試料 No. 5, 6 は、複合触媒(A) −シリカ系セラミックス成分(B) −アルミナ系セラミックス成分(C) の組成物において、試料 No. 3とは各成分の配合割合を変更した場合であって、試料 No. 5 の場合は成分 (B), (C) の割合が過多であり、試料 No. 6 の場合は成分 (B), (C) の割合が過少である。試料 No. 3の場合との対比で、成分 (B), (C)の配合割合にはおのずから最適値があることがわかる。
【００４９】
試料 No. 9, 10は、複合触媒(A) −シリカ系セラミックス成分(B) −アルミナ系セラミックス成分(C) の組成物において、試料 No. 3とは加熱処理条件を変更した場合であって、試料 No. 9 の場合は加熱処理温度が低めであり、試料 No. 10 の場合は加熱処理温度が高めである。試料 No. 3の場合との対比で、加熱処理温度にはおのずから最適値があることがわかる。
【００５０】
試料 No. 11 は、複合触媒(A) −シリカ系セラミックス成分(B) −アルミナ系セラミックス成分(C) の組成物において、加熱処理を非酸化性雰囲気である窒素（Ｎ₂ ）雰囲気下に行った場合である。このときには、試料 No. 3の場合との対比からもうかがえるように、ＣＯ除去率の点で不利となることがわかる。
【００５１】
（アセトアルデヒド除去試験）
５リットルの容器内に上記の粉体状の気体処理用材料の試料を入れ（複合触媒(A) の重量が 0.5ｇとなるようにした）、アセトアルデヒドを約１００ppm となるように注入し、下記の温度、湿度条件下に保ち、容器内の雰囲気をゆっくりと撹拌しながら、光照射した。光照射条件は、４Ｗのブラックライトを用いて、紫外線光量が 2.5mW/cm²となるようにした。１時間後にヘッドスペースの雰囲気をサンプリングして、雰囲気中のアセトアルデヒド濃度を光音響マルチガスモニタ装置により測定した。条件および結果を表３に示す。試料 No. 12 とあるのは、Ｐｄを担持させていない光触媒用酸化チタン(a₁)のみを用いた場合である。
【００５２】
【表３】

試料実験温度、湿度条件アセトアルデヒド
No. No. 除去率 (%)
12 12-1 20 ℃、 65%RH 86
1 1-2 20 ℃、 65%RH 87
3 3-4 20℃、65%RH 87
4 4-4 20℃、65%RH 85
5 5-2 20℃、65%RH 87
6 6-2 20℃、65%RH 86
7 7-2 20℃、65%RH 85
8 8-2 20 ℃、 65%RH 86
【００５３】
表３から、アセトアルデヒド除去能力は、試料 No. 3, 4, 5, 6, 7, 8 の場合のいずれも、元となる光触媒用酸化チタン(a₁)（試料 No. 12 ）と同等でかつ複合触媒(A) （試料 No. 1 ）とも同等であり、本発明の複合触媒(A) −シリカ系セラミックス成分(B) −アルミナ系セラミックス成分(C) 系はもとより、本発明の系から若干外れる系においても、臭気成分に対する脱臭能が減殺ないし失われていないことがわかる。
【００５４】
実施例２
実施例１において、光触媒酸化チタン(a₁)の割合が約99.5重量％、白金族元素(a₂)の割合が約 0.5重量％の複合触媒(A) を用いたほかは、試料 No. 1, 3 と同様の条件で試料No. 13, 14 の気体処理材料を得た。条件を表４に示す。「−」は加熱処理を行っていない。試料 No. 14 が実施例で、試料 No. 13 は比較のための対照例である。
【００５５】
【表４】

試料組成（固形分重量比）加熱処理条件
No. (A) (B) (C) （焼成条件）
13 100 0 0 -
14 100 20 20 700 ℃× 1hr (air)
【００５６】
これらの試料 No. 13, 14 を用い、実施例１の場合と同様にしてＣＯ除去試験を行い、ＣＯ除去率を求めた。条件および結果を表５に示す。
【００５７】
【表５】

試料実験温度、湿度条件ＣＯ除去率
No. No. (%)
13 13-1 20 ℃、 65%RH 53
14 14-1 20 ℃、 65%RH 99
【００５８】
実施例３
無機繊維配合原紙を縦５０mm×横３０mm×厚み１０mmのコルゲートハニカム状にしたフィルタを準備し、このフィルタの端面部分を、実施例１で用いた複合触媒(A) 、コロイダルシリカ水性分散液(b) およびアルミナゾル(c) を固形分重量比で５：１：１の割合で混合した処理液で処理した後（付着量は、(A) が 0.5ｇとなるようにした）、空気雰囲気下に７００℃で１時間加熱処理した。上記のフィルタを処理液で処理することなく、上記と同条件で加熱処理したもの（参考例２）も作製した。
【００５９】
これら実施例３および参考例２で作製したフィルタを用いて、２０℃、６５％ＲＨの条件下に、実施例１で述べたのと同様のＣＯ除去試験を実施した。結果は次の通りであった。
実施例３ＣＯ除去率：８２％
参考例２ＣＯ除去率：３％
【００６０】
【発明の効果】
本発明においては、光触媒酸化チタン(a₁)に白金族元素(a₂)が担持された複合触媒(A) と、特定のシリカ系セラミックス成分(B) 源と、特定のアルミナ系セラミックス成分 (C) 源との特定の割合の混合物を、酸化性雰囲気下に特定の温度で加熱処理するか、あるいは、その混合物を耐熱性を有する対象物 (O) に塗布または含浸させたのち酸化性雰囲気下に特定の温度で加熱処理することにより、目的とする気体処理用材料が得ている。
【００６１】
そして、本発明の方法により得られた気体処理用材料にあっては、次に列挙するようなすぐれた効果が奏される。
１．光触媒酸化チタン(a₁)と同様に、臭気成分に対する良好な脱臭能力、微生物に対する良好な抗菌能力を有するという基本的性質は、そのまま維持されている。
２．光触媒酸化チタン(a₁)にパラジウム(a₂)が担持された複合触媒(A) に比し、有害ガス成分であるＣＯの除去速度が格段に大きい。
３．上記１、２の効果に加えて、雰囲気の湿度が中湿度ないし高湿度であっても、すぐれたＣＯ除去能力が得られる上、アルミナ系セラミックス成分(C) 源にバインダー作用を発揮させることができるので、応用用途が著しく拡がる。
４．その結果、本発明の方法により得られた気体処理用材料にあっては、総合的な気体処理能力（脱臭能力、抗菌能力、ＣＯ除去能力）および応用性が発揮されるため、環境雰囲気のすみやかでかつ持続的な清浄化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＯ除去試験およびアセトアルデヒド除去試験に用いた試験装置の概略図である。

Claims

すぐれたＣＯ除去能力を有する気体処理用材料を製造する方法であって、
光触媒酸化チタン(a₁)にパラジウム(a₂)が担持された複合触媒(A) と、シリカ系セラミックス成分(B) 源と、アルミナ系セラミックス成分(C) 源との混合物を準備すること、
前記シリカ系セラミックス成分 (B) 源が、アルカリ金属が Na ₂ O として 0.6 重量％以下のアルカリ金属低含有量ないし実質的にアルカリ金属を含まないコロイダルシリカの酸性の分散液であること、
前記アルミナ系セラミックス成分 (C) 源が、水を分散媒としたアルミナ水和物のコロイド液であるアルミナゾルであること、
前記複合触媒 (A) １００重量部に対する前記シリカ系セラミックス成分 (B) 源の割合が固形分として１５〜５０重量部であり、かつ前記複合触媒 (A) １００重量部に対する前記アルミナ系セラミックス成分 (C) 源の割合が固形分として５〜８０重量部であること、および、
前記混合物を酸化性雰囲気下に４００〜８００℃の温度で加熱処理するか、あるいは、前記混合物を耐熱性を有する対象物 (O) に塗布または含浸させたのち酸化性雰囲気下に４００〜８００℃の温度で加熱処理すること、
を特徴とする、すぐれたＣＯ除去能力を有する気体処理用材料の製造法。