JP4783315B2 - 光触媒分散体 - Google Patents
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Description
ところで、酸化チタン粉末等の光触媒を実用化するに際しては、酸化チタン粉末等の光触媒を基材等に固定化する必要があり、その手法の1つとして、光触媒を液状媒体に分散させ、分散体の状態で基材等に塗布する方法がある。
(1)光触媒および水系溶媒を含む分散体であって、リン酸アンモニウム塩を光触媒100重量部に対し5重量部未満の割合で含有し、かつ、重合性ケイ素化合物を含有しないか又は光触媒100重量部に対し7.5重量部以下の割合で含有するとともに、重合性ケイ素化合物/りん酸アンモニウム塩(重量比)の値が5以下であり、pHが5〜9である、ことを特徴とする光触媒分散体。
(2)光触媒が酸化チタンである、前記(1)の光触媒分散体。
(3)光触媒が蛍光灯による光照射に対して光触媒活性を示すものである、前記(1)または(2)に記載の光触媒分散体。
(4)リン酸アンモニウム塩が、リン酸二水素アンモニウムおよびリン酸水素二アンモニウムのいずれか一方または両方である、前記(1)〜(3)のいずれかに記載の光触媒分散体。
本発明における光触媒は、光触媒活性を示す成分を含む粉末であればよく、例えば、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb、Bi、La、Ceのような金属元素の1種または2種以上の酸化物、窒化物、硫化物、酸窒化物、酸硫化物、窒弗化物、酸弗化物、酸窒弗化物などを成分とする粉末が挙げられる。これらの中でも特に、本発明における光触媒としては酸化チタンが好ましい。さらに詳しくは、酸化チタンにはアナターゼ型とルチル型とがあるが、光触媒活性の点ではアナターゼ型酸化チタンが好ましい。アナターゼ型酸化チタンの場合、そのアナターゼ化率は40%以上であるのが好ましく、より好ましくは60%以上、さらに好ましくは80%以上であるのがよい。なお、このときのアナターゼ化率は、X線回折法により回折スペクトルを測定し、このスペクトルにある酸化チタンの最強干渉線(面指数101)のピーク面積を求めることにより算出することができる。
前記混合は、通常40℃未満、好ましくは30℃以下で行い、通常10℃以上、好ましくは20℃以上で行うのがよい。前記範囲を外れる温度で混合を行なうと、分散性が低下する恐れがある。
本発明の光触媒分散体を用いて塗膜を形成するに際しては、例えば、スピンコート、ディップコート、ドクターブレード、スプレーまたはハケ塗りなど従来公知の方法により分散体を塗布し、その後、分散体中の水系溶媒を除去しうる温度で加熱する等すればよい。本発明の光触媒分散体による塗膜形成は、例えば、硝子、プラスチック、金属、陶磁器、コンクリートなど、あらゆる基材に対して行なうことができる。
本発明の光触媒分散体は、例えば繊維材料、建築材料、自動車材料等の各種材料に光触媒体を形成することを容易にし、これらの材料に高い光触媒活性を付与することを可能とする。本発明の光触媒分散体により光触媒活性が付与された各種材料は、大気中のNOxを分解したり、居住空間や作業空間での悪臭物質(例えば、煙草臭)を分解したり、細菌(例えば、放射菌)、藻類、黴類等の増殖を抑制したりすることができる。
なお、実施例および比較例における平均粒子径の測定および光触媒活性の評価は以下の方法で行った。
サブミクロン粒度分布測定装置(コールター社製「N4Puls」)を用いて、試料の平均粒子径(nm)を測定した。
得られた光触媒分散体を酸化チタン濃度が10重量%となるように純水で希釈した後、外径70mm、内径66mm、高さ14mm、容量約48mLのガラス製シャーレ容器内に固形分で1.75g/m2となるように滴下し、シャーレ全体に均一にいきわたるように展開した。これを110℃の乾燥機で60分間乾燥させて、光触媒膜(酸化チタン膜)を形成し、得られた光触媒膜付きシャーレを測定サンプルとして用いた。
pH電極と、該pH電極に接続され、25重量%アンモニア水を供給してpHを一定に調整する機構を有するpHコントローラーとを備えた反応容器に、イオン交換水30kgを入れ、pHコントローラーのpH設定値を4とした。この反応容器では、容器内の液のpHが設定値(4)より低くなるとアンモニア水が供給されはじめ、pHが設定値になるまで連続供給されることになる。
イオン交換水10.74kgにリン酸二水素アンモニウム(和光純薬製、特級試薬)172.8gを溶解してリン酸アンモニウム塩水溶液を調製した。このリン酸アンモニウム塩水溶液と製造例で得られた光触媒(酸化チタン粉末)4.0kgとを媒体攪拌式分散機(シンマルエンタープライゼス社製「ダイノーミルKDL−PILOT A型」)に入れ、直径0.3mmのジルコニア製ビーズ 4.2kgを分散媒体とし、攪拌速度は周速8m/秒とし、循環液量3リットルで処理液循環して、合計処理時間72分間の条件で混合した。ここで得られた分散体中の酸化チタンの平均粒子径は420nmであった。次に、この分散体を媒体攪拌式分散機(コトブキ技研製「ウルトラアペックスミル」)に入れ、直径0.05mmのジルコニア製ビーズ13kgを分散媒体とし、攪拌速度は周速8m/秒(2000rpm)として94分間混合した。ここで得られた分散体中の酸化チタンの平均粒子径は183nmであった。さらに、得られた分散体を1リットル用遠沈管に1リットル採取して1500rpmで30分間遠心分離を行うことにより粗粒分を除去し、固形分濃度16.7重量%の光触媒分散体を得、これをイオン交換水で希釈して固形分濃度10重量%とした。
実施例1と同様にして得られた固形分濃度16.7重量%の光触媒分散体30gに、重合性ケイ素化合物としてコロイダルシリカ(日産化学製「IPA−ST−ZL」、固形分濃度30重量%)を0.42g加えて、光触媒分散体を得、これをイオン交換水で希釈して固形分濃度10重量%とした。
実施例1と同様にして得られた固形分濃度16.7重量%の光触媒分散体30gに、重合性ケイ素化合物としてコロイダルシリカ(日産化学製「IPA−ST−ZL、固形分濃度30重量%」)を1.25g加えて、光触媒分散体を得、これをイオン交換水で希釈して固形分濃度10重量%とした。
イオン交換水10.84kgに60%硝酸(和光純薬製、特級試薬)157.5gを溶解して硝酸水溶液を調製した。この硝酸水溶液をリン酸アンモニウム塩水溶液の代わりに用いたこと以外は実施例1と同様にして、光触媒分散体を得た(分散体中の硝酸の量は、酸化チタンに対して重量比で0.026である)。
実施例1と同様にして得られた固形分濃度16.7重量%の光触媒分散体30gに、重合性ケイ素化合物としてコロイダルシリカ(日産化学製「IPA−ST−ZL」、固形分濃度30重量%)を2.09g加えて、光触媒分散体を得、これをイオン交換水で希釈して固形分濃度10重量%とした。
実施例1と同様にして得られた固形分濃度16.7重量%の光触媒分散体20gに、重合性ケイ素化合物としてコロイダルシリカ(日産化学製「IPA−ST−ZL」、固形分濃度30重量%)を5.57g加えて、光触媒分散体を得、これをイオン交換水で希釈して固形分濃度10重量%とした。
リン酸二水素アンモニウムの量を2倍に増やしたこと以外は実施例1と同様にして、固形分濃度21.0重量%、pH6.9の光触媒分散体を得た(イオン交換水で希釈して固形分濃度10重量%にすることは行なわなかった)。
この光触媒分散体は室温下で放置しておくとゲル化してしまったため、アセトアルデヒド分解能の測定はできなかった。なお、該光触媒分散体は、リン酸アンモニウム塩を光触媒100重量部に対し8.6重量部含有するとともに、重合性ケイ素化合物を含有しないものであり、重合性ケイ素化合物/りん酸アンモニウム塩(重量比)は0である。
Claims (4)
- 光触媒および水系溶媒を含む分散体であって、リン酸アンモニウム塩を光触媒100重量部に対し5重量部未満の割合で含有し、かつ、重合性ケイ素化合物を含有しないか又は光触媒100重量部に対し7.5重量部以下の割合で含有するとともに、重合性ケイ素化合物/りん酸アンモニウム塩(重量比)の値が5以下であり、pHが5〜9である、ことを特徴とする光触媒分散体。
- 光触媒が酸化チタンである、請求項1記載の光触媒分散体。
- 光触媒が蛍光灯による光照射に対して光触媒活性を示すものである、請求項1または2に記載の光触媒分散体。
- リン酸アンモニウム塩が、リン酸二水素アンモニウムおよびリン酸水素二アンモニウムのいずれか一方または両方である、請求項1〜3のいずれかに記載の光触媒分散体。
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