JP4873864B2 - Metal oxide dispersion and coating method thereof - Google Patents

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    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal oxide dispersion and an application method thereof, the metal oxide dispersion improving adherence to a substrate, maintaining good conduction between a titanium dioxide layer and a conductive resin, providing high photoelectric conversion efficiency and being suitable for a solar cell. <P>SOLUTION: The metal oxide dispersion includes metal oxide particles having a necking structure, and a solvent. The droplet contact angle of the dispersion with respect to an ITO film is 0 to 60 degrees. The metal oxide dispersion includes a metal oxide particle group F in which particles as many as "m" are connected to form a necking structure, a metal oxide particle group G in which particles whose number is as small as 0.2m or less are connected, and a solvent, and the dispersion is capable of forming a film at 200&deg;C or less. A method of manufacturing a dye-sensitized solar cell electrode includes applying the metal oxide dispersion onto a conductive resin substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&amp;NCIPI

Description

本発明は、太陽電池用途等に好適な電極を作成可能な金属酸化物分散物の製造方法及び塗布方法に関する。   The present invention relates to a production method and a coating method of a metal oxide dispersion capable of producing an electrode suitable for solar cell applications and the like.

現在の太陽電池はシリコン型太陽電池が主流となっているが、有害な原料の使用、高コストな製法等の観点から、新たな形式の太陽電池の研究、開発が行われて来た。   Silicon solar cells are the main current solar cells, but new types of solar cells have been researched and developed from the viewpoints of the use of harmful raw materials and high-cost manufacturing methods.

色素増感型太陽電池はその一つであり、1991年にローザンヌ工科大学のグレッツエル等によって報告(例えば非特許文献1参照)されて以来、シリコン型に代わる太陽電池として研究開発が進められている。   Dye-sensitized solar cells are one of them, and since being reported by Gretzell et al. Of Lausanne Institute of Technology in 1991 (see, for example, Non-Patent Document 1), research and development have been promoted as solar cells replacing silicon types. .

一般的な色素増感型太陽電池は、図1で示されるような構造であり、色素電極、電解層、及び対極の3つの部分から構成される。ここで色素電極7とは、導電性ガラス1等の電極基板の上に、増感色素4が結合した二酸化チタン3等の金属酸化物の層が形成されている電極を示す。ここでは、導電性ガラス1等の電極基板と二酸化チタン3等の金属酸化物の層との間に、随意のアンダーコート層2が配置されている。また対極8とは、導電性ガラス等の電極基板の上に白金やグラファイトのような触媒層が形成された電極を指す。電解層5は、電解質が溶解した溶液であり、色素電極と対極で挟み込まれた部分である。ここでいう電極基板とは、ガラスや有機重合体等の電極基材にFTO、ITO等を塗布、乾燥させたものを示す。   A general dye-sensitized solar cell has a structure as shown in FIG. 1 and is composed of three parts: a dye electrode, an electrolytic layer, and a counter electrode. Here, the dye electrode 7 refers to an electrode in which a layer of a metal oxide such as titanium dioxide 3 to which a sensitizing dye 4 is bonded is formed on an electrode substrate such as a conductive glass 1. Here, an optional undercoat layer 2 is disposed between an electrode substrate such as conductive glass 1 and a metal oxide layer such as titanium dioxide 3. The counter electrode 8 refers to an electrode in which a catalyst layer such as platinum or graphite is formed on an electrode substrate such as conductive glass. The electrolytic layer 5 is a solution in which an electrolyte is dissolved, and is a portion sandwiched between a dye electrode and a counter electrode. The electrode substrate as used herein refers to an electrode base material such as glass or organic polymer that has been coated with FTO, ITO or the like and dried.

光電変換の機構は次のように説明されている。   The photoelectric conversion mechanism is described as follows.

まず、増感色素が光を吸収し、電子と正孔を発生する。発生した電子は金属酸化物層を通じて電極基板に到達し、外部へと取り出される。一方、発生した正孔は、電解層を通じて対極へと運ばれ、電極基板を通じて供給された電子と結合する。   First, the sensitizing dye absorbs light and generates electrons and holes. The generated electrons reach the electrode substrate through the metal oxide layer and are extracted to the outside. On the other hand, the generated holes are carried to the counter electrode through the electrolytic layer, and are combined with the electrons supplied through the electrode substrate.

色素増感型太陽電池の特性を示す指標として、下式で表される光電変換効率がある:
η(%)=Jsc×Voc×FF/入射光エネルギー×100
(式中、ηは光電変換効率、Jscは短絡電流密度[mA/cm2]、Vocは開放電圧[V]、FFはフィルファクター[−]を示す。入射光エネルギーは単位面積当たりの入射光エネルギー[mW/cm2]を示す。)。
As an index indicating the characteristics of the dye-sensitized solar cell, there is a photoelectric conversion efficiency represented by the following formula:
η (%) = Jsc × Voc × FF / incident light energy × 100
(Where η is the photoelectric conversion efficiency, Jsc is the short-circuit current density [mA / cm 2 ], Voc is the open circuit voltage [V], and FF is the fill factor [−]. The incident light energy is the incident light per unit area. Energy [mW / cm 2 ] is indicated.)

光電変換効率ηは、色素電極の性能に依存する。色素電極の性能を高めるために、金属酸化物の単位当たりの表面積を大きくして増感色素の担持量を増やすこと、電子発生量を増加させること、二酸化チタン同士の接触を増やして電子伝導性を向上させること、電解質の拡散を向上させること、金属酸化物粒子のネッキングを増やすこと、金属酸化物粒子と色素電極基板との密着性を高めて電子伝達を円滑にすること等が考慮されている。   The photoelectric conversion efficiency η depends on the performance of the dye electrode. In order to enhance the performance of the dye electrode, increase the surface area per unit of metal oxide to increase the amount of sensitizing dye supported, increase the amount of generated electrons, increase the contact between titanium dioxide and increase the electron conductivity Improving the diffusion of the electrolyte, increasing the necking of the metal oxide particles, improving the adhesion between the metal oxide particles and the dye electrode substrate to facilitate electron transfer, etc. Yes.

以下、金属酸化物の例として二酸化チタンを挙げて説明する。   Hereinafter, titanium dioxide will be described as an example of the metal oxide.

金属酸化物の単位当たりの表面積を大きくする方法としては、3〜10nmの細孔内径を有する二酸化チタンを用いる方法(例えば特許文献1参照)が記載されている。これは、四塩化チタンから調製したゾルを加熱、乾燥させ、二酸化チタン粒子を得るという方法である。   As a method for increasing the surface area per unit of the metal oxide, a method using titanium dioxide having a pore inner diameter of 3 to 10 nm is described (for example, see Patent Document 1). In this method, a sol prepared from titanium tetrachloride is heated and dried to obtain titanium dioxide particles.

金属酸化物粒子が多くのネッキング構造、すなわち粒子そのものが相互に複数個連なった構造(部分的な面接触構造)を有するようにするには、導電性ガラス等の基板に二酸化チタン層を形成させた後、四塩化チタンで処理する方法が提案されている(例えば非特許文献2参照)。ここで、四塩化チタンは、二酸化チタン粒子と反応して新たな結合を生じさせ、粒子同士をネッキングさせる働きを有する。   In order to make metal oxide particles have many necking structures, that is, a structure in which a plurality of particles are connected to each other (partial surface contact structure), a titanium dioxide layer is formed on a substrate such as conductive glass. Thereafter, a method of treating with titanium tetrachloride has been proposed (for example, see Non-Patent Document 2). Here, titanium tetrachloride has a function of reacting with titanium dioxide particles to form new bonds and necking the particles.

特許文献3においては電極と樹脂基板の密着性を向上させるためにコロナ処理を行う例が示されている。   Patent Document 3 shows an example in which corona treatment is performed to improve the adhesion between an electrode and a resin substrate.

特開2001−283942号公報JP 2001-283942 A 特開2001−357899号公報JP 2001-357899 A 特開2003−308890号公報JP 2003-308890 A 国際公開第01/16027号パンフレットInternational Publication No. 01/16027 Pamphlet 特開平6−304423号公報JP-A-6-304423 特公昭36−3359号公報Japanese Patent Publication No.36-3359 特開平11―43327JP-A-11-43327 M.Graezel,Nature,353,737,(1991)M.M. Graezel, Nature, 353, 737, (1991) C.J.Barbe et al.,J.Am.Ceram.Soc.,80,3157(1997))C. J. et al. Barbe et al. , J .; Am. Ceram. Soc. , 80, 3157 (1997)) 清野学著,「酸化チタン」技報堂(株),p.129,(1991)Manabu Seino, “Titanium Oxide”, Gihodo Co., Ltd., p. 129, (1991) 粉末X線解析の実際 中井泉ら 朝倉書店 2002年Powder X-Ray Analysis Izumi Nakai et al. Asakura Shoten 2002 Journal of Material Chemistry 11巻、1116頁、2001年Journal of Material Chemistry Vol. 11, p. 1116, 2001 L.D.Hart and L.K.Hadson,The American Ceramic Society Bulletin,43,No.1,(1964)L. D. Hart and L. K. Hadson, The American Ceramic Society Bulletin, 43, no. 1, (1964) 橋本和仁、藤嶋昭 編集、「二酸化チタン光触媒のすべて」(株)シーエムシー,(1998)Edited by Kazuhito Hashimoto and Akira Fujishima, “All about Titanium Dioxide Photocatalyst” CMC Co., Ltd. (1998)

上述の特許文献1及び非特許文献2で示されているように、電極内の電子移動を促進することを目的として各種検討が行われてきているが、電池の内部の抵抗成分としては電極基板と金属酸化物層の界面における抵抗も存在し、一般的にガラス基板と比較して金属酸化物分散物の濡れ性の悪い樹脂基板においては、この抵抗成分が、電池全体の性能を下げる大きな要因となっている。   As shown in the above-mentioned Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, various studies have been made for the purpose of promoting the electron transfer in the electrode. As a resistance component inside the battery, an electrode substrate is used. There is also a resistance at the interface between the metal oxide layer and the resin component, which generally has poor wettability of the metal oxide dispersion compared to the glass substrate. This resistance component is a major factor that lowers the overall battery performance. It has become.

上述の特許文献3でのように電極と樹脂基板の密着性を向上させるためにコロナ処理を用いる場合、水溶性光触媒粒子をただ塗工するだけでは結晶性の低い薄層の二酸化チタン層しか得られず、従って多孔体電極として十分に機能を果たす、抵抗の小さな二酸化チタン電極を形成することはできない。   When corona treatment is used to improve the adhesion between the electrode and the resin substrate as in Patent Document 3 described above, only a thin titanium dioxide layer with low crystallinity can be obtained simply by applying water-soluble photocatalyst particles. Therefore, it is not possible to form a low-resistance titanium dioxide electrode that functions sufficiently as a porous electrode.

本発明は上記問題点を解決すべく鋭意検討した結果なされたものであり、本発明の課題は、基板との密着性を向上させ、金属酸化物層と導電性樹脂との良好な導通性を保つことを可能とする金属酸化物分散物及びその塗布方法を提供することにある。   The present invention has been made as a result of intensive studies to solve the above problems, and the object of the present invention is to improve the adhesion between the substrate and the good conductivity between the metal oxide layer and the conductive resin. It is an object of the present invention to provide a metal oxide dispersion that can be maintained and a coating method thereof.

本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意研究した結果、基板との密着性を向上させ、金属酸化物層と導電性樹脂との良好な導通性を保ち、光電変換効率の高い、太陽電池を製造し得る方法を見出し、上記課題を解決するに至った。   As a result of diligent research in view of the above problems, the present inventors have improved solar cell with improved photoelectric conversion efficiency and improved adhesion between the substrate and the metal oxide layer and the conductive resin. A method that can be manufactured has been found, and the above-described problems have been solved.

すなわち、本発明は、下記の各発明を含むものである:   That is, the present invention includes the following inventions:

〈1〉ネッキング構造を有する金属酸化物粒子を溶剤中に含有する金属酸化物分散物であって、ITO膜(インジウム−スズ系酸化物膜)に対する金属酸化物分散物の液滴接触角が0〜60度であり、かつ
前記金属酸化物粒子が、BET比表面積から換算した平均一次粒子径が100nm〜1μmの範囲にある金属酸化物粉末(以降、粒子群Aと称する。)と、BET比表面積から換算した平均一次粒子径が5〜40nmの範囲にある金属酸化物粉末(以降、粒子群Bと称する。)との混合物である、
金属酸化物分散物。
〈2〉上記ITO膜がポリエチレンテレフタレート表面あるいはポリエチレンナフタレート表面に形成されている、上記〈1〉項に記載の金属酸化物分散物。
〈3〉上記溶剤が、水及びアルコールを含有する、上記〈1〉又は〈2〉項に記載の金属酸化物分散物。
〈4〉上記溶剤が、水及びエタノールを含有し、エタノールを40質量%以上含有する、上記〈3〉項に記載の金属酸化物分散物。
〈5〉上記溶剤が、水と1−ブタノール又はその異性体を含有し、1−ブタノール又はその異性体を50質量%以上含有する、上記〈3〉項に記載の金属酸化物分散物。
〈6〉上記金属酸化物粒子の混合物に含まれる上記粒子群Aの含量が、10質量%以上40質量%以下である、上記〈1〉〜〈5〉項のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物。
〈7〉上記粒子群Bが、BET比表面積から換算した平均一次粒子径が20〜40nmの金属酸化物粉末(以降、粒子群Cと称する。)と、BET比表面積から換算した平均一次粒子径が5〜20nmの金属酸化物粉末(以降、粒子群Dと称する。)との混合物である、上記〈1〉〜〈6〉項のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物。
〈8〉上記金属酸化物が、積分球式分光光度計による吸光度から算出したオプティカルバンドギャップが2.7eV以上3.1eV以下であり、且つタップ密度が0.15g/cm3以上0.45g/cm3以下である二酸化チタン構造体である、上記〈1〉〜〈7〉項のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物。
〈9〉上記金属酸化物が、二酸化チタンと、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化タングステンから選ばれる少なくとも1種類以上の金属酸化物との混合物である、上記〈1〉〜〈7〉項のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物。
〈10〉金属酸化物の混合物に含まれる二酸化チタンの含量が、10質量%以上である、上記〈9〉項に記載の金属酸化物分散物。
〈11〉結着剤を金属酸化物100重量部に対して0.01〜20重量部含有する、上記〈1〉〜〈10〉項のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物。
〈12〉上記結着剤が水溶性高分子化合物である、上記〈11〉項に記載の金属酸化物分散物。
〈13〉水溶性高分子化合物が、N−ビニルアセトアミド、アクリルアミド、ビニルピロリドン、アクリル酸ナトリウムから選ばれる少なくとも1種類以上をモノマー単位として有する高分子化合物である、上記〈12〉項に記載の金属酸化物分散物。
〈14〉上記結着剤がジルコニウム化合物である、上記〈11〉項に記載の金属酸化物分散物。
〈15〉上記金属酸化物分散物を面積が1cm2となるように透明導電性樹脂基板または透明導電性ガラス基板に塗布し、150℃で成膜し、N3色素を吸着し、白金を導電面に付与したFTO透明導電性ガラスと対抗させ、空隙にヨウ素系電解質を含有するアセトニトリル溶液を注入し、100mWの疑似太陽光下、開放電圧条件で、Nyquistプロットを行ったときに、20Hzを含む円弧におけるインピーダンス虚数部の最小値が、−25Ω以上−0.01Ω以下となることを特徴とする、上記〈1〉〜〈14〉項のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物。
〈16〉電極作製用に使用される、上記〈1〉〜〈15〉項のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物。
〈17〉上記〈1〉〜〈16〉項のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物を導電性樹脂基板上に塗布し、導電性樹脂基板上に金属酸化物粒子を結着した金属酸化物電極膜を形成する工程を含む、色素増感型太陽電池電極の製造方法。
〈18〉上記金属酸化物分散物を塗布する前に、紫外線照射処理を用いて上記導電性樹脂基板を処理する、上記〈17〉項に記載の色素増感型太陽電池電極の製造方法。
〈19〉上記金属酸化物分散物を塗布する前に、オゾン処理を用いて上記導電性樹脂基板を処理する、上記〈17〉項に記載の色素増感型太陽電池電極の製造方法。
〈20〉上記金属酸化物分散物を塗布する前に、コロナ放電処理を用いて上記導電性樹脂基板を処理する、上記〈17〉項に記載の色素増感型太陽電池電極の製造方法。
〈21〉上記金属酸化物分散物を塗布する前に、界面活性剤処理を用いて上記導電性樹脂基板を処理する、上記〈17〉項に記載の色素増感型太陽電池電極の製造方法。
〈22〉上記金属酸化物分散物を塗布する前に、電解質溶液中で導電性樹脂基板を電解酸化処理する、上記〈17〉項に記載の色素増感型太陽電池電極の製造方法。
〈23〉上記金属酸化物分散物を塗布する前に、導電性樹脂基板上にアンダーコート層を形成する、上記〈17〉項に記載の色素増感型太陽電池電極の製造方法。
〈24〉上記アンダーコート層の厚みが10nm以上2000nm以下である、上記〈23〉項に記載の色素増感型太陽電池電極の製造方法。
〈25〉上記〈1〉〜〈16〉項のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物を、上記〈17〉〜〈24〉項のいずれか一項に記載の方法を用いて導電性樹脂基板に塗布する方法。
〈26〉上記〈1〉〜〈16〉項のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物を用いて成形される薄膜。
〈27〉上記〈1〉〜〈16〉項のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物を、上記〈17〉〜〈24〉項のいずれか一項に記載の方法で用いて成形される、薄膜。
〈28〉膜厚が1μm以上40μm以下である、上記〈26〉又は〈27〉項に記載の薄膜。
〈29〉上記〈26〉〜〈28〉項のいずれか一項に記載の薄膜を構成要素とする色素電極を備えている、色素増感型太陽電池。
〈30〉上記〈29〉項に記載の色素増感型太陽電池を表面又は内部に備えており、且つ発電機能、発光機能、発熱機能、音響発生機能、運動機能、表示機能、充電機能のうち、少なくとも一つの機能を有する物品。
〈31〉上記物品が、建材、照明器具、意匠性窓ガラス、機械、車両、ガラス製品、家電製品、農業資材、電子機器、携帯電話、美容器具、携帯情報端末、PDA(Personal Degital Assistance)、工具、食器、風呂用品、トイレ用品、家具、衣類、布製品、繊維、革製品、紙製品、樹脂製品、スポーツ用品、布団、容器、眼鏡、看板、配管、配線、金具、衛生資材、自動車用品、文房具、ワッペン、帽子、鞄、靴、傘、ブラインド、バルーン、配管、配線、金具、照明、LED、信号機、街灯、玩具、道路標識、装飾品、交通信号機、掲示板、アウトドア用品、造花、オブジェ、心臓ペースメーカー用電源、ペルチェ素子を備えた加熱器や冷却器用の電源からなる群より選ばれる少なくとも1種である、上記〈30〉項に記載の物品。
<1> A metal oxide dispersion containing metal oxide particles having a necking structure in a solvent, wherein the droplet contact angle of the metal oxide dispersion with respect to the ITO film (indium-tin oxide film) is 0 A metal oxide powder (hereinafter referred to as particle group A) having a BET ratio of ˜60 degrees and the metal oxide particles having an average primary particle size in the range of 100 nm to 1 μm as converted from the BET specific surface area. The average primary particle diameter converted from the surface area is a mixture with a metal oxide powder (hereinafter referred to as particle group B) in the range of 5 to 40 nm.
Metal oxide dispersion.
<2> The metal oxide dispersion according to <1>, wherein the ITO film is formed on a polyethylene terephthalate surface or a polyethylene naphthalate surface.
<3> The metal oxide dispersion according to <1> or <2>, wherein the solvent contains water and alcohol.
<4> The metal oxide dispersion according to <3>, wherein the solvent contains water and ethanol, and contains 40% by mass or more of ethanol.
<5> The metal oxide dispersion according to <3>, wherein the solvent contains water and 1-butanol or an isomer thereof, and contains 50% by mass or more of 1-butanol or an isomer thereof.
<6> The metal according to any one of <1> to <5>, wherein the content of the particle group A contained in the mixture of metal oxide particles is 10% by mass or more and 40% by mass or less. Oxide dispersion.
<7> The particle group B is a metal oxide powder having an average primary particle diameter of 20 to 40 nm (hereinafter referred to as particle group C) converted from a BET specific surface area, and an average primary particle diameter converted from a BET specific surface area. The metal oxide dispersion according to any one of <1> to <6> above, which is a mixture with a metal oxide powder having a particle diameter of 5 to 20 nm (hereinafter referred to as particle group D).
<8> The optical band gap of the metal oxide calculated from the absorbance by an integrating sphere spectrophotometer is 2.7 eV to 3.1 eV, and the tap density is 0.15 g / cm 3 to 0.45 g / The metal oxide dispersion according to any one of <1> to <7>, which is a titanium dioxide structure having a size of cm 3 or less.
<9> the metal oxide is a mixture of titanium dioxide, zinc oxide, niobium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, tin oxide, and at least one or more metal oxides selected from tungsten oxide, the <1 The metal oxide dispersion according to any one of <1> to <7> .
<10> The metal oxide dispersion according to <9>, wherein the content of titanium dioxide contained in the metal oxide mixture is 10% by mass or more.
<11> The metal oxide dispersion according to any one of <1> to <10>, wherein the binder is contained in an amount of 0.01 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the metal oxide.
<12> The metal oxide dispersion according to <11>, wherein the binder is a water-soluble polymer compound.
<13> The metal according to <12>, wherein the water-soluble polymer compound is a polymer compound having at least one monomer unit selected from N-vinylacetamide, acrylamide, vinylpyrrolidone, and sodium acrylate as a monomer unit. Oxide dispersion.
<14> The metal oxide dispersion according to <11>, wherein the binder is a zirconium compound.
<15> The metal oxide dispersion is applied to a transparent conductive resin substrate or a transparent conductive glass substrate so as to have an area of 1 cm 2 , formed at 150 ° C., adsorbing N3 dye, and platinum as a conductive surface. When an Nyquist plot was performed under an open voltage condition under 100 mW of pseudo-sunlight by injecting an acetonitrile solution containing an iodine-based electrolyte into the gap, against the FTO transparent conductive glass applied to the arc, including 20 Hz The metal oxide dispersion according to any one of <1> to <14> above, wherein the minimum value of the imaginary part of the impedance is from −25Ω to −0.01Ω.
<16> The metal oxide dispersion according to any one of <1> to <15> above, which is used for producing an electrode.
<17> Metal obtained by applying the metal oxide dispersion according to any one of <1> to <16> above onto a conductive resin substrate, and binding the metal oxide particles on the conductive resin substrate. The manufacturing method of a dye-sensitized solar cell electrode including the process of forming an oxide electrode film.
<18> The method for producing a dye-sensitized solar cell electrode according to <17>, wherein the conductive resin substrate is treated using an ultraviolet irradiation treatment before the metal oxide dispersion is applied.
<19> The method for producing a dye-sensitized solar cell electrode according to <17>, wherein the conductive resin substrate is treated using ozone treatment before the metal oxide dispersion is applied.
<20> The method for producing a dye-sensitized solar cell electrode according to <17>, wherein the conductive resin substrate is treated using a corona discharge treatment before the metal oxide dispersion is applied.
<21> The method for producing a dye-sensitized solar cell electrode according to <17>, wherein the conductive resin substrate is treated using a surfactant treatment before the metal oxide dispersion is applied.
<22> The method for producing a dye-sensitized solar cell electrode according to <17>, wherein the conductive resin substrate is electrolytically oxidized in an electrolyte solution before the metal oxide dispersion is applied.
<23> The method for producing a dye-sensitized solar cell electrode according to <17>, wherein an undercoat layer is formed on the conductive resin substrate before the metal oxide dispersion is applied.
<24> The method for producing a dye-sensitized solar cell electrode according to <23>, wherein the thickness of the undercoat layer is 10 nm or more and 2000 nm or less.
<25> The metal oxide dispersion according to any one of <1> to <16> is electrically conductive using the method according to any one of <17> to <24>. A method of applying to a resin substrate.
<26> A thin film formed using the metal oxide dispersion according to any one of <1> to <16> above.
<27> The metal oxide dispersion according to any one of <1> to <16> is molded using the method according to any one of <17> to <24> above. A thin film.
<28> The thin film according to <26> or <27>, wherein the film thickness is 1 μm or more and 40 μm or less.
<29> A dye-sensitized solar cell including a dye electrode including the thin film according to any one of the above items <26> to <28>.
<30> The dye-sensitized solar cell according to <29> above is provided on the surface or inside thereof, and among a power generation function, a light emission function, a heat generation function, a sound generation function, a motion function, a display function, and a charge function An article having at least one function.
<31> The article is a building material, a lighting fixture, a design window glass, a machine, a vehicle, a glass product, a household appliance, an agricultural material, an electronic device, a mobile phone, a beauty appliance, a portable information terminal, a PDA (Personal Digital Assistance), Tools, tableware, bath products, toilet products, furniture, clothing, fabric products, textiles, leather products, paper products, resin products, sports products, futons, containers, glasses, signboards, piping, wiring, metal fittings, sanitary materials, automobile supplies, stationery, badges, hats, bags, shoes, umbrella, blind, balloon, piping, wiring, metal fittings, lighting, LED, traffic lights, street lamps, toys, road signs, ornaments, exchange communication No. machine, bulletin board, A Utodoa supplies, artificial flowers, <At least one selected from the group consisting of an object, a power supply for a cardiac pacemaker, a power supply for a heater or a cooler equipped with a Peltier device, 0> article according to paragraph.

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導電性樹脂上での成膜が容易で、増感色素吸着量が多く、且つ電子移動を円滑にすることができる金属酸化物構造体、及びこれらの製造方法が提供される。   Provided are a metal oxide structure that can be easily formed on a conductive resin, has a large amount of sensitizing dye adsorption, and can facilitate electron transfer, and a method for producing these metal oxide structures.

本発明の好ましい実施態様における金属酸化物構造体によれば、光電変換効率の高い色素増感型太陽電池が得られるようになり、本発明は工業的に実用的な価値を有するものである。   According to the metal oxide structure in a preferred embodiment of the present invention, a dye-sensitized solar cell having high photoelectric conversion efficiency can be obtained, and the present invention has industrially practical value.

金属酸化物分散物
導電性樹脂基板上に色素増感型太陽電池電極を製造することが可能な本発明の金属酸化物分散物(特に断りのない場合、以降「金属酸化物分散物」と略する)は、金属酸化物粉末と、水、有機溶媒などの分散媒とを混合したものである。これは、粘度が低い場合にはスラリーと呼称されることもあり、粘度が高い場合にはペーストと呼称されることもある。
Metal Oxide Dispersion The metal oxide dispersion of the present invention capable of producing a dye-sensitized solar cell electrode on a conductive resin substrate (hereinafter, abbreviated as “metal oxide dispersion” unless otherwise specified) Is a mixture of a metal oxide powder and a dispersion medium such as water or an organic solvent. This is sometimes called a slurry when the viscosity is low, and may be called a paste when the viscosity is high.

本検討の金属酸化物分散物には、多くの場合、色素増感型太陽電池電極の目的とする機能を持たせるために配合される金属酸化物粒子群と、膜としての強度を持たせるため前記粒子群を結着させるための成分と、さらにこれらを塗工材とするための溶剤等と、塗工材としての分散安定性、塗工性を上げるための添加剤などが配合されていることがある。   In many cases, the metal oxide dispersion of the present study has a strength as a film and a group of metal oxide particles to be blended in order to give the intended function of the dye-sensitized solar cell electrode. Ingredients for binding the particle group, a solvent for using these as coating materials, and additives for increasing dispersion stability and coating properties as coating materials are blended. Sometimes.

〔金属酸化物粒子〕
金属酸化物粒子は、通常、粒子同士を混合した場合、点接触部分があるだけであるが、本発明の好ましい態様において用いられる粒子の特徴として挙げられるものは、図2に示すように、原料となる粒子そのものが相互に複数個連なったネッキング構造(部分的な面接触構造)を有していることを特徴とする。ここでこの図2において、Aはネッキング部を示しており、Bは点接触部を示している。このため、本発明の好ましい態様における金属酸化物分散物を用いて成形された金属酸化物(特に二酸化チタン)電極中における電子抵抗は小さく、それを用いて形成された電池の特性は良好である。
[Metal oxide particles]
The metal oxide particles usually have only a point contact portion when the particles are mixed with each other. However, as shown in FIG. 2, the characteristics of the particles used in the preferred embodiment of the present invention are as follows. The particles themselves have a necking structure (partial surface contact structure) in which a plurality of particles are connected to each other. Here, in this FIG. 2, A has shown the necking part, B has shown the point contact part. For this reason, the electronic resistance in the metal oxide (especially titanium dioxide) electrode shape | molded using the metal oxide dispersion in the preferable aspect of this invention is small, and the characteristic of the battery formed using it is favorable. .

例えばナノメートルスケールの二酸化チタンは、硫酸チタニル等を液相で加水分解することなどによっても得られるが、合成時の熱履歴が小さく、結晶性も低く、ネッキング構造が少ないため、それを用いて成形された二酸化チタン構造体電極中における電子抵抗は大きい。一方、四塩化チタン等を高温で酸素等の酸化性ガスと反応させる、いわゆる気相法によって得られる二酸化チタン粒子群は合成時の熱履歴が高いため結晶性が高く、且つ焼結等により二酸化チタンはネッキング構造を持つ。気相法によって得られる二酸化チタンの粒径が小さければ、これを原料として、電極としての必須な特性、(i)高電子伝導性、(ii)高比表面積という二つの特性を持つ金属酸化物電極を作成可能な金属酸化物分散物を提供することができる。この気相法の製造方法に特に制限はないが、例えば特許文献4、特許文献5、特許文献6等の方法によって二酸化チタンを合成することができる。気相法粒子の製造方法については、後に詳述する。   For example, nanometer-scale titanium dioxide can be obtained by hydrolyzing titanyl sulfate and the like in the liquid phase, but it has a small thermal history during synthesis, low crystallinity, and little necking structure. The electronic resistance in the formed titanium dioxide structure electrode is large. On the other hand, titanium dioxide particles obtained by a so-called gas phase method in which titanium tetrachloride or the like is reacted with an oxidizing gas such as oxygen at a high temperature has high crystallinity due to a high thermal history during synthesis, and has a high degree of crystallinity. Titanium has a necking structure. If the particle size of titanium dioxide obtained by the vapor phase method is small, this will be used as a raw material, and the metal oxide will have two properties: essential characteristics as an electrode, (i) high electron conductivity, and (ii) high specific surface area. A metal oxide dispersion capable of forming an electrode can be provided. Although there is no restriction | limiting in particular in the manufacturing method of this vapor phase method, For example, titanium dioxide is compoundable by methods, such as patent document 4, patent document 5, patent document 6. The method for producing vapor phase particles will be described in detail later.

本発明の好ましい態様における金属酸化物分散物を構成する金属酸化物は、少なくとも一つの粒子群は気相法で得られたものであることが望ましい。気相法は他の製造方法に比べ、比較的一次粒子の粒御分布の狭い粉末が得られるため、後述する粒子群A又は粒子群Bとして用いたとき、金属酸化物構造物として好ましい一次粒子の粒度分布を得やすい。   In the metal oxide constituting the metal oxide dispersion according to a preferred embodiment of the present invention, it is desirable that at least one particle group is obtained by a gas phase method. Since the vapor phase method can obtain a powder having a relatively narrow particle size distribution of primary particles compared to other production methods, primary particles preferable as a metal oxide structure when used as a particle group A or a particle group B described later. It is easy to obtain a particle size distribution.

導電性樹脂基板上に色素増感型太陽電池電極を製造することが可能な金属酸化物分散物では、BET法による比表面積から換算した平均一次粒子径が100nm〜1μmの範囲にある金属酸化物粉末(粒子群Aと称する。)と、平均一次粒子径が5〜40nmの範囲にある金属酸化物粉末(粒子群Bと称する。)を、水、有機溶媒などの分散媒を用いて混合したものが好ましく用いられる。粒子が球であると仮定し、一種類の径であった場合、最密充填されても74%の充填率にしかならない。しかしながら、複数の径のものを配合することによって、大粒子の隙間に小粒子が入り、充填率を高くすることができる。粒子群Aは本発明中においては比較的大粒子であるが、その粒子全体を半導体表面として考えられるほど充分小さく、且つ結晶性が高いという特徴を持つため、形成された金属酸化物電極中で主たる電子伝導を担っていると考えられる。これは粒子群Bを配合することにより、粒子群Aに対して配位数の多く、且つ充填率の高い、電極として電子伝導性が良好な多孔体を形成することが可能である。   In a metal oxide dispersion capable of producing a dye-sensitized solar cell electrode on a conductive resin substrate, a metal oxide having an average primary particle diameter converted from a specific surface area by the BET method is in a range of 100 nm to 1 μm. Powder (referred to as particle group A) and metal oxide powder (referred to as particle group B) having an average primary particle diameter in the range of 5 to 40 nm were mixed using a dispersion medium such as water or an organic solvent. Those are preferably used. If the particles are assumed to be spheres and have a single diameter, the packing rate is only 74% even when the particles are packed most closely. However, by blending a plurality of diameters, small particles can enter the gaps between the large particles, and the filling rate can be increased. In the present invention, the particle group A is a relatively large particle, but since the entire particle is small enough to be considered as a semiconductor surface and has high crystallinity, It is thought to be responsible for the main electronic conduction. By blending the particle group B, it is possible to form a porous body having a good coordination rate as the electrode and having a large number of coordination with the particle group A and having a high filling rate.

粒子群Bは、ほぼ単一の粒子径をもつものであって構わないが、この中に製法及び粒度などが異なる二種類以上の粒子群が存在しても構わない。ここでは仮に粒子群Bの中にさらに二種類の粒子群C,粒子群Dが存在するもの、具体的には、粒子群Cが一次粒子径として20nm以上の粒子群であり、粒子群Dが一次粒子径として20nm未満の粒子径を持つ粒子群であるものが好ましい。   The particle group B may have a substantially single particle diameter, but two or more kinds of particle groups having different production methods and particle sizes may exist in the particle group B. Here, it is assumed that there are two types of particle groups C and D in the particle group B, specifically, the particle group C is a particle group having a primary particle diameter of 20 nm or more, and the particle group D is What is a particle group which has a particle diameter of less than 20 nm as a primary particle diameter is preferable.

金属酸化物分散物を構成する粒子群Aは、主に太陽電池内部に進入した光線を電池内部で散乱させ、光吸収効率を高める働きを有する。色素増感太陽電池では、紫外から近赤外領域にわたる光線を吸収し、電子を発生すること、粒径が増感色素等によって吸収される光の波長の1/2程度であるときに光散乱が最大になり、太陽電池内部で紫外から近赤外領域の光線を散乱させると増感色素等による光吸収の1/2程度であるとき最大になり、粒径がそれよりはずれると光散乱も弱まると言われている(非特許文献3)。紫外から近赤外光線を散乱させるためには、平均一次粒子径が100nmから1μmの範囲であることが望ましく、散乱させたい光線の波長にあわせて粒子径を選択することもできる。   The particle group A constituting the metal oxide dispersion mainly has a function of increasing the light absorption efficiency by scattering light rays that have entered the inside of the solar cell inside the cell. In dye-sensitized solar cells, light is absorbed from the ultraviolet to the near-infrared region, generating electrons, and light scattering when the particle size is about half of the wavelength of light absorbed by the sensitizing dye. When the light from the ultraviolet to the near infrared region is scattered inside the solar cell, the maximum is obtained when the light absorption by the sensitizing dye is about ½ of the light absorption. It is said to weaken (Non-Patent Document 3). In order to scatter near-infrared rays from ultraviolet rays, the average primary particle size is desirably in the range of 100 nm to 1 μm, and the particle size can be selected according to the wavelength of the light rays to be scattered.

粒子群Bは、増感色素を担持し、且つ増感色素が発生させた電子を伝達する。増感色素は金属酸化物の表面水酸基、もしくは金属原子(以下、色素結合部と称する。)との化学結合により金属酸化物に担持されており、その結合を通じて電子を金属酸化物へと移動させる。よって金属酸化物と結合した増感色素量の増加に伴ない、電子移動数も増加することになる。金属酸化物表面には、表面水酸基が9から14個/nm2あることが判っており(前述の非特許文献3)、高比表面積を有する金属酸化物ほど色素結合部が多くなる。太陽電池に好適な粒子群Bの比表面積は約40m2/gから約300m2/gであり、好ましくは約60m2/g以上約250m2/g以下である。平均一次粒子径に換算すると約5nmから約40nm、好ましくは約6nmから約25nmとなる。平均一次粒子径が約5nmより小さい粒子群は、一般に結晶性が低く、電子移動が円滑に行われないため太陽電池の電極を構成する主成分としての用途には適していない。この結晶性の低さは、その合成の際、粒子成長を抑制するために熱履歴を低く抑えることに起因する。平均一次粒径が約40nmより大きな粒子群は比表面積が小さく、色素吸着量が不充分となる。粒子群Aと粒子群Bとの配合比は質量比でA/B=5/95〜30/70,好ましくはA/B=10/90〜20/80である。 The particle group B carries a sensitizing dye and transmits electrons generated by the sensitizing dye. The sensitizing dye is supported on the metal oxide by a chemical bond with a surface hydroxyl group of the metal oxide or a metal atom (hereinafter referred to as a dye bonding portion), and moves electrons to the metal oxide through the bond. . Therefore, as the amount of the sensitizing dye bonded to the metal oxide increases, the number of electron transfer increases. It is known that the surface of the metal oxide has 9 to 14 hydroxyl groups / nm 2 (Non-Patent Document 3 described above), and the metal oxide having a higher specific surface area has more dye-bonded portions. The specific surface area of the particle group B suitable for the solar cell is about 40 m 2 / g to about 300 m 2 / g, preferably about 60 m 2 / g or more and about 250 m 2 / g or less. In terms of the average primary particle size, it is about 5 nm to about 40 nm, preferably about 6 nm to about 25 nm. A particle group having an average primary particle size of less than about 5 nm is generally not suitable for use as a main component constituting an electrode of a solar cell because the crystallinity is generally low and electron transfer is not performed smoothly. This low crystallinity is attributed to a low thermal history in order to suppress particle growth during the synthesis. A group of particles having an average primary particle size larger than about 40 nm has a small specific surface area and an insufficient amount of dye adsorption. The mixing ratio of the particle group A and the particle group B is A / B = 5/95 to 30/70, preferably A / B = 10/90 to 20/80 in terms of mass ratio.

本発明においては、先述のように20nm以下の粒子(粒子群D)を主成分とすると、電子移動が円滑に行われないため、太陽電池の性能を下げることがある。しかしながら、主成分として20nm以上の粒子(粒子群C)が存在し、これらの空隙に20nm以下の系を持つ粒子が入った場合、電極内の電子伝導を助け、また、粒子群Cのみの時よりも、色素吸着量を増やすことが可能であることがある。粒子群Cと粒子群Dとの配合比は質量比でC/D=95/5〜70/30,好ましくはC/D=95/5〜80/20である。   In the present invention, as described above, if particles (particle group D) of 20 nm or less are used as the main component, electron transfer is not smoothly performed, so that the performance of the solar cell may be lowered. However, when particles having a size of 20 nm or more (particle group C) exist as a main component and particles having a system of 20 nm or less enter these voids, the electron conduction in the electrode is aided, and when only the particle group C is present. Rather, it may be possible to increase the amount of dye adsorption. The compounding ratio of the particle group C and the particle group D is C / D = 95/5 to 70/30, preferably C / D = 95/5 to 80/20 by mass ratio.

この粒子群Dに当たる粒子は、粒子群Cと比較して小さい径を持つものであれば特に製法に限定されないが、先述のように結晶性が高い方が電子伝導性が良好で、電極としての特性が良好である。   The particles corresponding to the particle group D are not particularly limited as long as they have a smaller diameter than the particle group C. However, as described above, the higher the crystallinity, the better the electron conductivity, Good characteristics.

太陽電池に好適な粒子群Cの比表面積は約40m2/gから約75m2/gであり、好ましくは約60m2/gから約70m2/gである。平均一次粒子径に換算すると約20nmから約40nm、好ましくは約21nmから約25nmとなる。また粒子群Dの比表面積は約75m2/gから約300m2/gであり、好ましくは約100m2/gから約275m2/gである。平均一次粒子径に換算すると約5nmから約20nm、好ましくは約5.5nmから約15nmとなる。粒子群C及び粒子群Dに要求される特性として、電子伝導性と色素の吸着能力がある。これまでにも述べてきたように、一般に粒径を大きくすることによって電子伝導性が向上し、粒径を小さくすることによって単位質量当たりの色素吸着能力は向上するため、太陽電池電極材料として望ましい粒径の範囲が存在する。粒子群B全体としての充填を良好とし、電子伝導性を向上させ、吸着色素量を増やすためには、粒子群B全体としての充填を良好とし、電子伝導性を向上させ、吸着色素量を増やすためには、粒子群Cと粒子群Dに有意な粒径の差が存在することが好ましい。 The specific surface area of the particle group C suitable for the solar cell is about 40 m 2 / g to about 75 m 2 / g, preferably about 60 m 2 / g to about 70 m 2 / g. In terms of the average primary particle size, it is about 20 nm to about 40 nm, preferably about 21 nm to about 25 nm. The specific surface area of the particle group D is about 75 m 2 / g to about 300 m 2 / g, preferably about 100 m 2 / g to about 275 m 2 / g. In terms of the average primary particle size, it is about 5 nm to about 20 nm, preferably about 5.5 nm to about 15 nm. The properties required for the particle group C and the particle group D include electron conductivity and dye adsorption ability. As described above, since the electron conductivity is generally improved by increasing the particle size, and the dye adsorption capacity per unit mass is improved by decreasing the particle size, it is desirable as a solar cell electrode material. There is a range of particle sizes. In order to improve the packing as the entire particle group B, improve the electron conductivity, and increase the amount of adsorbing dye, improve the packing as the entire particle group B, improve the electron conductivity, and increase the amount of adsorbing dye. Therefore, it is preferable that there is a significant difference in particle diameter between the particle group C and the particle group D.

金属分散物中にネッキング粒子群、特に気相法ネッキング粒子群が存在することによって、電極として電子の移動性能が高まることについては前述した。またネッキング粒子群が含まれることによって、膜として以下のような特性が向上し、色素増感型太陽電池用電極として至適であることが分かった。   As described above, the presence of the necking particle group, particularly the gas phase method necking particle group in the metal dispersion increases the electron transfer performance as an electrode. Further, it has been found that the inclusion of the necking particle group improves the following characteristics as a film and is optimal as a dye-sensitized solar cell electrode.

(a)強度が高い膜を形成可能
電極膜として要求される特性の一つに、膜強度が高いことが挙げられる。本発明の好ましい実施態様によって得られる金属酸化物分散物は、樹脂基板上に塗布されることを目的の一つとしており、その可撓性を発揮するため、折り曲げに対して特に大きな強度を持つことが好ましい。また、電極成膜後、対極との電子的絶縁性を保つためセパレーターが用いられることがあり、セパレーターと物理的接触があっても、電極が剥離しないことが好ましい。
(A) A film having high strength can be formed. One of the characteristics required as an electrode film is high film strength. The metal oxide dispersion obtained by a preferred embodiment of the present invention is intended to be applied on a resin substrate and has a particularly high strength against bending in order to exhibit its flexibility. It is preferable. In addition, a separator may be used after the electrode film formation to maintain electronic insulation with the counter electrode, and it is preferable that the electrode does not peel off even if there is physical contact with the separator.

本発明における分散液では、ネッキング構造を有する粒子群(例えば粒子群F)によって、この分散液から得られた電極膜が、図2に示すように、ネッキング粒子群のある点が基材表面と接触することによって、基材に対して固定される。このようにアンカーとしての効果をもつネッキング粒子群が配合されることによって、膜強度は向上する。もう一つの効果として、ネッキング粒子群は、3次元構造を持つことにより他の粒子群(例えば粒子群G)の自由度を小さくするという働き、すなわち膜全体の構造を支持する骨組みとしての作用もあると考えられる。   In the dispersion according to the present invention, the electrode film obtained from the dispersion by a particle group having a necking structure (for example, particle group F) has a certain point of the necking particle group as shown in FIG. By contact, it is fixed to the substrate. Thus, the film | membrane intensity | strength improves by mix | blending the necking particle group which has an effect as an anchor. Another effect is that the necking particle group has a three-dimensional structure to reduce the degree of freedom of other particle groups (for example, the particle group G), that is, as a framework that supports the structure of the entire film. It is believed that there is.

(b)結着成分量の低減が可能
ネッキング構造を有する粒子群を含有する場合、ネッキング構造を有する分だけ、結着成分量を減らすことができ、且つ膜の強度は向上する。また、膜の強度は前述の理由からも向上する。このため、結着成分の量を従来の成膜より減らし又は全く使わずして成膜することが可能である。この結果、粒子群の特性に対する結着成分の阻害を最小限にあるいは無くすることができる。
(B) The amount of the binding component can be reduced When the particle group having the necking structure is contained, the amount of the binding component can be reduced by the amount having the necking structure, and the strength of the film is improved. The strength of the film is also improved for the reasons described above. For this reason, it is possible to form a film by reducing the amount of the binder component compared to the conventional film formation or not using it at all. As a result, it is possible to minimize or eliminate the inhibition of the binding component on the characteristics of the particle group.

(c)電極として性能の高い膜を形成可能
前述のとおり、ネッキング粒子群を用いるとバインダー量の低減が可能であるため、金属酸化物粒子群の金属酸化物としての機能を十分発揮させることができる。色素増感型太陽電池色素電極は、電子を受容する対象である電解質と金属酸化物粒子表面の色素とが接触する必要があり、このためには膜が多孔質であることが必要である。さらに、欠陥による逆電子移動を防ぎ、目的とした電子流路の割合を高めるため、結晶性が高いことが好ましい。ネッキングを有する粒子は、粒子としての特性を失わずに表面の結晶が隣接する粒子と連続しているので、単独の粒子よりも長距離の結晶秩序を持つ金属酸化物多孔体電極膜を形成することを可能にする。
(C) A high-performance film can be formed as an electrode. As described above, when the necking particle group is used, the amount of the binder can be reduced, so that the metal oxide particle group can function sufficiently as a metal oxide. it can. In the dye-sensitized solar cell dye electrode, the electrolyte that is an object for accepting electrons needs to be in contact with the dye on the surface of the metal oxide particles. For this purpose, the film needs to be porous. Furthermore, it is preferable that the crystallinity is high in order to prevent reverse electron movement due to defects and increase the ratio of the target electron flow path. Since the particles having necking are continuous with the adjacent particles without losing the properties as particles, a metal oxide porous electrode film having a crystal order longer than that of a single particle is formed. Make it possible.

(d)塗工性の向上
電極成膜用金属酸化物分散液に求められる特徴として、これまで上記の各項目を説明したが、成膜後電極としての性能と同時に、濡れやすさ、また、塗りむらができないようなチキソトロピー性、レベリング性も必要である。濡れや粒子群の分散を考慮すると、酸化物粒子群が例えば二酸化チタン系である場合には本発明のようにアルコールのような常温での蒸気圧が比較的高い溶媒が用いられることが多い。この際、粒子群Gのみをものであると、塗工後の分散液の乾燥を制御することが困難で、液垂れ跡、塗りむら跡などが残りやすく、強度低下、意匠性の低下につながる。これに対して、ネッキング粒子群を含有する分散液では、チキソトロピー性、レベリング性、塗工後の液の保持性に優れ、部分によって乾燥むらができることによる液ダレ跡の発生を防ぐことができる。ネッキング粒子群を配合した場合に上記のような特性を改善できる要因や急速な乾燥を防ぐことができる要因は定かではないが、ネッキング粒子群がもつ複雑なネッキング構造が分散液の塗工性の改善及び液の保持を担っていると考えられる。
(D) Improvement of coatability As the characteristics required for the metal oxide dispersion for electrode film formation, each of the above items has been explained so far. Thixotropic properties and leveling properties that can not be applied evenly are also necessary. Considering the wetting and dispersion of the particle group, when the oxide particle group is, for example, titanium dioxide type, a solvent having a relatively high vapor pressure at normal temperature such as alcohol is often used as in the present invention. At this time, if only the particle group G is used, it is difficult to control the drying of the dispersion liquid after coating, and liquid dripping traces, coating uneven traces, etc. are likely to remain, leading to a reduction in strength and design. . On the other hand, the dispersion containing the necking particle group is excellent in thixotropy, leveling, and retention of the liquid after coating, and can prevent the occurrence of liquid spilling due to uneven drying. Although the factors that can improve the above characteristics and prevent rapid drying are not clear when the necking particle group is blended, the complex necking structure of the necking particle group is not suitable for the coating properties of the dispersion. It is thought to be responsible for improvement and liquid retention.

(e)タック性の低減
一般に金属酸化物膜はタック性が高く、手で膜表面をなぞると、引っ掛かりを感じる。これは粒子群表面と手との化学的な親和性、物理的な相互作用によるものであると考えられる。このため、電極膜がタック性の高いものであると、セパレーターあるいは樹脂対極のように柔らかいものであっても剥離の原因となることがある。膜の強度試験としては尖ったものに接触されることを想定した鉛筆強度試験などがあるが、この鉛筆強度試験では充分に強度がある膜であっても、タック性があると面で擦ると剥離することがある。本発明の好ましい実施態様におけるネッキング粒子群を含有する膜ではこのタック性が低減し、面によって擦られた際の剥離が起こりにくくなる。タック性が低減する機構については明確ではないが、ネッキング粒子群の一部が膜から突出することによって、ネッキング粒子群以外の粒子群による平滑な膜と、擦る媒体、例えば樹脂電極とが面同士で接触するのを妨げる機構が働いたり、構造的強度の強いネッキング粒子群が優先的に対象と接触することによって、膜強度を維持していると考えられる。
(E) Reduction of tackiness Generally, a metal oxide film has high tackiness, and when the surface of the film is traced by hand, it feels caught. This is considered to be due to chemical affinity and physical interaction between the particle surface and the hand. For this reason, if the electrode film is highly tacky, even a soft material such as a separator or a resin counter electrode may cause peeling. As a film strength test, there is a pencil strength test that assumes contact with a pointed object, but in this pencil strength test, even if the film has sufficient strength, it will rub on the surface if it has tackiness May peel. In the film containing the necking particle group in a preferred embodiment of the present invention, this tackiness is reduced, and peeling when rubbed by the surface hardly occurs. Although the mechanism for reducing tackiness is not clear, a portion of the necking particle group protrudes from the film, so that a smooth film formed by a particle group other than the necking particle group and a rubbing medium, such as a resin electrode, face each other. It is considered that the film strength is maintained by a mechanism that prevents contact with the material or by a necking particle group having a strong structural strength preferentially contacting the target.

以上に述べてきたように、本発明の好ましい実施態様において特徴的な点は分散液にネッキング粒子群が含まれていることである。分散液は、スプレー塗布、ディップ塗布、フロー塗布のできるような低粘度のものでもよく、スキージ法、ドクターブレーディング法で塗布できるような高粘度のものでもよい。   As described above, the characteristic point in the preferred embodiment of the present invention is that the dispersion contains the necking particle group. The dispersion may have a low viscosity that allows spray coating, dip coating, and flow coating, or may have a high viscosity that can be applied by a squeegee method or a doctor blading method.

ネッキング粒子群及びそれ以外の粒子群は適切なネッキングの程度であることが好ましい。ネッキング粒子群、それ以外の粒子群及びバインダー成分が存在する系においては、レーザードップラー型の粒度分布測定器を用いると、少なくとも二つの粒度分布のピークを持つことが確認できる。本発明においては、この粒度の分布を、ELS−800(大塚電子(株))を用いて定義することが好ましい。以下に測定法を示す。   It is preferable that the necking particle group and other particle groups have an appropriate degree of necking. In a system in which a necking particle group, other particle groups, and a binder component are present, it can be confirmed that a laser Doppler type particle size distribution measuring device has at least two particle size distribution peaks. In the present invention, this particle size distribution is preferably defined using ELS-800 (Otsuka Electronics Co., Ltd.). The measurement method is shown below.

測定サンプルは粉体濃度が0.07質量%になるように特級エタノール(関東化学(株))で希釈し、この液を200mlパイレックス(登録商標)製ガラス容器に150mlとり、超音波洗浄機iuchi ultrasonic cleaner VS−70U(出力65W、水槽容量800ml)を用いて1分間照射を行いサンプルを得る。液体サンプルを内寸10mm四方のポリスチレン製角形セルUltra−Vu Disposable Cuvettes(Elkay社製)にセルに示された規定量まで入れ、測定を行う。測定の際に設定した各変数は以下の通りである。   The measurement sample was diluted with special grade ethanol (Kanto Chemical Co., Ltd.) so that the powder concentration would be 0.07% by mass, 150 ml of this solution was placed in a 200 ml Pyrex (registered trademark) glass container, and the ultrasonic cleaner uchi A sample is obtained by irradiating for 1 minute using an ultrasonic cleaner VS-70U (output 65 W, water tank capacity 800 ml). The liquid sample is put into a polystyrene square cell Ultra-Vu Disposable Cuvettes (manufactured by Elkay) having an inner dimension of 10 mm square, and measurement is performed. Each variable set at the time of measurement is as follows.

測定系は25℃恒温とし、分布解析にはマルカット法を用いる。積算回数は100とする。測定モードはタイムインターバル法を用いる。サンプリングタイムは20μsec、取り込みチャンネル数は512とする。ホモダイン法を用い、最適光量を10000、最低光量を5000,最高光量を20000に設定する。エタノールの粘度は1.10cP、屈折率1.3595、比誘電率24.5、として解析を行う。装置の初期設定においては、ダストカット機能によって、粗粒側の結果が小さくなってしまうが、本測定においてはネッキング粒子群が数μmの部分に現れることがあるため、このダストカット機能はオフにする。散乱強度モニターを用いて強度のばらつきが100カウントで20%以内になったところで測定を開始する。ネッキング粒子群とそれ以外の粒子群の比率は、粒子の質量分布を、面積積分する事によって判断する。   The measurement system is a constant temperature of 25 ° C., and the Marcat method is used for the distribution analysis. The number of integration is 100. The measurement mode uses the time interval method. The sampling time is 20 μsec, and the number of acquisition channels is 512. Using the homodyne method, the optimal light quantity is set to 10,000, the minimum light quantity is set to 5000, and the maximum light quantity is set to 20000. The analysis is performed assuming that the viscosity of ethanol is 1.10 cP, the refractive index is 1.3595, and the relative dielectric constant is 24.5. In the initial setting of the device, the result on the coarse grain side becomes smaller due to the dust cut function, but in this measurement, the necking particle group may appear in the part of several μm, so this dust cut function is turned off. To do. The measurement is started when the intensity variation is within 20% at 100 counts using the scattering intensity monitor. The ratio of the necking particle group to the other particle groups is determined by area integration of the particle mass distribution.

上記の手法によって定義される、比較的大きな粒径を持つネッキング粒子群(F)は、構造を保持し、これまで述べてきたような特性を示すために、金属酸化物分散液中での粒度分布としてモード径が粒子群Gの2倍以上であることが望ましい。また、あまり大きいと電極膜中から突出し、膜はがれの要因となってしまうため、5000nm以下にピークを持つような粒度分布を分散液中で示すことが望ましい。ただし、これらの粒度分布を示した粒子群は、塗工時に剪断、邂逅されるため、塗膜中にはこれ以下の粒子としてしか存在しない可能性がある。   The necking particle group (F) having a relatively large particle size, which is defined by the above method, retains the structure and exhibits the characteristics as described so far. As a distribution, it is desirable that the mode diameter is twice or more that of the particle group G. Further, if it is too large, it will protrude from the electrode film and cause the film to peel off. Therefore, it is desirable to show a particle size distribution having a peak at 5000 nm or less in the dispersion. However, since the particle groups showing these particle size distributions are sheared and wrinkled at the time of coating, there is a possibility that they are present only as particles smaller than this in the coating film.

また、ネッキング粒子群以外の粒子群であって比較的小さな粒径を持つ粒子群(例えば粒子群Gは、5nm以上400nm以下で分散液中に存在することが望ましい。この粒子群は、ネッキング粒子群の空隙に入る役目を果たすため、一次粒子に近いことが望ましいが、本分散液にはバインダー成分が存在するため、実際には完全に一次粒子の状態で存在させることが困難であり、凝集を伴って一次粒子の数十倍の粒径となって測定されることもあり得る。ネッキング粒子群の粒度分布のピーク位置はより望ましくは、50nm以上4000nm以下であることが望ましく、ネッキング粒子群の粒度分布のピーク位置はより望ましくは10nm以上300nm以下にあることが望ましい。   In addition, a particle group other than the necking particle group and having a relatively small particle size (for example, the particle group G is preferably present in the dispersion at 5 nm or more and 400 nm or less. It is desirable to be close to the primary particles in order to enter the voids of the group, but since the binder component is present in this dispersion, it is actually difficult to be present in the state of primary particles, and it is agglomerated. The peak position of the particle size distribution of the necking particle group is more preferably 50 nm or more and 4000 nm or less, and the necking particle group is preferably measured. More preferably, the peak position of the particle size distribution is 10 nm or more and 300 nm or less.

分散液中に含まれるネッキング粒子群に関しては、レーザー回折型粒度分布計SALD−2000J(島津製作所製)を用いて、粒度分布を定義することも可能である。レーザードップラー式粒度分布計を用いた際に観察されたネッキング粒子群以外の粒子群によるピークは、レーザー回折型分布計を用いた際には粒径の測定下限に近いためか、明確には観察されないこともあるが少なくとも分散液中に含まれるネッキング粒子群の規定は可能である。回折型粒度分布計の測定方法は以下の通りである。   Regarding the necking particle group contained in the dispersion, it is also possible to define the particle size distribution using a laser diffraction type particle size distribution analyzer SALD-2000J (manufactured by Shimadzu Corporation). The peak due to the particle group other than the necking particle group observed when using the laser Doppler type particle size distribution meter is clearly observed because it is close to the lower limit of particle size measurement when using the laser diffraction type distribution meter. Although it may not be performed, it is possible to define at least the necking particles contained in the dispersion. The measuring method of the diffractive particle size distribution analyzer is as follows.

サンプルを0.05質量%となるように特級エタノールで希釈し、SALD−2000Jで回折光強度が測定領域に達するまで該希釈サンプルを測定系に投入する。この際、あらかじめ測定系もエタノールで充分に置換し、満たしておく。粉体の屈折率としては、2.50−0.1i(iは虚数)で解析を行った。   A sample is diluted with special grade ethanol so that it may become 0.05 mass%, and this diluted sample is thrown into a measurement system until the diffracted light intensity reaches a measurement region with SALD-2000J. At this time, the measurement system is sufficiently replaced with ethanol in advance. As the refractive index of the powder, analysis was performed with 2.50-0.1i (i is an imaginary number).

本発明の好ましい実施態様における粒子群を上記手法によって測定した場合、体積粒度分布において少なくとも0.2μ以上4μ以下にピークを持つことが好ましい。0.2μ以上にピークを持つと分散液が本発明における(a)〜(f)までの特性を発揮しやすい。ただし、4μmを越えると、分散液から作成された膜から粒子が突出し、はがれの原因となることがある。(a)〜(f)までの特性を十分に発揮するためには、0.4μm以上3μm以下であることがより望ましい。   When the particle group in a preferred embodiment of the present invention is measured by the above method, it is preferable that the volume particle size distribution has a peak at least 0.2 μm or more and 4 μm or less. When it has a peak at 0.2 μm or more, the dispersion tends to exhibit the characteristics (a) to (f) in the present invention. However, if it exceeds 4 μm, the particles may protrude from the film prepared from the dispersion and cause peeling. In order to sufficiently exhibit the characteristics (a) to (f), the thickness is more preferably 0.4 μm or more and 3 μm or less.

本発明の好ましい実施態様における分散液中の粒子は、ネッキング構造を多く持つものと、あまり多く持たないものより構成されるが、分散液の乾燥粉体、すなわちネッキング粒子群とネッキング構造をあまり持たない粒子群との混合物のBET比表面積より換算された平均一次粒子が、5nm以上50nm以下であることが好ましく、7nm以上50nm以下であることが更に好ましい。算出方法は以下の式(2)によって示す。5nm未満の粒子を作ろうとすると、生産上の困難が伴う場合がある。50nmを越えると酸化物分散液より作成された電極の総表面積が低下し、膜の特性が損なわれる場合がある。   In the preferred embodiment of the present invention, the particles in the dispersion are composed of those having a lot of necking structure and those having little, but the powder of the dispersion, ie, the necking particle group and the necking structure are not so much. The average primary particle converted from the BET specific surface area of the mixture with no particle group is preferably 5 nm or more and 50 nm or less, and more preferably 7 nm or more and 50 nm or less. The calculation method is shown by the following formula (2). Production of particles smaller than 5 nm may be accompanied by production difficulties. If it exceeds 50 nm, the total surface area of the electrode prepared from the oxide dispersion may decrease, and the film characteristics may be impaired.

これらの金属酸化物分散液を製造する手法としては、ネッキング粒子群の原料とネッキング構造をあまり持たない粒子群の原料を配合することによって行うことが可能である。   As a method for producing these metal oxide dispersions, it is possible to mix the raw material of the necking particle group and the raw material of the particle group having little necking structure.

ネッキング粒子群がm個連なってネッキング構造を持っている場合には、ネッキング構造をあまり持たない粒子群はその1/2以下の個数の粒子(0.5m個以下の個数の粒子)でしか連なっていないものであることが好ましく、より好ましくは1/5以下の個数の粒子(0.2m個以下の個数の粒子)でしか連なっていないものが良い。ネッキング構造をあまり持たない粒子群に関しては、まったくネッキングせず、一次粒子がそのまま存在していている場合においても本発明における目的は達成される。つまり、ネッキング構造をあまり持たない粒子群のネッキング粒子の個数は平均0.000000001〜0.2m個が好ましく、平均0.0000001m〜0.1m個がさらに好ましい。   When m necking particle groups are connected in series and have a necking structure, the particle groups that do not have a lot of necking structure are connected only by the number of particles that is 1/2 or less (the number of particles that is 0.5 m or less). It is preferable that the number of particles is not more than 1/5, and more preferable is that the number of particles is only 1/5 or less (0.2 m or less). With respect to a particle group that does not have much necking structure, the object in the present invention can be achieved even when primary particles are present as they are without necking at all. That is, the average number of necking particles in the particle group having no necking structure is preferably 0.000000001 to 0.2 m, and more preferably 0.0000001 m to 0.1 m.

ネッキング粒子群のネッキングしている個数は、TEMやSEMなどの顕微鏡で観察し判断してもよいが、個数が極めて多く、且つ顕微鏡の視野も限られる。このため、レーザー回折式粒度分布計による粒子径DL(いわゆるD50値)、タップ密度Ρ(JIS K−5101−20.2による測定値)、BET法による一次粒子径D1、チタニアの真密度をρとしたとき、ネッキングしている個数mを以下の手法で決定する。   The number of necking particles in the necking particle group may be determined by observing with a microscope such as TEM or SEM, but the number is extremely large and the field of view of the microscope is limited. For this reason, the particle diameter DL (so-called D50 value) by a laser diffraction particle size distribution meter, the tap density Ρ (measured value by JIS K-51012-20.2), the primary particle diameter D1 by the BET method, and the true density of titania are expressed as ρ. , The number m of necking is determined by the following method.

原料粉体のDLの値の測定においては、分散液の粒度分布を測定した際と機器としては同様にレーザー回折式粒度分布計を用いるが、対象が粉体であるため手法としては以下に示すような異なるものを用いる。   In the measurement of the DL value of the raw material powder, a laser diffraction particle size distribution meter is used as the instrument when measuring the particle size distribution of the dispersion liquid, but since the target is powder, the method is shown below Use a different one.

二酸化チタンが粉体換算で0.05g含まれる水スラリー50mlに10%ヘキサメタリン酸ソーダ水溶液100μlを加え、3分間超音波照射(46KHz、65W)する。このスラリーについてレーザー回折式粒度分布測定装置((株)島津製作所 SALD−2000J)を用いて、粒度分布を測定する。   100 μl of a 10% sodium hexametaphosphate aqueous solution is added to 50 ml of water slurry containing 0.05 g of titanium dioxide in terms of powder, and subjected to ultrasonic irradiation (46 KHz, 65 W) for 3 minutes. About this slurry, a particle size distribution is measured using the laser diffraction type particle size distribution measuring apparatus (Shimadzu Corporation SALD-2000J).

また、ネッキング粒子群又はネッキング構造をあまり持たない粒子群の一次粒子の粒径D1は、BET法で求めた比表面積を、粒子を球形に換算して(2)式より求めた平均の一次粒径をいう:
D1=6/ρS(式中、ρは粒子の真密度、Sは粒子の比表面積)…(2)
The particle diameter D1 of the primary particles of the necking particle group or the particle group having little necking structure is the average primary particle obtained from the formula (2) by converting the specific surface area obtained by the BET method into a spherical shape. Diameter:
D1 = 6 / ρS (wherein ρ is the true density of the particles and S is the specific surface area of the particles) (2)

ネッキング粒子群のネッキングしている個数は、粒度分布、TEMなどによって分析可能であるが、粒度分布を測定することが好ましい。ネッキング構造をあまり持たない粒子群の粒子の粒径はレーザー回折式での測定範囲の下限値に近いことがあり、正確な分析を行うためには、先述のレーザードップラー式の粒度分布測定装置を用いる。試料準備方法も先述のELS−800を用いたときと同様にして行う。ただしゾルは乾燥粒子とせず、ゾル状態のまま希釈して規定濃度としたものを測定試料として使用する。散乱光強度が最強となる粒子径をDL、乾燥粉のタップ密度をΡとし、式(1)よりネッキングしている個数mを求める。   The number of necking particles in the necking particle group can be analyzed by particle size distribution, TEM, etc., but it is preferable to measure the particle size distribution. The particle size of a particle group that does not have much necking structure may be close to the lower limit of the measurement range in the laser diffraction method. For accurate analysis, the above-mentioned laser Doppler particle size distribution measurement device is used. Use. The sample preparation method is also performed in the same manner as when using the above-described ELS-800. However, the sol is not dried particles, but is used as a measurement sample by diluting it in the sol state to a specified concentration. The number m of necking is obtained from the equation (1), where DL is the particle diameter at which the scattered light intensity is the strongest, and タ ッ プ is the tap density of the dry powder.

本発明におけるネッキング粒子群及びGは、各々、単独で粒度分布を測定した際と、ネッキング粒子群、ネッキング構造をあまり持たない粒子群、及び必要であればバインダーを混合して粒度分布を測定した際には、凝集状態が異なる場合が多い。   The necking particle group and G in the present invention were each measured when the particle size distribution was measured independently, and the particle size distribution was measured by mixing the necking particle group, the particle group having little necking structure, and if necessary, a binder. In many cases, the aggregation state is different.

式(2)より算出されたネッキング粒子群の平均一次粒子径は7nm以上200nm以下であることが望ましい。7nm未満であっても使用は可能であるが、ネッキング粒子群の生産性が悪くなり高コストなものとなってしまう場合がある。また200nm超の粒子径であっても使用は可能であるが膜の総合比表面積が低下し、これを含有する酸化物分散液から高性能な電極膜を得ることが難しくなってしまう場合がある。   The average primary particle diameter of the necking particle group calculated from the formula (2) is preferably 7 nm or more and 200 nm or less. Although it can be used even if the thickness is less than 7 nm, the productivity of the necking particle group may be deteriorated and may be expensive. Moreover, although it can be used even if the particle diameter exceeds 200 nm, the total specific surface area of the film is reduced, and it may be difficult to obtain a high-performance electrode film from an oxide dispersion containing this. .

気相法による一般的な二酸化チタンの製造方法は公知であり、特に制限されるものではないが、四塩化チタンを酸素又は水蒸気のような酸化性ガスを用いて、約1,000℃の反応条件下で酸化させると微粒子二酸化チタンが得られる。好ましい反応形態として、特許文献2による製法などを例示することができる。以下、本発明における原料となる二酸化チタンの製造方法について、さらに具体的に説明する。   A general method for producing titanium dioxide by a gas phase method is known and is not particularly limited, but titanium tetrachloride is reacted at about 1,000 ° C. using an oxidizing gas such as oxygen or water vapor. Oxidation under conditions gives fine particulate titanium dioxide. As a preferable reaction form, the production method according to Patent Document 2 can be exemplified. Hereinafter, the method for producing titanium dioxide as a raw material in the present invention will be described more specifically.

気相法における粒子の成長機構には大別して2種類あり、一つは、CVD(化学的気相成長)であり、もう一つは粒子の衝突(合体)や焼結による成長である。本発明の目的とするような超微粒子状の二酸化チタンを得るためには、いずれの粒子成長時間も短くすることが好ましい。すなわち、前者の成長においては、予熱温度を高めておいて化学的反応性(反応速度)を高めること等により成長を抑えることができる。後者の成長においては、CVDが完結した後速やかに冷却、希釈等を行い、高温滞留時間を極力小さくすることにより、焼結等による成長を抑えることができる。   There are roughly two types of particle growth mechanisms in the vapor phase method, one is CVD (chemical vapor deposition), and the other is particle growth (coalescence) or growth by sintering. In order to obtain ultrafine titanium dioxide as the object of the present invention, it is preferable to shorten any particle growth time. That is, in the former growth, the growth can be suppressed by increasing the chemical reactivity (reaction rate) by increasing the preheating temperature. In the latter growth, the growth due to sintering or the like can be suppressed by cooling, diluting, etc. immediately after the CVD is completed, and minimizing the high temperature residence time.

四塩化チタンを含有するガスを酸化性ガスで高温酸化することによって二酸化チタンを製造する気相法において、四塩化チタンを含有するガス及び酸化性ガスをそれぞれ500℃以上に予熱しておくと、CVDの成長を抑えることができるので好ましい。BET比表面積が3〜200m2/g、より好ましくは50〜150m2/gの微粒子二酸化チタンを得、それを原料とすることができる。 In the gas phase method for producing titanium dioxide by oxidizing the gas containing titanium tetrachloride with an oxidizing gas at a high temperature, the gas containing titanium tetrachloride and the oxidizing gas are preheated to 500 ° C. or more, respectively. This is preferable because the growth of CVD can be suppressed. Fine titanium dioxide having a BET specific surface area of 3 to 200 m 2 / g, more preferably 50 to 150 m 2 / g, can be obtained and used as a raw material.

原料となる四塩化チタンを含有するガスは、該ガス中の四塩化チタン濃度が10〜100%であることが好ましく、さらに好ましくは20〜100%である。四塩化チタン濃度が10%以上のガスを原料として用いると、均一核の発生が多くなり、又は反応性が高くなるので、CVD支配による成長した粒子が形成されにくくなり、粒度分布の狭い粒子が得られる。   The gas containing titanium tetrachloride as a raw material preferably has a titanium tetrachloride concentration in the gas of 10 to 100%, more preferably 20 to 100%. When a gas having a titanium tetrachloride concentration of 10% or more is used as a raw material, the generation of uniform nuclei increases or the reactivity increases, so that it is difficult to form particles grown under the control of CVD, and particles having a narrow particle size distribution are formed. can get.

また、四塩化チタンを含有するガス中の四塩化チタンを希釈するガスは四塩化チタンと反応せず、且つ酸化されないものを選択することが好ましい。具体的には、好ましい希釈ガスとして、窒素、アルゴン等が挙げられる。   Moreover, it is preferable to select a gas that does not react with titanium tetrachloride and is not oxidized as a gas for diluting titanium tetrachloride in the gas containing titanium tetrachloride. Specifically, nitrogen, argon, etc. are mentioned as preferable dilution gas.

四塩化チタンを含有するガスと酸化性ガスの予熱温度は500℃以上であることが好ましく、より好ましくは800℃以上である。予熱温度が500℃より低いと、均一核の発生が少なく、且つ反応性が低いため粒度分布のブロードな粒子となってしまう。   The preheating temperature of the gas containing titanium tetrachloride and the oxidizing gas is preferably 500 ° C. or higher, more preferably 800 ° C. or higher. When the preheating temperature is lower than 500 ° C., the generation of uniform nuclei is small and the reactivity is low, so that the particles have a broad particle size distribution.

四塩化チタンを含有するガスと酸化性ガスを反応管に導入する際の流速は10m/秒以上であることが好ましい。流速を大きくすることによって、両者のガスの混合が促進されるからである。より好ましくは20m/秒以上200m/秒以下であり、さらに好ましくは50m/秒以上150m/秒以下である。反応管へのガスの導入温度が500℃以上であれば、混合と同時に反応は完結するので均一核の発生が増進され、且つCVD支配による成長した粒子が形成されるゾーンを短くすることができる。   The flow rate when introducing the gas containing titanium tetrachloride and the oxidizing gas into the reaction tube is preferably 10 m / sec or more. This is because by increasing the flow velocity, mixing of both gases is promoted. More preferably, it is 20 m / sec or more and 200 m / sec or less, More preferably, it is 50 m / sec or more and 150 m / sec or less. If the introduction temperature of the gas into the reaction tube is 500 ° C. or higher, the reaction is completed simultaneously with the mixing, so that the generation of uniform nuclei is promoted and the zone in which grown particles are formed under the control of CVD can be shortened. .

反応管に導入されたガスが十分に混合されるように、原料ガスが反応管へ導入されることが好ましい。ガスが十分に混合されれば、反応管内におけるガスの流体状態については特に制限はないが、好ましくは、例えば、乱流が生じる流体状態である。また、渦巻き流が存在していてもよい。   The source gas is preferably introduced into the reaction tube so that the gas introduced into the reaction tube is sufficiently mixed. If the gas is sufficiently mixed, the fluid state of the gas in the reaction tube is not particularly limited. However, for example, a fluid state in which turbulent flow occurs is preferable. Moreover, a swirl flow may exist.

なお、原料ガスを反応管に導入する導入ノズルとしては、同軸平行流、斜交流、十字流等を与えるノズルが採用されるが、これらに限定されない。一般に同軸平行流ノズルは、斜交流や十字流を与えるノズルに比べて混合の程度は劣るが、構造が簡単なので設計上好ましく用いられる。   In addition, as an introduction nozzle for introducing the raw material gas into the reaction tube, a nozzle that provides a coaxial parallel flow, an oblique alternating current, a cross flow, or the like is employed, but is not limited thereto. In general, a coaxial parallel flow nozzle is inferior to a nozzle that gives oblique alternating current or cross flow, but is preferably used because of its simple structure.

例えば、同軸平行流ノズルの場合は、内管に四塩化チタンを含有するガスを導入することが好ましい。ただし、内管径は50mm以下、より好ましくは30mm以下であることが、ガスの混合の観点から好ましい。   For example, in the case of a coaxial parallel flow nozzle, it is preferable to introduce a gas containing titanium tetrachloride into the inner tube. However, the inner tube diameter is preferably 50 mm or less, more preferably 30 mm or less from the viewpoint of gas mixing.

反応管内に導入されたガスの反応管内における流速はガスの混合を完全に行うためには大きいことが好ましく、特に、平均流速で5m/秒以上、より好ましくは8m/秒以上であることが好ましい。反応管内のガスの流速が5m/秒以上であれば、反応管内における混合を十分に行うことができ、CVD支配による成長した粒子の発生が少なく、粒度分布のブロードな粒子が生成されることがない。   The flow rate of the gas introduced into the reaction tube is preferably large in order to completely mix the gases, and in particular, the average flow rate is preferably 5 m / second or more, more preferably 8 m / second or more. . If the flow rate of the gas in the reaction tube is 5 m / sec or more, mixing in the reaction tube can be sufficiently performed, and the generation of particles grown under the control of CVD is small, and broad particles with a particle size distribution are generated. Absent.

反応管内におけるこの反応は発熱反応であり、反応温度は製造された微粒子二酸化チタンの焼結温度より高温である。反応装置からの放熱はあるものの、反応後、急冷しないかぎり製造された微粒子は焼結が進行し、成長した粒子になってしまう。10m2/g未満の超微粒子二酸化チタンを得る場合には、反応管内の600℃を越える高温滞留時間は1秒以下、より好ましくは0.5秒以下とし、その後急冷することが好ましい。反応後の粒子を急冷させる手段としては、反応後の混合物に多量の冷却空気や窒素等のガスを導入したり、水を噴霧したりすること等が採用される。 This reaction in the reaction tube is an exothermic reaction, and the reaction temperature is higher than the sintering temperature of the produced fine particle titanium dioxide. Although there is heat radiation from the reaction apparatus, the produced fine particles are sintered and become grown particles unless they are rapidly cooled after the reaction. In order to obtain ultrafine particle titanium dioxide of less than 10 m 2 / g, the high temperature residence time exceeding 600 ° C. in the reaction tube is 1 second or less, more preferably 0.5 seconds or less, and then it is preferably rapidly cooled. As a means for rapidly cooling the particles after the reaction, introduction of a large amount of cooling air, gas such as nitrogen, or spraying of water into the mixture after the reaction is employed.

合成された二酸化チタンの先述の測定法による粒度分布の90%累積質量粒度分布径D90の値が小さければ、親水性溶媒に対して良好な分散性を示していると判断される。さらに、このような方法で製造された微粒子二酸化チタンは粒度の均一性に優れている。また、本発明に用いる原料となる微粒子二酸化チタンは、アナターゼ結晶やブルッカイト結晶を主相することが好ましい。   If the value of the 90% cumulative mass particle size distribution diameter D90 of the particle size distribution by the above-described measurement method of the synthesized titanium dioxide is small, it is judged that the dispersibility is good for the hydrophilic solvent. Furthermore, the fine particle titanium dioxide produced by such a method is excellent in particle size uniformity. Moreover, it is preferable that the fine particle titanium dioxide as a raw material used in the present invention has an anatase crystal or a brookite crystal as a main phase.

ネッキング粒子群の質量Xと粒子群Gの乾燥質量Y、酸化物分散物全体の質量Zであるときに、固形分濃度(X+Y)/Zは0.02以上0.4以下が好ましい、この比(X+Y)/Zが0.02未満である場合には、成膜後、充分な量の酸化物粒子を基材上に残すことができず、充分な光触媒性能を発揮することが難しい場合がある。また、本発明の酸化物分散物は在来品と比較して高濃度においても塗工性に優れるが、固形分濃度が0.を超える値である場合には、成膜時に厚くなり、膜の最表面と、基材側接触面との乾燥速度の差などにより応力が生じ膜にクラックが入りやすく、充分な膜強度を維持することが難しい。より好ましくは(X+Y)/Zは0.05以上0.35以下である。   When the mass X of the necking particle group, the dry mass Y of the particle group G, and the mass Z of the entire oxide dispersion, the solid content concentration (X + Y) / Z is preferably 0.02 or more and 0.4 or less. When (X + Y) / Z is less than 0.02, a sufficient amount of oxide particles cannot be left on the substrate after film formation, and it may be difficult to exhibit sufficient photocatalytic performance. is there. Further, the oxide dispersion of the present invention is excellent in coatability even at a high concentration as compared with conventional products, but the solid content concentration is 0.00. If the value exceeds the value, it becomes thicker during film formation, and stress is easily generated due to the difference in drying speed between the outermost surface of the film and the contact surface on the substrate side, maintaining sufficient film strength. Difficult to do. More preferably, (X + Y) / Z is 0.05 or more and 0.35 or less.

また、本発明の好ましい実施態様における分散液において、X/Yが30以上0.1以下、(X+Y)/Zが0.02以上0.4以下を満たすようにネッキング粒子群及びネッキング構造をあまり持たない粒子群が存在すれば、粒子群のような第三成分的な粒子群(例えば粒子群H)が追加的に存在しても、本発明の効果は奏される。粒子群Hの中には先述の電極性能を向上することを目的とした粒子群Aも含まれる。粒子群Hは存在することが好ましい場合もあるが、必ずしも必要ではなく、粒子群Hの質量をPとしたときに、P/Xは1.5以下、さらに1以下であることが望ましい。粒子群Hの量があまり多いと、配合されるネッキング粒子群、ネッキング構造をあまり持たない粒子群、粒子群Hを総じた凝集粒子径が大きくなり、均一な膜を得難くなる場合がある。また、先述の通り、粒子群Aが多く配合されすぎたときと同様の弊害が生じる場合がある。   Further, in the dispersion in a preferred embodiment of the present invention, the necking particle group and the necking structure are not so much so that X / Y satisfies 30 or more and 0.1 or less and (X + Y) / Z satisfies 0.02 or more and 0.4 or less. If there is a particle group that does not have, even if a third component particle group (for example, particle group H) such as the particle group is additionally present, the effect of the present invention is exhibited. The particle group H includes the particle group A for the purpose of improving the electrode performance described above. In some cases, it is preferable that the particle group H exists, but it is not always necessary. When the mass of the particle group H is P, P / X is preferably 1.5 or less, and more preferably 1 or less. If the amount of the particle group H is too large, the necking particle group to be blended, the particle group having little necking structure, the aggregate particle diameter of the particle group H becomes large, and it may be difficult to obtain a uniform film. . In addition, as described above, the same adverse effects as those when too much particle group A is blended may occur.

ネッキング粒子群とネッキング構造をあまり持たない粒子群の粒度は異なる分布を持っていることが多く、充填や、膜の均一性などを考慮した際に特にネッキング粒子群の原料についてはある程度の均一性を持つことが望ましい。   The particle size of the necking particle group and the particle group that does not have much necking structure often have a different distribution, and when considering the packing, film uniformity, etc., especially the raw material of the necking particle group has a certain degree of uniformity. It is desirable to have

二酸化チタン粒度の均一性については、ロジン・ラムラー(Rosin−Rammler)式を用い、その分布定数(n)で規定することができる。ここで、ロジン・ラムラー式について以下に簡単に説明するが、その詳細はセラミック工学ハンドブック((社)日本セラミック協会編 第1版)第59〜62頁及び第596〜598頁に記載されている。   The uniformity of the titanium dioxide particle size can be defined by its distribution constant (n) using the Rosin-Ramler formula. Here, the rosin-Rammler type will be briefly described below. The details are described in Ceramic Engineering Handbook (1st Edition, Japan Ceramic Association), pages 59-62 and pages 596-598. .

ロジン・ラムラー式は下記式(3)で表される:
R=100exp{−(D/De)n} (3)
式中、Dは粒径を表し、RはD(粒径)より大きな粒子の全粒子に対する質量百分率であり、Deは粒度特性数である。また、nは分布定数と呼ばれR=36.8(%)に相当する粒径である。
The Rosin-Rammler formula is represented by the following formula (3):
R = 100exp {− (D / De) n } (3)
In the formula, D represents a particle size, R is a mass percentage of particles larger than D (particle size) with respect to all particles, and De is a particle size characteristic number. N is a distribution constant, and is a particle size corresponding to R = 36.8 (%).

上記(3)式を変形すると下記式(2)が得られる:
log{log(100/R)}=nlogD+C (4)
式中、Cは定数を表す(C=log・loge−nlogDe)。
When the above equation (3) is modified, the following equation (2) is obtained:
log {log (100 / R)} = nlogD + C (4)
In the formula, C represents a constant (C = log · log−nlogDe).

上記式(4)から、x軸にlogD、y軸にlog{log(100/R)}の目盛をつけたロジン・ラムラー(RR)線図にそれらの関係をプロットするとほぼ直線となる。その直線の勾配(n)は粒度の均一性の度合いを表し、nの数値が大きいほど粒度分布が狭いと判断される。   From the above equation (4), when the relationship is plotted on a Rosin-Rammler (RR) diagram with log D on the x-axis and log {log (100 / R)} on the y-axis, it becomes a substantially straight line. The slope (n) of the straight line represents the degree of uniformity of the particle size, and it is determined that the particle size distribution is narrower as the numerical value of n is larger.

本発明の好ましい実施態様における二酸化チタンのロジン・ラムラー式による分布定数nは1.5以上であることが好ましく、1.7以上3.5以下であることがさらに好ましい。   In a preferred embodiment of the present invention, the distribution constant n of titanium dioxide according to the Rosin-Rammler equation is preferably 1.5 or more, more preferably 1.7 or more and 3.5 or less.

粒径が小さく、結晶性が高い粒子としては、以下に示すようなブルッカイト結晶含有二酸化チタン及びアナターゼ結晶含有二酸化チタンが例として挙げられる。   Examples of the particles having a small particle size and high crystallinity include brookite crystal-containing titanium dioxide and anatase crystal-containing titanium dioxide as shown below.

本発明におけるブルッカイト結晶二酸化チタン及びアナターゼ結晶含有二酸化チタンとは、すくなくとも例えば非特許文献3に記載されるようなブルッカイト結晶二酸化チタン及びアナターゼ結晶含有二酸化チタンの特徴を示す二酸化チタンを含有する分散体であり、ブルッカイト二酸化チタン及びアナターゼ結晶含有二酸化チタンだけでなく、ルチル結晶も含んでいてもよい。また、非晶質な相を含んでいてもよい。また、これらの相が単相でコーティング液中に分散していても、複数の結晶相を有する粒子が分散していてもよい。少なくとも、明らかにブルッカイト及びアナターゼの特徴を有する結晶相の存在が確認できることが好ましい。   The brookite crystal titanium dioxide and the anatase crystal-containing titanium dioxide in the present invention are at least a dispersion containing titanium dioxide exhibiting the characteristics of brookite crystal titanium dioxide and anatase crystal-containing titanium dioxide as described in Non-Patent Document 3, for example. Yes, it may contain not only brookite titanium dioxide and anatase crystal-containing titanium dioxide but also rutile crystals. Moreover, an amorphous phase may be included. Further, these phases may be dispersed in the coating liquid as a single phase, or particles having a plurality of crystal phases may be dispersed. It is preferable that at least the presence of a crystal phase clearly having the characteristics of brookite and anatase can be confirmed.

ブルッカイト及びアナターゼ結晶相の存在を確認する方法としてもっとも簡便で実用的な手法は、コーティング液を常温減圧乾燥、又は100℃を若干超える温度で加熱を行うことによって水分を除き、粉末X線回折法をとることが挙げられる。   The simplest and most practical method for confirming the presence of brookite and anatase crystal phases is to remove the moisture by drying the coating solution at room temperature under reduced pressure or at a temperature slightly exceeding 100 ° C. Can be mentioned.

コーティング液中にブルッカイト結晶相を有する二酸化チタンが存在した場合、Cu−Kα1線の回折角から算出される面間隔d(Å)(測定誤差範囲として±0.02Å)について、2.90に特徴的な回折線が見られる(ただし、同位置近傍により強い回折線を持つ添加物がコーティング液中に存在した場合、必ずしもその位置ではピークとして観察されず、より大きな回折ピークの一部として判断される。以下回折線と示すが、同様に必ずしもその位置にピークとして現れるとは限らない)。   When titanium dioxide having a brookite crystal phase is present in the coating solution, the surface spacing d (Å) (measurement error range ± 0.02Å) calculated from the diffraction angle of the Cu—Kα1 line is characterized by 2.90. (However, when an additive having a stronger diffraction line near the same position is present in the coating solution, it is not always observed as a peak at that position, and is judged as a part of a larger diffraction peak. Hereinafter, it is indicated as a diffraction line, but it does not always appear as a peak at that position).

2.90以外にも3.51、3.46にブルッカイト由来の回折線が観察されるが、コーティング液中にアナターゼ結晶相を有する二酸化チタンが存在した場合、アナターゼ二酸化チタン由来のピーク3.51とスペクトル位置が重なってしまい、分離が困難である。アナターゼ二酸化チタンが存在した場合d=3.51(Å)のピークは上記の理由により判別が困難であるが、他にも2.38近傍にアナターゼ結晶相由来のピークが比較的明瞭に観察される。また、ルチル二酸化チタンが存在する場合にはd=3.25(Å)近傍に明瞭なピークがあらわれる。これらブルッカイト由来の2.90、アナターゼ由来の2.38,ルチル由来の3.25のピークを比較することによって二酸化チタン中に各結晶相がある程度存在していることの確認や、相対的な存在比率が概算できる。   In addition to 2.90, diffraction lines derived from brookite are observed at 3.51 and 3.46, but when titanium dioxide having an anatase crystal phase is present in the coating solution, peak 3.51 derived from anatase titanium dioxide. And the spectral positions overlap, making separation difficult. When anatase titanium dioxide is present, the peak at d = 3.51 (Å) is difficult to distinguish for the above reasons, but another peak derived from the anatase crystal phase is relatively clearly observed near 2.38. The When rutile titanium dioxide is present, a clear peak appears in the vicinity of d = 3.25 (Å). By comparing the peaks of 2.90 derived from brookite, 2.38 derived from anatase, and 3.25 derived from rutile, it was confirmed that each crystal phase was present to some extent in titanium dioxide, and the relative presence. The ratio can be estimated.

しかしながら、この3種のピークの相対強度と二酸化チタン中に含まれるそれぞれの結晶相の割合とが完全に一致しないため、各結晶相の含有率の測定に関しては、非特許文献4に記載されるようなリートベルト法を用いることが望ましい。   However, since the relative intensity of these three types of peaks and the proportion of each crystal phase contained in titanium dioxide do not completely match, the measurement of the content of each crystal phase is described in Non-Patent Document 4. It is desirable to use such a Rietveld method.

例えば、本発明においては、各結晶の存在比を確認するために泉富士夫作製のリートベルト解析用ソフト「RIETAN−2000」をもちいた。フィッティングには分割型プロファイル関数を用い、ブルッカイト型結晶、アナターゼ結晶、ルチル結晶の三種が存在するものとして、解析の信頼性因子Rwp値(測定値と計算値のずれの割合)が8未満になるまで、バックグラウンド、シフト、格子定数、FWHM値、各結晶相の存在比の最適化を行った。この解析により、コーティング液より得られた二酸化チタン粉末各結晶相の質量比率がわかる。   For example, in the present invention, Rietveld analysis software “Rietan-2000” produced by Fujio Izumi was used to confirm the abundance ratio of each crystal. The split profile function is used for fitting, and the analysis reliability factor Rwp value (ratio of deviation between the measured value and the calculated value) is less than 8, assuming that there are three types of brookite crystal, anatase crystal, and rutile crystal. The background, shift, lattice constant, FWHM value, and abundance ratio of each crystal phase were optimized. From this analysis, the mass ratio of each crystal phase of the titanium dioxide powder obtained from the coating solution can be determined.

二酸化チタン中におけるブルッカイト結晶二酸化チタンの割合が25質量%以上であると、ブルッカイト結晶二酸化チタンゾル由来の高結晶性により、他の微粒子を用いた際よりも電子伝導性が向上し、さらに、該結晶は色素の吸着能が高く良好な特性を持った電極となる。また、分散性が高く、金属分散物から電極として成膜される際に、粒子群Cの間にできる空隙に、スムーズに入り込む。該結晶が35質量%以上であるとより好ましくその効果が顕著である。ブルッカイト結晶が10質量%に満たない場合においては、ブルッカイト結晶が存在する優位性を明確にすることができない。   When the proportion of brookite crystal titanium dioxide in titanium dioxide is 25% by mass or more, the high crystallinity derived from brookite crystal titanium dioxide sol improves the electron conductivity compared to the case of using other fine particles, and the crystal Becomes an electrode having high dye adsorption ability and good characteristics. In addition, the dispersibility is high, and when a film is formed from a metal dispersion as an electrode, it smoothly enters a gap formed between the particle groups C. The effect is more preferable when the crystal content is 35% by mass or more. When the brookite crystal is less than 10% by mass, the superiority of the brookite crystal cannot be clarified.

ブルッカイト結晶が95%を超えるようなゾルは、生産性が悪く、また結晶性粒子が成長しやすいため粒子群Dの目的にかなった微粒子を製造することが困難であるため、少なくとも5質量%を超えるアナターゼ型を含有していることが好ましい。   A sol having a brookite crystal exceeding 95% has poor productivity, and it is difficult to produce fine particles suitable for the purpose of the particle group D because the crystalline particles easily grow. Therefore, at least 5% by mass is required. It preferably contains more anatase types.

粒子群Dとして用いられたブルッカイト結晶含有二酸化チタンゾルは、特に制限はないが以下に記載した合成方法を例示することができる。   The brookite crystal-containing titanium dioxide sol used as the particle group D is not particularly limited, but examples thereof include the synthesis methods described below.

ブルッカイト結晶含有二酸化チタンゾルは、例えば特許文献7に記載の方法により製造することができる。ブルッカイト結晶を含むゾルの合成は非特許文献5にも記載されているように、中間体が塩化物を経由することが推定されていて、塩素濃度と合成時の温度制御が重要である。このため、加水分解によって塩化水素が発生する四塩化チタンを原料としたものを用いることが好ましく、より好ましくは四塩化チタン水溶液を用いることが好ましい。合成時の塩素濃度を最適値に保つため、加圧などの手法によって系外への塩化水素の飛散を防止してもよいが、最も効果的な方法は加水分解の反応槽に還流冷却器を用いて加水分解を行う手法である。有機溶媒中においても塩酸分濃度、水分濃度を調節することによって、金属アルコキシド原料などからブルッカイト結晶二酸化チタンを得ることはできるが、反応制御の容易性、また、原料の価格などから考えて、反応媒は水であることが好ましい。   The brookite crystal-containing titanium dioxide sol can be produced, for example, by the method described in Patent Document 7. As described in Non-Patent Document 5, the synthesis of sols containing brookite crystals is presumed that intermediates pass through chlorides, and the chlorine concentration and temperature control during synthesis are important. For this reason, it is preferable to use what used the raw material titanium tetrachloride which generate | occur | produces hydrogen chloride by hydrolysis, More preferably, it is preferable to use the titanium tetrachloride aqueous solution. In order to keep the chlorine concentration at the time of synthesis at an optimum value, the scattering of hydrogen chloride outside the system may be prevented by techniques such as pressurization, but the most effective method is to install a reflux condenser in the hydrolysis reaction tank. This is a technique for performing hydrolysis. Although brookite crystalline titanium dioxide can be obtained from metal alkoxide raw materials by adjusting the hydrochloric acid concentration and water concentration in organic solvents, the reaction takes into account the ease of reaction control and the cost of the raw materials. The medium is preferably water.

加水分解における温度は50℃以上、四塩化チタン水溶液の沸点までの温度であることが好ましい。50℃未満では加水分解反応に長時間を要する。加水分解は上記の温度に昇温し、10分から12時間程度保持して行われる。この保持時間は加水分解の温度が高温側にある程短くてよい。四塩化チタン水溶液の加水分解は四塩化チタンと水との混合溶液を反応槽中で所定の温度に加熱してもよく、また水を反応相中であらかじめ加熱しておき、これに四塩化チタンを添加し、所定の温度にしてもよい。この加水分解によりブルッカイト結晶含有二酸化チタンを得ることができる。その中でブルッカイト結晶の二酸化チタンの含有率を高めるためには、水を反応槽であらかじめ75℃から沸点に加熱しておき、これに四塩化チタンを添加し、75℃から沸点の温度範囲で加水分解する方法が適する。   The temperature in the hydrolysis is preferably 50 ° C. or higher and the boiling point of the titanium tetrachloride aqueous solution. Below 50 ° C., the hydrolysis reaction takes a long time. The hydrolysis is carried out by raising the temperature to the above temperature and holding it for about 10 minutes to 12 hours. This holding time may be shorter as the hydrolysis temperature is higher. Hydrolysis of the titanium tetrachloride aqueous solution may be performed by heating a mixed solution of titanium tetrachloride and water to a predetermined temperature in the reaction vessel, or by preheating water in the reaction phase, May be added to a predetermined temperature. By this hydrolysis, brookite crystal-containing titanium dioxide can be obtained. In order to increase the content of titanium dioxide in brookite crystals, water is heated in advance from 75 ° C. to the boiling point in a reaction vessel, and titanium tetrachloride is added to this in a temperature range from 75 ° C. to the boiling point. A method of hydrolysis is suitable.

ブルッカイト結晶含有二酸化チタンゾルの二酸化チタン粒子は細かいほうが二酸化チタン薄膜の透明性はよくなる。また親溶剤作用の点から結晶質であることが好ましい。しかし、あまり細かい二酸化チタン粒子を得ることは製造上の困難を伴うので、ゾル中の二酸化チタン粒子のBET比表面積は20〜400m2/gであることが好ましい。より好ましくは50〜350m2/gであり、さらにより好ましくは120m2/g〜300m2/gである。 The finer the titanium dioxide particles of the brookite crystal-containing titanium dioxide sol, the better the transparency of the titanium dioxide thin film. Moreover, it is preferable that it is crystalline from the point of a solvophilic effect | action. However, since obtaining finer titanium dioxide particles involves manufacturing difficulties, the BET specific surface area of the titanium dioxide particles in the sol is preferably 20 to 400 m 2 / g. More preferably 50~350m 2 / g, even more preferably 120m 2 / g~300m 2 / g.

合成直後のブルッカイト結晶含有二酸化チタンゾルは液中に残留しているイオン強度が大きい場合、凝集沈降する場合があるが、合成されたブルッカイト結晶含有二酸化チタンを、電気透析脱塩装置、あるいは限外濾過膜を使用した濾過などの洗浄工程を経由させることによって、分散性をより完全なものとすることが可能である。   The brookite crystal-containing titanium dioxide sol immediately after synthesis may coagulate and settle if the ionic strength remaining in the solution is high, but the synthesized brookite crystal-containing titanium dioxide sol is electrodialyzed and desalted or ultrafiltered. Dispersibility can be made more complete by passing through a washing step such as filtration using a membrane.

本発明では、BET比表面積から換算した平均一次粒子径が100〜500nmの範囲にある金属酸化物粉末(粒子群Aと称する。)と、平均一次粒子径が10〜40nmの範囲にある金属酸化物粉末(粒子群Bと称する。)を乾式混合することによって得られる金属酸化物構造体を用いることもできる。ここでいう乾式混合とは、水、有機溶媒等の分散媒を用いずに混合する方法を意味する。分散媒を用いる湿式混合では、衝突、摩擦等により発生するエネルギーが粒子だけでなく、分散媒にも拡散するため、メカノケミカル反応が生じにくい。重要なポイントは、乾式混合によってメカノケミカル反応を進め、粒子同士をネッキングさせることにある。   In the present invention, the metal oxide powder (referred to as particle group A) having an average primary particle diameter in the range of 100 to 500 nm converted from the BET specific surface area, and the metal oxide having an average primary particle diameter in the range of 10 to 40 nm. A metal oxide structure obtained by dry-mixing physical powder (referred to as particle group B) can also be used. Dry mixing here means a method of mixing without using a dispersion medium such as water or an organic solvent. In wet mixing using a dispersion medium, energy generated by collision, friction, etc. is diffused not only in the particles but also in the dispersion medium, so that a mechanochemical reaction hardly occurs. The important point is to advance the mechanochemical reaction by dry mixing and neck the particles.

粒子の充填状態を示す指標の一つとしてタップ密度が挙げられる。充填密度が高まるに従い、値は増加する。タップ密度は以下の方法により測定される。   One of the indexes indicating the particle filling state is the tap density. As the packing density increases, the value increases. The tap density is measured by the following method.

装置は、ホソカワミクロン(株)製粉体特性総合測定装置タイプPT−D等を用いる。試料を、補助カップを備えた100cm3カップに充填し、測定装置にて100回タッピングさせる。補助カップを取り外した後、試料を正確に100cm3とし、試料の質量(g)を測定する。タップ密度は粉体の質量(g)を100で除して得る。 As the apparatus, a powder characteristic total measuring apparatus type PT-D manufactured by Hosokawa Micron Corporation is used. The sample is filled into a 100 cm 3 cup equipped with an auxiliary cup and tapped 100 times with a measuring device. After removing the auxiliary cup, the sample is accurately set to 100 cm 3 and the mass (g) of the sample is measured. The tap density is obtained by dividing the mass (g) of the powder by 100.

本発明においては、得られる金属酸化物構造体のタップ密度を、0.15g/cm3以上1g/cm3以下にすることが好ましい。タップ密度が0.15g/cm3未満である場合、充填密度が不足していることを示し、タップ密度が1g/cm3より大きいと、金属酸化物構造体を分散体として利用する際に分散しにくくなる。分散状態の悪い金属酸化物構造体分散体は、金属酸化物構造体の空隙部分が少なく、色素増感型太陽電池にした際、電解質が金属酸化物層に拡散しにくくなり、金属酸化物層内部で電解質が不足する。電解質が不足すると電荷移動がスムーズに進まなくなる。 In the present invention, the tap density of the obtained metal oxide structure is preferably 0.15 g / cm 3 or more and 1 g / cm 3 or less. When the tap density is less than 0.15 g / cm 3 , this indicates that the packing density is insufficient. When the tap density is greater than 1 g / cm 3 , the metal oxide structure is dispersed when used as a dispersion. It becomes difficult to do. The metal oxide structure dispersion having a poor dispersion state has few void portions in the metal oxide structure, and when the dye-sensitized solar cell is formed, the electrolyte is difficult to diffuse into the metal oxide layer. Insufficient electrolyte inside. If the electrolyte is insufficient, charge transfer will not proceed smoothly.

乾式混合には、例えば、ボールミル、高速回転粉砕機、撹拌ミル、ジェット粉砕機等が用いられる。粒子群にメカノケミカル反応を生じさせるエネルギーを与えるものであれば、公知のいずれの混合方法も採用可能であり、どのようなものを利用しても良いが、使用する機材はコンタミしにくい材質が好ましい。以下、ボールミルのうち、転動ボールミルを例に説明する。   For dry mixing, for example, a ball mill, a high-speed rotary pulverizer, a stirring mill, a jet pulverizer, or the like is used. Any known mixing method can be adopted as long as it gives energy to cause a mechanochemical reaction to the particle group, and any mixing method may be used, but the equipment used is not easily contaminated. preferable. Hereinafter, among the ball mills, a rolling ball mill will be described as an example.

転動ボールミルは最も汎用的な混合・粉砕方法であり、円筒状の容器を転動させることで起こる容器内の粉体とメディアの衝突、摩擦作用等を利用している。この場合のエネルギー定数kは、転動ボールミルによる混合、粉砕効果を統一して評価する指標として提案されており(非特許文献6)、下式で表される:
k=wm/wp×d×n×t
(式中、wpは混合する粉の総質量(g)、wmはメディア質量(g)、dはボールミル容器内径(m)、nは回転数(rpm)、tは混合時間(分)を示す。)
The rolling ball mill is the most general mixing and pulverization method, and utilizes the collision between the powder in the container and the media, the frictional action, etc. that occur when the cylindrical container is rolled. The energy constant k in this case has been proposed as an index for unifying and evaluating the mixing and pulverization effect by the rolling ball mill (Non-Patent Document 6), and is represented by the following formula:
k = wm / wp × d × n × t
(Wp is the total mass (g) of the powder to be mixed, wm is the media mass (g), d is the inner diameter of the ball mill container (m), n is the rotation speed (rpm), and t is the mixing time (minutes). .)

エネルギー定数が高くなるほど粉体が受ける衝突、摩擦エネルギーは増加し、メカノケミカル反応が進行するのであるが、それに伴って凝集が激しくなる。   As the energy constant increases, the impact and frictional energy received by the powder increases, and the mechanochemical reaction proceeds.

本発明の好ましい実施態様における金属酸化物構造体の製造方法においては、乾式混合におけるエネルギー定数をkとしたとき、k1が、3,000以上250,000以下であることが望ましい。エネルギー定数k1が下限値を下回ると、メカノケミカル反応が不充分となり、粒子同士の結合が生じにくい。エネルギー定数k1が上限値よりも高いとメカノケミカル反応は進行するものの、金属酸化物構造体を分散体として利用する際に分散しにくく、得られる金属酸化物構造体の空隙部分が少なくなる。空隙部分の減少は色素増感型太陽電池にした際の電解質拡散に悪影響を与え、太陽電池の性能を低下させる。また、過剰なメカノケミカル反応は、金属酸化物構造体の伝導帯エネルギー準位を極端に低下させるため、太陽電池にした際の開放電圧が低下し、光電変換効率を下げてしまう。   In the method for producing a metal oxide structure according to a preferred embodiment of the present invention, k1 is desirably 3,000 or more and 250,000 or less, where k is an energy constant in dry mixing. When the energy constant k1 is lower than the lower limit, the mechanochemical reaction becomes insufficient and the particles are hardly bonded. When the energy constant k1 is higher than the upper limit, the mechanochemical reaction proceeds, but when the metal oxide structure is used as a dispersion, it is difficult to disperse and the resulting metal oxide structure has fewer voids. The reduction of the void portion adversely affects the electrolyte diffusion when the dye-sensitized solar cell is made, and the performance of the solar cell is lowered. Moreover, since an excessive mechanochemical reaction drastically lowers the conduction band energy level of the metal oxide structure, the open circuit voltage when the solar cell is formed is lowered, and the photoelectric conversion efficiency is lowered.

他の混合方法においても、混合粒子群にメカノケミカル反応を生じさせるのに充分なエネルギーを与える条件に調整することが望ましい。例えば、高速回転粉砕機にあっては、回転数、滞留時間等の調整;撹拌ミルにあっては、撹拌速度、メディア質量、撹拌時間等の調整;ジェット粉砕機にあってはキャリアガスの圧力、滞留時間等の調整を行い、メカノケミカル反応を進行させれば良い。   Also in other mixing methods, it is desirable to adjust to a condition that gives sufficient energy to cause a mechanochemical reaction in the mixed particle group. For example, in the case of a high-speed rotary pulverizer, adjustment of the rotational speed, residence time, etc .; in the case of a stirring mill, adjustment of the stirring speed, media mass, stirring time, etc .; in the case of a jet pulverizer, the pressure of the carrier gas It is sufficient to adjust the residence time and advance the mechanochemical reaction.

メカノケミカル反応を検知する方法として、乾式混合前後のオプティカルバンドギャップ(以降、BGと略記する。)の変化を測定する方法が挙げられる。   As a method for detecting a mechanochemical reaction, there is a method for measuring a change in an optical band gap (hereinafter abbreviated as BG) before and after dry mixing.

金属酸化物のBGの変化は、メカノケミカル反応によって金属酸化物粒子の表面近傍の分子軌道が変化するために生じているものと考えられる。一次粒子径の異なる粒子は粒子表面の格子状態も異なるため、BGに差が存在する。メカノケミカル反応によってBGの異なる粒子同士が結合すると、新たな分子軌道が生じ、メカノケミカル反応前のBGとは異なる値となる。また、粒子表面の結晶性が低下し、BGが変化する現象も起こりうる。よって、乾式混合前後のBG差(以降、ΔBGと略記する。)を測定することにより、粒子群Aの粒子と粒子群Bの粒子の結合や表面状態を規定することが出来る。ここで、BG、及び、ΔBGの測定方法について以下に説明する。   It is considered that the change in BG of the metal oxide occurs because the molecular orbital near the surface of the metal oxide particle is changed by a mechanochemical reaction. Since particles having different primary particle diameters also have different lattice states on the particle surface, there is a difference in BG. When particles having different BGs are bonded to each other by a mechanochemical reaction, a new molecular orbital is generated, which becomes a value different from that of the BG before the mechanochemical reaction. In addition, the crystallinity of the particle surface is lowered, and a phenomenon in which BG changes can occur. Therefore, by measuring the BG difference before and after dry mixing (hereinafter abbreviated as ΔBG), the bonding and surface state of the particles of the particle group A and the particles of the particle group B can be defined. Here, a method for measuring BG and ΔBG will be described below.

(株)島津製作所製積分球式分光光度計UV−2400及びISR−240A型等を用いて、波長と吸光度の関係を測定する。得られた吸光度のパターン(図3参照)の変曲点に対して接線を引き、接線が波長軸と交わる点(吸収端波長)を読み取る。吸光度のパターンと吸収端波長の関係の一例を図3に示す。   The relationship between wavelength and absorbance is measured using an integrating sphere spectrophotometer UV-2400, ISR-240A, etc. manufactured by Shimadzu Corporation. A tangent line is drawn with respect to the inflection point of the obtained absorbance pattern (see FIG. 3), and a point where the tangent line intersects the wavelength axis (absorption edge wavelength) is read. An example of the relationship between the absorbance pattern and the absorption edge wavelength is shown in FIG.

BGは下記の式で表される:
E=1240/λ
(式中、EはBG[eV]、λは吸収端波長[nm]を示す)
BG is represented by the following formula:
E = 1240 / λ
(In the formula, E represents BG [eV], and λ represents the absorption edge wavelength [nm]).

よって、乾式混合前のBG及び吸収端波長をそれぞれBG0[eV]、λ0[nm]、また、乾式混合後のBG及び吸収端波長をそれぞれBG1[eV]、λ1[nm]とすると、乾式混合前後のBG[eV]は、それぞれ下記のようにして表される:
BG0=1240/λ0
BG1=1240/λ1
Therefore, when the BG and absorption edge wavelength before dry mixing are BG0 [eV] and λ0 [nm], respectively, and the BG and absorption edge wavelength after dry mixing are BG1 [eV] and λ1 [nm], respectively, dry mixing The front and rear BG [eV] are respectively expressed as follows:
BG0 = 1240 / λ0
BG1 = 1240 / λ1

よって、乾式混合前後でのΔBG[eV]は、次式で表される:
ΔBG=BG0−BG1=(1240/λ0)−(1240/λ1)
Therefore, ΔBG [eV] before and after dry mixing is expressed by the following equation:
ΔBG = BG0−BG1 = (1240 / λ0) − (1240 / λ1)

一般に、アナターゼ型二酸化チタンのBGは、3.2eVと言われている(非特許文献7参照)が、メカノケミカル反応によりBGは低下する傾向が見られる。   Generally, BG of anatase type titanium dioxide is said to be 3.2 eV (see Non-Patent Document 7), but BG tends to decrease due to mechanochemical reaction.

他の金属酸化物、あるいはそれら混合物でも同様のBG低下傾向は認められる。   The same tendency to decrease BG is observed with other metal oxides or mixtures thereof.

本発明の好ましい態様における製造方法においては、得られる金属酸化物構造体の乾式混合前後のΔBGを0.01eV以上0.45eV以下にすることが望ましい。ΔBGが0.01eVよりも小さい場合は粒子同士の結合が少ないことを表し、粒子間の電子移動が行われにくい。ΔBGが0.45eVよりも大きい場合は、粒子表面の結晶性の低下が大きく、電子移動速度が低下するとともに、金属酸化物構造体の伝導帯エネルギー準位が極端に低下するため、太陽電池にした際の開放電圧が低下し、光電変換効率を下げてしまう。   In the production method according to the preferred embodiment of the present invention, it is desirable that ΔBG before and after dry mixing of the obtained metal oxide structure is 0.01 eV or more and 0.45 eV or less. When ΔBG is smaller than 0.01 eV, it means that there are few bonds between particles, and electron transfer between particles is difficult to be performed. When ΔBG is larger than 0.45 eV, the crystallinity of the particle surface is greatly reduced, the electron transfer rate is lowered, and the conduction band energy level of the metal oxide structure is extremely lowered. The open-circuit voltage at the time of doing will fall, and photoelectric conversion efficiency will fall.

本発明の好ましい態様における二酸化チタン構造体においては、BG1が2.7eV以上3.1eV以下であることが好ましい。   In the titanium dioxide structure in a preferred embodiment of the present invention, BG1 is preferably 2.7 eV or more and 3.1 eV or less.

〔結着剤〕
本発明において、成膜された二酸化チタン電極にさらに強い強度が必要な場合、金属酸化物分散物は結着剤を含有するものでもよい。結着剤とは、少量を添加することによって金属酸化物分散液の溶媒が除かれた後も金属酸化物微粒子同士を接触した状態で固定する役割を果たし得るものをいう。従って、このような機能を有するものであれば、制限なく使用することができる。
[Binder]
In the present invention, the metal oxide dispersion may contain a binder when the formed titanium dioxide electrode requires stronger strength. The binder refers to a binder that can serve to fix the metal oxide fine particles in contact with each other even after the solvent of the metal oxide dispersion is removed by adding a small amount. Therefore, any device having such a function can be used without limitation.

上記の結着成分は、粒子群が溶着するような比較的高温においては不必要である。ただし、この手法は粒子群の溶着する温度がセラミックスのように非常に高い場合には、そのような高温に耐え得る高い融点を持つガラス基材にしか適用可能ではなく、電極を工業的に生産するに当たって、加温温度はなるべく低い方が生産性及びエネルギーコストの面から言っても好ましい。このように、粒子群のみを用いて実用的な強度をもつ膜を得ることには困難が伴う場合があるため、一般的には、より低温で強度を出すことが可能な有機又は無機の結着成分が用いられる。これに対して、粒子群に対して結着成分の割合が大きくなるほど、膜は強度を得ることが可能となる。しかし、結着成分の配合割合が増加するにつれ、一般的には本来目的とされていた粒子群の酸化物粒子電極としての機能は阻害される。さらに、色素吸着などの機能発現のための粒子群の活性点は、化学的に特異点である場合が多く、特に結着成分が優先して付着してしまうことが多い。このため、粒子群と結着成分の量は、膜の強度と膜が目的とする機能を十分発揮するという目的においてトレードオフの関係にある。また、粒子群に対して結着成分は高価である場合が多く、多用は望ましくない。   The above binder component is unnecessary at a relatively high temperature at which the particle group is welded. However, this method can only be applied to glass substrates with a high melting point that can withstand such high temperatures when the temperature at which the particles are deposited is very high, such as ceramics, and the electrodes are produced industrially. Therefore, it is preferable from the viewpoint of productivity and energy cost that the heating temperature is as low as possible. As described above, since it may be difficult to obtain a film having a practical strength by using only the particle group, in general, an organic or inorganic bond capable of increasing the strength at a lower temperature. A landing component is used. On the other hand, as the ratio of the binding component to the particle group increases, the film can obtain strength. However, as the blending ratio of the binder component increases, the function of the particle group, which was originally intended, is generally inhibited. Furthermore, the active point of the particle group for function expression such as dye adsorption is often a chemically unique point, and in particular, the binding component is often preferentially attached. For this reason, the amount of the particle group and the binding component is in a trade-off relationship for the purpose of sufficiently exhibiting the strength of the film and the intended function of the film. In addition, the binder component is often expensive with respect to the particle group, and its extensive use is not desirable.

有機系の結着剤の具体例としては、ポリN−ビニルアセトアミド、N−ビニルアセトアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体、N−ビニルアセトアミド−アクリルアミド共重合体、ポリアクリルアミド、アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体、ポリN−ビニルホルムアミド、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ポリフッ化プロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ポリフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリビニルピリジン、ビニルピリジン−メタクリル酸メチル共重合体、ポリビニルピロリドン、ポリビニルカプロラクタムから選ばれる高分子化合物の一つもしくはそれらの混合物や、前記高分子化合物のモノマーの共重合体が挙げられる。これらの中でも、ポリN−ビニルアセトアミド、ポリアクリルアミド、N−ビニルアセトアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体、アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体、ポリビニルピロリドン、ポリビニルカプロラクタム及びポリテトラフルオロエチレンから選ばれる高分子化合物の一つもしくはそれらの混合物や、前記高分子化合物のモノマーの共重合体が好ましい。また、結着剤は高分子量であるほど性能が高くなる。具体的には、平均分子量は500以上が好ましく、1万以上がさらに好ましく、10万以上がより好ましい。   Specific examples of the organic binder include poly N-vinylacetamide, N-vinylacetamide-sodium acrylate copolymer, N-vinylacetamide-acrylamide copolymer, polyacrylamide, acrylamide-sodium acrylate copolymer Polymer, poly N-vinylformamide, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-polyfluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-polyfluoroalkyl vinyl ether copolymer, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, styrene-butadiene copolymer , Polyvinyl pyridine, vinyl pyridine-methyl methacrylate copolymer, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl caprolactam one or a mixture thereof, and a monomer of the polymer compound They include copolymers of. Among these, a polymer compound selected from poly N-vinylacetamide, polyacrylamide, N-vinylacetamide-sodium acrylate copolymer, acrylamide-sodium acrylate copolymer, polyvinylpyrrolidone, polyvinylcaprolactam, and polytetrafluoroethylene Or a mixture of monomers of the polymer compound is preferable. Further, the higher the molecular weight of the binder, the higher the performance. Specifically, the average molecular weight is preferably 500 or more, more preferably 10,000 or more, and more preferably 100,000 or more.

本発明においては、有機系結着剤に限らず、無機系結着剤を用いることが可能である。無機結着剤としては、Zr化合物、Si化合物、Ti化合物、Al化合物が例示される。具体的にはオキシ塩化ジルコニウム、ヒドロキシ塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウムアンモニウム、プロピオン酸ジルコニウム等のジルコニウム化合物、アルコキシシラン、アルコキシシランの鉱酸による部分加水分解生成物、珪酸塩等の珪素化合物、或いはアルミニウムやチタンやジルコニウムの金属アルコキシドやそれらの鉱酸による部分加水分解生成物等が挙げられる。また、アルミニウム、シリコン、チタンやジルコニウムのアルコキシドから、複数金属種のアルコキシドを選択し複合化したり加水分解させたものも挙げられる。中でも、ジルコニウム化合物が望ましい。これらの結着剤を、有機無機を問わず、混合物として相互の特性を向上させることも可能である。   In the present invention, not only an organic binder but also an inorganic binder can be used. Examples of the inorganic binder include Zr compounds, Si compounds, Ti compounds, and Al compounds. Specifically, zirconium oxychloride, zirconium hydroxychloride, zirconium nitrate, zirconium sulfate, zirconium acetate, zirconium carbonate ammonium, zirconium propionate and other zirconium compounds, alkoxysilanes, partial hydrolysis products of alkoxysilanes with mineral acids, silicates And the like, and metal alkoxides of aluminum, titanium and zirconium, and partial hydrolysis products of those mineral acids. In addition, an alkoxide of a plurality of metal species selected from alkoxides of aluminum, silicon, titanium, and zirconium may be combined and hydrolyzed. Of these, zirconium compounds are desirable. It is also possible to improve the mutual characteristics of these binders as a mixture regardless of whether they are organic or inorganic.

結着剤の使用量は、結着性能が発現する範囲であれば少ないほどよい。具体的には、金属酸化物微粒子100質量部に対して0.01〜20質量部添加することが好ましい。さらに、0.01〜5質量部が好ましい。特に0.01〜2質量部の少量の使用において、金属酸化物膜の鉛筆引掻き強度をH以上、さらには3H以上7H以下にできるものは、結着剤による導電性の低下なしで高い機械的強度を有するので好ましい。また、結着剤は、増感色素が金属酸化物上に担持されることを妨げる原因となる官能基(すなわち、水酸基あるいはアミノ基)を含まないことが好ましい。具体的には、ポリビニルアルコール、ポリアミンなどは電極の性能を低減させる場合があるので好ましくない。   The smaller the amount of the binder used, the better as long as the binding performance is exhibited. Specifically, it is preferable to add 0.01-20 mass parts with respect to 100 mass parts of metal oxide fine particles. Furthermore, 0.01-5 mass parts is preferable. In particular, when a small amount of 0.01 to 2 parts by mass is used, the metal oxide film having a pencil scratch strength of H or higher, more preferably 3H or higher and 7H or lower has high mechanical properties without lowering the conductivity due to the binder. Since it has intensity | strength, it is preferable. Moreover, it is preferable that a binder does not contain the functional group (namely, hydroxyl group or amino group) which causes that a sensitizing dye is carry | supported on a metal oxide. Specifically, polyvinyl alcohol, polyamine, and the like are not preferable because they may reduce the performance of the electrode.

〔溶剤〕
分散液に使用する溶剤は、金属酸化物微粒子を分散させるとともに、結着剤を分散、溶解あるいは膨潤させることにより、金属酸化物微粒子と結着剤とを混合を促進することができる揮発性液体であれば制限なく使用できる。具体的には、その骨格中に水酸基、カルボキシル基、ケトン基、アルデヒド基、アミノ基、アミド基を有する揮発性液体が好ましい。例えば、水、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール(1−プロパノール、2−プロパノール)、2−メチル−2−プロパノール、ヘキサノール、メチルセロソルブ、エチレングリコール、酢酸、アセチルアセトン、テレピン油、メチルピロリドンの単体あるいはそれらの混合物が使用できる。
〔solvent〕
The solvent used in the dispersion is a volatile liquid that can promote the mixing of the metal oxide fine particles and the binder by dispersing the metal oxide fine particles and dispersing, dissolving or swelling the binder. If it can be used without limitation. Specifically, a volatile liquid having a hydroxyl group, a carboxyl group, a ketone group, an aldehyde group, an amino group, or an amide group in its skeleton is preferable. For example, water, methanol, ethanol, butanol, propanol (1-propanol, 2-propanol), 2-methyl-2-propanol, hexanol, methyl cellosolve, ethylene glycol, acetic acid, acetylacetone, turpentine oil, methylpyrrolidone alone or those Can be used.

金属酸化物粒子を分散するためには水を含有することが望ましく、一方樹脂基板との濡れ性を向上させるためには疎水性の溶媒、好適にはアルコールを含有することが望ましいので、水とアルコールの混合物は好適な溶媒である。この中でもエタノールを40質量%以上含有する水溶液を溶剤として用いると、導電性樹脂基板との濡れ性がよく、さらに60質量%以上含有すると塗布後の乾燥速度を早くすることが可能であり、生産性が高い。また、ブタノールと相溶性のあるアルコール類やアセトニトリル等を含有する揮発性溶剤中にブタノールを50質量%以上含有する液を金属酸化物分散物の溶剤として用いると、常温で高粘度、且つ導電性樹脂基板との親和性が高く、且つ100℃付近で溶剤を気化して成膜する事が可能であり、樹脂導電性基板上にスキージ法等の手法を用いて成膜する金属酸化物分散物として適している。   In order to disperse the metal oxide particles, it is desirable to contain water, while in order to improve the wettability with the resin substrate, it is desirable to contain a hydrophobic solvent, preferably an alcohol. A mixture of alcohols is a suitable solvent. Among these, when an aqueous solution containing 40% by mass or more of ethanol is used as a solvent, the wettability with the conductive resin substrate is good, and when 60% by mass or more is contained, the drying rate after coating can be increased, and production High nature. In addition, when a liquid containing 50% by weight or more of butanol in a volatile solvent containing alcohol or acetonitrile compatible with butanol is used as a solvent for the metal oxide dispersion, it has a high viscosity at room temperature and is electrically conductive. Metal oxide dispersion having high affinity with resin substrate and capable of forming a film by vaporizing a solvent at around 100 ° C., and forming a film on a resin conductive substrate using a technique such as a squeegee method Suitable as

金属酸化物分散物の樹脂基板(導電性樹脂基板)に対する濡れ性(塗布性)の観点から、樹脂基板(導電性樹脂基板)に対する金属酸化物分散物の液滴接触角が0〜60度、さらには20〜50度であることが望ましい。典型的な樹脂基板としてはポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)を挙げることができ、従って、ポリエチレンテレフタレート(PET)に対する金属酸化物分散物の液滴接触角を測定して、0〜60度、さらには20〜50度であるものは望ましい。   From the viewpoint of wettability (coating property) of the metal oxide dispersion to the resin substrate (conductive resin substrate), the droplet contact angle of the metal oxide dispersion to the resin substrate (conductive resin substrate) is 0 to 60 degrees, Furthermore, it is desirable that it is 20 to 50 degrees. Typical examples of the resin substrate include polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN). Therefore, when the droplet contact angle of the metal oxide dispersion with respect to polyethylene terephthalate (PET) is measured, What is 60 degree | times and also 20-50 degree | times is desirable.

〔金属酸化物分散液の作製方法〕
金属酸化物微粒子、結着剤及び溶剤を用いて金属酸化物分散液を作製する方法としては一般的な分散方法が使用可能である。具体的には、乳鉢、ペイントコンディショナー、ホモジナイザー、ボールミル、ビーズミル、超音波撹拌機などが挙げられる。
[Production Method of Metal Oxide Dispersion]
As a method for preparing a metal oxide dispersion using metal oxide fine particles, a binder and a solvent, a general dispersion method can be used. Specific examples include a mortar, a paint conditioner, a homogenizer, a ball mill, a bead mill, and an ultrasonic stirrer.

〔粒子群のネッキング状態の確認手法〕
金属酸化物分散物中に含まれる粒子群が、充分なネッキング状態であることを確認するための手法として、該分散物よりえられる電極についていわゆる交流インピーダンス測定を行い、測定されるインピーダンスの虚数項によって定義することが可能である。以下に測定法を示す。
[Checking method of particle group necking]
As a method for confirming that the particle group contained in the metal oxide dispersion is in a sufficiently necked state, so-called AC impedance measurement is performed on the electrode obtained from the dispersion, and the imaginary term of the impedance measured. Can be defined by The measurement method is shown below.

測定対象となる分散物を、透明導電性樹脂基板(トービ(株)製、OTEC−110、125μm厚)に、面積が1cm2で乾燥時の膜厚が接触式膜厚計での測定により10μmとなるように、150℃で10分乾燥を行う。この電極をルテニウム有機錯体色素(Ru(dcbpy)2(NCS)2小島化学薬品(株)製)のアセトニトリル(関東化学(株)製、試薬特級)50容量%、エタノール(関東化学(株)製、試薬特級)50容量%の混合溶媒溶液に、20℃〜25℃の遮光環境で12時間以上浸漬し、軽くアセトニトリルで注いだものをインピーダンス測定サンプルとして使用する。 The dispersion to be measured is 10 μm in a transparent conductive resin substrate (Tobe Co., Ltd., OTEC-110, 125 μm thick) with an area of 1 cm 2 and a dry film thickness measured by a contact film thickness meter. Then, drying is performed at 150 ° C. for 10 minutes. This electrode was made of ruthenium organic complex dye (Ru (dcbpy) 2 (NCS) 2 made by Kojima Chemical Co., Ltd.) acetonitrile (made by Kanto Chemical Co., Ltd., reagent grade), 50% by volume, ethanol (made by Kanto Chemical Co., Ltd.) , Reagent special grade) In a 50% by volume mixed solvent solution, immersed in a light-shielding environment at 20 ° C. to 25 ° C. for 12 hours or more and lightly poured with acetonitrile is used as an impedance measurement sample.

測定時の対極としては、白金をスパッタで50nm導電面に付与した透明導電性樹脂基板を用いた。対極に対して30μのスペーサーを入れて電極間隔を調節した後、0.1mol/リットルのヨウ化リチウム(キシダ化学(株)製、純度97%)及び0.05mol/リットルのヨウ素(関東化学(株)製、試薬特級)及び0.5mol/リットル テトラブチルアンモニウムヨウ素塩(Acros Organics製、純度98%)を空隙に注入し、15分間放置して電解液の浸透を待つ。   As a counter electrode at the time of measurement, a transparent conductive resin substrate in which platinum was applied to a 50 nm conductive surface by sputtering was used. After adjusting the electrode interval by inserting a 30 μ spacer with respect to the counter electrode, 0.1 mol / liter lithium iodide (Kishida Chemical Co., Ltd., purity 97%) and 0.05 mol / liter iodine (Kanto Chemical ( Co., Ltd., reagent special grade) and 0.5 mol / liter tetrabutylammonium iodine salt (manufactured by Acros Organics, purity 98%) are poured into the gap and left for 15 minutes to wait for the electrolyte to penetrate.

光源としてキセノンランプ(ウシオ電機(株)製、UXL−150D−S)を使用し、100mW/cm2の光線をサンプルに照射した。測定装置としてはインピーダンスアナライザ(Solartron社製1280)を用い、設定としては、直流電位は測定は開回路電位で一定とし、交流電位振幅は10mVで一定とする、周波数範囲は10kHz〜0.1Hzまで、logarithmicでステップを10とし、積算回数は10サイクルとする。 A xenon lamp (manufactured by USHIO INC., UXL-150DS) was used as a light source, and the sample was irradiated with 100 mW / cm 2 light. An impedance analyzer (1280 made by Solartron) is used as a measuring device. As a setting, a DC potential is constant at an open circuit potential, an AC potential amplitude is constant at 10 mV, and a frequency range is from 10 kHz to 0.1 Hz. , Logarithmic, the step is 10 and the number of integration is 10 cycles.

本測定において、明確に検出されうる円弧は1個以上存在することがあるが、たとえば3つ明確に観察された場合には、最も高周波側に現れる円弧は、対極表面における過電圧の低い反応に由来するものである。また最も低周波側に現れる円弧は、電解質の拡散を示すものである。本発明において着目すべき円弧は、金属酸化物多孔体内における電子移動を示していると推測される周波数20Hz近傍の円弧であり、少なくとも20Hzを弧の範囲に含む円弧である。   In this measurement, there may be one or more arcs that can be clearly detected. For example, when three arcs are clearly observed, the arc that appears on the highest frequency side is derived from a reaction with a low overvoltage on the counter electrode surface. To do. The arc that appears on the lowest frequency side indicates the diffusion of the electrolyte. The arc to be noted in the present invention is an arc having a frequency near 20 Hz, which is presumed to indicate electron movement in the metal oxide porous body, and is an arc including at least 20 Hz in the arc range.

同様な特性を持つ電極基板は、電極面積に対して抵抗測定値が反比例するため、異なった電極面積を持つ電池のインピーダンスを比較するためには、抵抗値に対して色素電極面積Sを乗じ、規格化を行う必要がある。例えば、3cmの電極面積を持つ色素増感型電池におけるインピーダンスの虚数項の測定値が−3であった場合、単位面積当たり、すなわち1cmの電極面積で測定を行うと−9という値が得られる電極と等価の性質を持つ電極であるといえる。色素電極の面積をScmとしたときに、先述の20Hzを含む円弧におけるインピーダンス虚数部の最小値が−25S〜0Ωであると、電極の抵抗が小さく、電池としてオーム損が少なく望ましく、−15S〜0.01SΩであるとさらに好ましく、−9S〜−0.1SΩであると非常に性能が高く好ましい。 An electrode substrate having similar characteristics has a resistance measurement value inversely proportional to the electrode area. Therefore, in order to compare the impedance of batteries having different electrode areas, the resistance value is multiplied by the dye electrode area S, It is necessary to standardize. For example, when the measured value of the imaginary term of the impedance in a dye-sensitized battery having an electrode area of 3 cm 2 is −3, a value of −9 is obtained when measurement is performed per unit area, that is, an electrode area of 1 cm 2. It can be said that the electrode has properties equivalent to the obtained electrode. When the area of the dye electrode is Scm 2 and the minimum value of the imaginary part of the impedance in the arc including 20 Hz is −25 S to 0Ω, the resistance of the electrode is small, and the battery has a small ohmic loss. It is more preferable that it is ˜0.01 SΩ, and it is preferable that it is −9 S to −0.1 SΩ because the performance is very high.

本発明において特筆すべきこととしては、150℃という低温で成膜しているのにも関わらず、ネッキング粒子群を含有する金属酸化物分散物を用いると、良好な電子伝導性を保つことができることであり、この結果、該円弧におけるインピーダンス虚数部の絶対値が0に近づく。この虚数部の値が−25Ω以上−0.01Ω以下であると電極の抵抗が小さく、金属酸化物分散液が太陽電池として加工した際に低抵抗であり望ましく、―15Ω以上−0.01Ω以下であるとさらに好ましく、―9Ω以上−0.01Ω以下であると該分散液を用いて作った電池が非常に性能が高く好ましい。   It should be noted that in the present invention, when a metal oxide dispersion containing necking particles is used, a good electron conductivity can be maintained even though the film is formed at a low temperature of 150 ° C. As a result, the absolute value of the imaginary part of the impedance in the arc approaches 0. When the value of the imaginary part is −25Ω or more and −0.01Ω or less, the resistance of the electrode is small, and it is desirable that the resistance is low when the metal oxide dispersion is processed as a solar cell, and −15Ω or more and −0.01Ω or less. It is more preferable that the battery is made from -9Ω or more and −0.01Ω or less, and a battery made using the dispersion liquid has very high performance and is preferable.

金属酸化物分散物の塗布方法
このようにして作製された金属酸化物分散物は、導電性樹脂基板上に前処理を行うことなく直接塗布することも可能であるが、基板と金属酸化物微粒子層との密着性の向上のため、基板への紫外線照射、オゾン洗浄、界面活性剤処理、電気分解酸化処理、アンダーコート層の形成、及びこれらの組み合わせによる処理を行ってもよい。これらの処理を行うことによって、導電性樹脂基板上に金属酸化物分散物を塗布する際に、その濡れ性を向上させることが可能である。これにより、密着性を向上させ、膜強度を高めることが可能であることと同時に、金属酸化物粒子と基板との密着性を高め、その電子伝導性を良好なものとすることが可能である。
Method of applying metal oxide dispersion The metal oxide dispersion produced in this way can be applied directly to a conductive resin substrate without pretreatment. In order to improve adhesion to the layer, the substrate may be irradiated with ultraviolet rays, ozone washed, surfactant treatment, electrolytic oxidation treatment, formation of an undercoat layer, or a combination thereof. By performing these treatments, it is possible to improve the wettability when applying the metal oxide dispersion on the conductive resin substrate. As a result, it is possible to improve the adhesion and increase the film strength, and at the same time, it is possible to improve the adhesion between the metal oxide particles and the substrate and to improve the electron conductivity. .

紫外線照射を行うための光源としては、高圧水銀灯、ブラックライト、低圧水銀灯、殺菌灯、蛍光灯などが挙げられるが、ITO等の導電性樹脂基板上半導体の光触媒作用を利用して金属酸化物分散物と基材の親和性を向上させるためには波長250nm付近の紫外線を発する低圧水銀灯、殺虫灯などが特に好ましい。   Examples of light sources for performing ultraviolet irradiation include high pressure mercury lamps, black lights, low pressure mercury lamps, germicidal lamps, and fluorescent lamps. Metal oxide dispersion is performed using the photocatalytic action of semiconductors on conductive resin substrates such as ITO. In order to improve the affinity between the product and the substrate, a low-pressure mercury lamp, an insecticidal lamp or the like that emits ultraviolet rays having a wavelength of around 250 nm is particularly preferable.

オゾン洗浄装置を用いると、樹脂表面に酸化物の官能基を付与したり、半導体表面に残存している有機物の分解及び除去を効率的に行うことができる。オゾン洗浄装置としては、強力な紫外線の照射下などで、半導体基板、光学部品、ディスプレイ、などの洗浄を行う大気圧型、タイル、外壁、水まわり等の洗浄に用いる加圧型の市販のものを用いることが可能である。   When an ozone cleaning apparatus is used, an oxide functional group can be imparted to the resin surface, and organic substances remaining on the semiconductor surface can be efficiently decomposed and removed. The ozone cleaning device is an atmospheric pressure type that cleans semiconductor substrates, optical components, displays, etc. under strong ultraviolet irradiation, etc., and a pressure-type commercial device that is used for cleaning tiles, outer walls, water, etc. It is possible to use.

コロナ放電表面処理を用いると、樹脂表面層に極性基を持たせることが可能であり、接着性、コーティング性を高めることができる。ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン等、表面官能基が乏しい樹脂の表面改質用途の市販の装置を用いることが可能である。   When the corona discharge surface treatment is used, the resin surface layer can be provided with a polar group, and adhesion and coating properties can be improved. It is possible to use a commercially available apparatus for surface modification of a resin having a poor surface functional group such as polyester, polypropylene, or polyethylene.

界面活性剤としては縮合リン酸塩、リグニンスルホン酸塩、カルボキシメチルセルローズ、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物、ポリアクリル酸塩、アクリル酸−マレイン酸塩コポリマー、オレフィン−マレイン酸塩コポリマー、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、非イオン性界面活性剤などが用いられる。好ましくはポリアクリル酸系の界面活性剤及びポリオキシエチレンアルキルエーテルがよい。   Surfactants include condensed phosphate, lignin sulfonate, carboxymethyl cellulose, naphthalene sulfonate formalin condensate, polyacrylate, acrylic acid-maleate copolymer, olefin-maleate copolymer, alkyl diphenyl ether disulfone. Acid salts, nonionic surfactants and the like are used. Polyacrylic acid surfactants and polyoxyethylene alkyl ethers are preferred.

導電性樹脂基板をアノードとして、非常に薄い酸を電解液として用い、電気分解酸化を行うことにより、親溶剤性を高めることができる。溶剤の濡れ性が高まる機構は定かではないが、半導体(例えばITO)近傍に電圧がかかり、その周辺の樹脂表面が酸化されることによって、オゾン照射や、コロナ放電と同様な効果が表れるのではないかと推定される。例えば、1mmol/Lの硫酸水溶液を電解液、導電性樹脂に対して充分に比表面積が大きな対極を用いて、導電性樹脂と対極との間の電極間距離を5cm程度、電極間電圧を100Vとし、導電性樹脂基板を直流で電解酸化を行うなどの手法が上げられる。   By using a conductive resin substrate as an anode and using a very thin acid as an electrolytic solution and performing electrolytic oxidation, the solvophilicity can be enhanced. The mechanism that increases the wettability of the solvent is not clear, but voltage is applied in the vicinity of the semiconductor (for example, ITO) and the surface of the surrounding resin is oxidized, so that the same effects as ozone irradiation and corona discharge can be obtained. It is estimated that there is not. For example, a 1 mmol / L sulfuric acid aqueous solution is used as an electrolyte and a counter electrode having a sufficiently large specific surface area with respect to the conductive resin, the distance between the electrodes between the conductive resin and the counter electrode is about 5 cm, and the voltage between the electrodes is 100 V. And a technique such as electrolytic oxidation of the conductive resin substrate with direct current can be raised.

金属酸化物分散物を電極に塗布する際には、導電性樹脂電極上に、アンダーコート層として、さらに一層の金属酸化物微粒子を含有する層をもうけてもよい。アンダーコート層の厚みは1nmから2μmが好ましい。1nm以下ではアンダーコート層としての金属酸化物微粒子層として充分な効果が出ず、2μm以上であると折り曲げ強度などの問題が生じる。特に10nm以上に金属酸化物を成膜すると、樹脂と比較して各溶剤との親和性が良好なアンダーコートとしての金属酸化物の特性によって、その上に形成される電極用の金属酸化物分散物と、樹脂との密着性を充分にすることが可能である。   When applying the metal oxide dispersion to the electrode, a layer containing further one layer of metal oxide fine particles may be provided as an undercoat layer on the conductive resin electrode. The thickness of the undercoat layer is preferably 1 nm to 2 μm. If it is 1 nm or less, a sufficient effect as a metal oxide fine particle layer as an undercoat layer cannot be obtained, and if it is 2 μm or more, problems such as bending strength occur. In particular, when a metal oxide film is formed to a thickness of 10 nm or more, the metal oxide dispersion for the electrode formed on the metal oxide as an undercoat has better affinity with each solvent than the resin. It is possible to ensure sufficient adhesion between the product and the resin.

アンダーコート層の形成にはスパッタリング、蒸着、コーティング液の使用などの手法が挙げられるが、この中でも特殊な機材を必要とせず、小規模の実験室レベルから、工業レベルでの生産まで適用が可能なコーティング液の利用が好ましい。   The undercoat layer can be formed by sputtering, vapor deposition, coating solution, etc., but no special equipment is required, and it can be applied from small laboratory level to industrial level production. It is preferable to use a coating solution that is suitable.

コーティング液としては、二酸化チタン微粒子を含有するものが好ましい。二酸化チタン微粒子は、毒性・環境負荷が小さいこと、光触媒用の光透過性の高い微粒子が比較的容易に入手可能なこと、このため、数nm〜数μm程度の膜を作成することが可能であること、色素側から導電性樹脂電極への電子の経路を阻害しないこと、各種溶剤への分散が優れていることなどがその理由として挙げられる。   A coating liquid containing titanium dioxide fine particles is preferable. Titanium dioxide fine particles have low toxicity and environmental load, and high light-transmitting fine particles for photocatalysts can be obtained relatively easily. Therefore, it is possible to create a film of several nm to several μm. The reason for this is that the electron path from the dye side to the conductive resin electrode is not obstructed and that the dispersion in various solvents is excellent.

二酸化チタンの中でも、先述の粒子群Dのような粒子径を持つ二酸化チタンが上記アンダーコート層用コーティング液の組成として好ましい。さらに、より透明性が高く、且つ金属酸化物分散物との親和性が高い膜が要求される場合には、粒子Dの中でも前述の分散性、水系、有機溶媒との親和性が良好なブルッカイト結晶型及びアナターゼ結晶型二酸化チタンが好ましい。   Among the titanium dioxides, titanium dioxide having a particle diameter as in the particle group D described above is preferable as the composition of the coating liquid for the undercoat layer. Furthermore, when a film having higher transparency and a high affinity with the metal oxide dispersion is required, among the particles D, brookite having a good affinity with the aforementioned dispersibility, aqueous system, and organic solvent. Crystalline and anatase crystalline titanium dioxide are preferred.

アンダーコート層作成用のコーティング液は、先に記した無機系結着剤を含んでいることが好ましい。無機系結着剤の中でも、二酸化チタンの分散性を阻害しないジルコニウム化合物を含有するコーティング液を用いると、特に強度が高く、透明性が高く、比較的低温で成膜可能なアンダーコート層を作成することが可能である。   The coating liquid for creating the undercoat layer preferably contains the inorganic binder described above. Among inorganic binders, using a coating solution containing a zirconium compound that does not inhibit the dispersibility of titanium dioxide creates an undercoat layer that is particularly strong, highly transparent, and can be formed at a relatively low temperature. Is possible.

また、アンダーコート層作成用のコーティング液は有機溶剤を含んでいることが好ましい。有機溶剤を特に40質量%以上含有するとコーティング液の表面エネルギーを小さくすることが可能であり、導電性樹脂上で液をはじかず、ムラの無い、密着性の高いアンダーコート層を作成することが可能である。   Moreover, it is preferable that the coating liquid for undercoat layer preparation contains the organic solvent. When the organic solvent is contained in an amount of 40% by mass or more, it is possible to reduce the surface energy of the coating liquid, and it is possible to form an undercoat layer having high adhesion without causing the liquid to repel on the conductive resin. Is possible.

このようにして形成されたアンダーコート層は、親水性、親溶剤性が高いため、その上に直接無処理で、電極作成用金属酸化物分散物を塗布することが可能であるが、特にアンダーコート層上での濡れ性を向上させるために、紫外線などを照射することを妨げない。この際に用いられる光源としては、太陽光、ブラックライト、蛍光灯などがあげられるが、導電性樹脂電極の親溶剤性を高めるため直接照射した光と比較すると、より長波長の光である波長350nm〜400nmで充分に親溶剤性が高まるため、紫外線照射を行う場合においても、工業上優位である。   Since the undercoat layer formed in this way has high hydrophilicity and solvophilicity, it is possible to apply the metal oxide dispersion for electrode preparation directly onto the undercoat layer without any treatment. In order to improve wettability on the coat layer, irradiation with ultraviolet rays or the like is not hindered. The light source used at this time includes sunlight, black light, fluorescent lamps, etc., but has a wavelength that is longer than that of light directly irradiated to improve the solvophilicity of the conductive resin electrode. Since the solvophilicity is sufficiently increased at 350 nm to 400 nm, it is industrially advantageous even when ultraviolet irradiation is performed.

本発明において、電極作成用金属酸化物分散物に、塗工直前に超音波照射を行ってもよい。金属酸化物分散物は、合成当初は分散状態が良好であるが、経時とともに凝集が進行するものもある。粗粒が存在することによって、膜強度の低下や、色素の吸着能力の低下、また、電解質の拡散を阻害することがある。超音波を照射することによって、導電性樹脂上への塗工性を向上、電極としての性能の低下を防ぐことができる。超音波を照射する手法としては、ガラス、樹脂等の容器に電極作成用金属酸化物分散物をいれ、外部より卓上型、あるいは工業用ユニット式の超音波分散機を用いて超音波照射を行ったり、投げ込み型の超音波発信子を用いてもよい。また周波数として100kHz、40kHz、28kHzのものあるいはこれらの組み合わせで用いてもよい。   In the present invention, the metal oxide dispersion for electrode preparation may be irradiated with ultrasonic waves immediately before coating. Metal oxide dispersions are well dispersed at the beginning of synthesis, but some of the metal oxide dispersions progress with aggregation. The presence of the coarse particles may inhibit the film strength, the dye adsorption capacity, and the electrolyte diffusion. By irradiating with ultrasonic waves, the coating property on the conductive resin can be improved and the performance as an electrode can be prevented from being lowered. As a method of irradiating with ultrasonic waves, put a metal oxide dispersion for electrode preparation into a container such as glass or resin, and perform ultrasonic irradiation from the outside using a desktop type or industrial unit type ultrasonic disperser. Alternatively, a throw-in type ultrasonic transmitter may be used. Further, the frequency may be 100 kHz, 40 kHz, 28 kHz, or a combination thereof.

光電変換効率向上させる手段として、増感色素の光吸収効率を高める目的で、金属酸化物膜中に光散乱材を混在させるという方法が広く用いられている。この場合、金属酸化物膜内に光散乱を促進するという目的で可視光波長の半分前後、つまり、粒子郡Aとして先に記した150nm〜1μmの粒径を有する粒子からなる光散乱材を分散させた光活性電極を用いる。この光活性電極を用いて作製した色素電極では、入射光が光散乱材を介して複数回屈折するために、入射光が金属酸化物内を進む見かけ上の距離が大きくなる結果、光が増感色素に吸収される割合が高くなる。ここで光散乱促進に用いられる粒子は、通常、金属酸化物と同種のものが用いられる。   As a means for improving the photoelectric conversion efficiency, a method of mixing a light scattering material in a metal oxide film is widely used for the purpose of increasing the light absorption efficiency of the sensitizing dye. In this case, for the purpose of promoting light scattering in the metal oxide film, the light scattering material composed of particles having a particle diameter of 150 nm to 1 μm as described above as the particle group A is dispersed. A photoactive electrode is used. In the dye electrode fabricated using this photoactive electrode, the incident light is refracted multiple times through the light scattering material, so that the apparent distance that the incident light travels in the metal oxide increases, resulting in an increase in light. The proportion absorbed by the dye is increased. Here, the particles used for promoting light scattering are usually the same type as the metal oxide.

この手法は、金属酸化物分散物に、粒子郡Aを配合し、従来と同様な塗布法を行えばよいという工程上の利便性がある反面、この方法で得られた色素電極では、入射光の一部が、色素電極のシート状電極との界面付近で反射するために、増感色素に吸収されずに色素電極の外へと逃げる結果、入射光を完全に吸収した場合の光電変換効率と比較して、実際に達成できる光電変換効率が低いという問題がある。この問題を解決するためには、色素電極中の光散乱材の金属酸化物に対する割合を入射光側、つまり、導電性樹脂基板に近い部分では少なくし、ここから対極に近づくにつれて光散乱材の量を多くした光活性電極を用いる必要がある。この場合、光活性電極中の光散乱材の割合が、導電性樹脂基板側から対極側にかけて増加するように構成された2層以上の層からなるいわゆる多層型、あるいは連続的に組成が変化する傾斜型の光活性電極がより有効と考えられる。   This method is convenient in terms of the process of blending the particle group A into the metal oxide dispersion and performing the same coating method as in the past, but with the dye electrode obtained by this method, the incident light Since some of the light is reflected near the interface between the dye electrode and the sheet electrode, it escapes out of the dye electrode without being absorbed by the sensitizing dye, resulting in photoelectric conversion efficiency when incident light is completely absorbed There is a problem that the photoelectric conversion efficiency that can actually be achieved is low. In order to solve this problem, the ratio of the light scattering material in the dye electrode to the metal oxide is reduced on the incident light side, that is, in the portion close to the conductive resin substrate. It is necessary to use an increased amount of photoactive electrode. In this case, the ratio of the light scattering material in the photoactive electrode is a so-called multilayer type composed of two or more layers configured to increase from the conductive resin substrate side to the counter electrode side, or the composition changes continuously. A tilted photoactive electrode is considered more effective.

さらに、光活性電極を多層型あるいは傾斜型にする別の目的として、色素電極内の電解液の拡散を促進することもある。つまり、導電性樹脂基板近傍の金属酸化物膜は、密にすることで色素担持量を大きくして光吸収効率を高める一方、光がほとんどとどかない対極に近い側の金属酸化物は、電解質の移動がスムーズに進行するように疎になるようにすることで、光を有効に吸収しつつ、電解質が効率的に色素電極と対極間を行きさせることで、色素増感型太陽電池の効率を高めることができる。   Furthermore, as another object of making the photoactive electrode multilayer or inclined, diffusion of the electrolyte solution in the dye electrode may be promoted. In other words, the metal oxide film in the vicinity of the conductive resin substrate increases the amount of dye supported by increasing the density, thereby improving the light absorption efficiency, while the metal oxide on the side close to the counter electrode, where light hardly stops, By making it sparse so that the movement proceeds smoothly, the electrolyte efficiently passes between the dye electrode and the counter electrode while effectively absorbing light, thereby improving the efficiency of the dye-sensitized solar cell. Can be increased.

導電性樹脂基板の上に形成される金属酸化物膜の厚さは、0.1〜100μmが好ましく、1〜40μmがより好ましく、2〜10μmがさらに好ましい。ここでいう導電性樹脂基板とは電気抵抗が2000Ω/□(スクエアー)以下を有し、且つ可視光に対する光透過性が30%以上のものであれば使用可能である。具体的には、導電体としてインジウム酸化スズ(ITO)、酸化亜鉛、フッ素ドープ型酸化スズ(FTO)などを表面に有するPETあるいはPEN等の樹脂が好ましい。   The thickness of the metal oxide film formed on the conductive resin substrate is preferably 0.1 to 100 μm, more preferably 1 to 40 μm, and further preferably 2 to 10 μm. Here, the conductive resin substrate can be used as long as it has an electrical resistance of 2000Ω / □ (square) or less and a light transmittance of 30% or more with respect to visible light. Specifically, a resin such as PET or PEN having indium tin oxide (ITO), zinc oxide, fluorine-doped tin oxide (FTO) or the like as a conductor is preferable.

金属酸化物電極の作成方法としては、前記導電性樹脂上に、スプレーコート、スピンコート、ドクターブレード、フローコート、ロールコートなどで塗工し、乾燥により溶剤を除去するという手法が上げられる。スピンコート、フローコートによって得られた電極は、緻密であり、透視性に優れ、セル全体を透視型にすることが可能となる。しかしながら膜厚をあげ、電極内に入射光を十分回収するためには、塗布回数を多くし、光活物質である色素を充分量電極内に吸着する必要があるため、この手法においては生産性が低下する。これに対して、スプレーコート、ドクターブレード、ロールコートは工業的に用いることが可能であり、中でもスプレーコートはコートしながら連続的に乾燥させることが可能であり膜厚のコントロールも、塗布時間や時間あたり噴霧量で調節可能であるため、好ましい。   As a method for producing the metal oxide electrode, there is a method in which the conductive resin is coated by spray coating, spin coating, doctor blade, flow coating, roll coating or the like, and the solvent is removed by drying. Electrodes obtained by spin coating and flow coating are dense, excellent in transparency, and can make the entire cell transparent. However, in order to increase the film thickness and sufficiently collect incident light in the electrode, it is necessary to increase the number of coatings and adsorb a sufficient amount of the dye as the photoactive material in the electrode. Decreases. In contrast, spray coating, doctor blades, and roll coating can be used industrially. Among them, spray coating can be continuously dried while coating, and film thickness can be controlled by applying time, This is preferable because it can be adjusted by the spray amount per hour.

金属酸化物分散物から成形された電極を構成要素とする太陽電池とその用途
金属酸化物電極表面に増感色素を担持して得られる色素電極の金属酸化物膜面と、触媒作用と導電性とを有する対極の電気伝導性を有する面とを対向させ、且つ前記色素電極と対極の間に電解液を充填した構造からなる色素増感型太陽電池についてのものである。
Solar cell comprising electrode molded from metal oxide dispersion and its use Metal oxide film surface of dye electrode obtained by supporting sensitizing dye on metal oxide electrode surface, catalytic action and conductivity The surface of the counter electrode having electrical conductivity is opposed to each other, and the dye-sensitized solar cell has a structure in which an electrolytic solution is filled between the dye electrode and the counter electrode.

ここで金属酸化物表面に担持する増感色素としては、色素増感型太陽電池に用いられる色素が広く使用できる。具体的には、ルテニウムビピリジウム錯体、キサンテン系色素、メロシアニン色素、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体などである。光活性電極上に増感色素を担持する方法は一般的に用いられるもので、増感色素をアルコールに溶解させた溶液に光活性電極を浸すことで行う。ここでいう対極とは電気抵抗が2000Ω/□以下のもので、且つ触媒作用を有する材料であれば、透明であっても不透明であっても制限なく使用できる。ここでいう触媒作用とは光活性電極上で酸化された電解質が対極上において小さな過電圧において還元するように作用するものである。具体的には、白金、ルテニウム、グラファイト、カーボンブラックがこの機能を有する。従って、対極の電解層に接する部分に、これらの成分のいずれかあるいは複数が存在することが必要である。   Here, as a sensitizing dye carried on the surface of the metal oxide, a dye used in a dye-sensitized solar cell can be widely used. Specific examples include ruthenium bipyridinium complexes, xanthene dyes, merocyanine dyes, porphyrin derivatives, and phthalocyanine derivatives. A method of supporting a sensitizing dye on the photoactive electrode is generally used, and is performed by immersing the photoactive electrode in a solution in which the sensitizing dye is dissolved in alcohol. The counter electrode here has an electric resistance of 2000 Ω / □ or less and can be used without limitation as long as it is a transparent or opaque material as long as it has a catalytic action. The catalytic action here means that the electrolyte oxidized on the photoactive electrode is reduced on the counter electrode at a small overvoltage. Specifically, platinum, ruthenium, graphite, and carbon black have this function. Therefore, it is necessary that one or more of these components be present in the part in contact with the electrolytic layer of the counter electrode.

対極の例を挙げると、炭素繊維、気相法炭素繊維、カーボンナノチューブ、VGCF(登録商標)、黒鉛粉末、カーボンブラック、グラファイトをポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ポリフッ化プロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ポリフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化エチレン、スチレン−ブタジエンゴム等で練り合わせた後にシート状に成形したもの、あるいは、ルテニウムメッシュ、白金板、白金繊維、白金を表面に担持した電極などがある。白金を表面に担持する方法としては、一般的に用いられる白金めっき浴を用いる電解めっき法、無電解めっき法等の電気化学的手法、混合法、蒸着法、スパッタ法、反応化学的手法等一般的に用いられる手法が挙げられる。また、白金、ルテニウム等の貴金属を付与する基材が、ITOや二酸化チタン等のように光触媒能を持つ半導体であった場合、基材上に該貴金属をイオン、又は錯イオンとして含有する溶液を塗布し、その光触媒が励起する波長の光を照射する事によって、光触媒還元作用により、対極電極基材上に電解質の酸化還元に対して触媒能を持つ貴金属を付与することができる。   Examples of the counter electrode are carbon fiber, vapor grown carbon fiber, carbon nanotube, VGCF (registered trademark), graphite powder, carbon black, graphite, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-polyfluorinated propylene copolymer, tetra Fluoroethylene-polyfluoroalkyl vinyl ether copolymer, polyvinylidene fluoride, polyfluorinated ethylene, styrene-butadiene rubber, etc., and then molded into a sheet shape, or ruthenium mesh, platinum plate, platinum fiber, platinum on the surface There are supported electrodes. Methods for supporting platinum on the surface include electrochemical methods such as electroplating and electroless plating using a commonly used platinum plating bath, mixing methods, vapor deposition methods, sputtering methods, reactive chemical methods, etc. The technique used for it is mentioned. In addition, when the base material to which a noble metal such as platinum or ruthenium is provided is a semiconductor having a photocatalytic activity such as ITO or titanium dioxide, a solution containing the noble metal as an ion or complex ion on the base material. By applying and irradiating light having a wavelength that the photocatalyst excites, a noble metal having catalytic ability for the oxidation / reduction of the electrolyte can be provided on the counter electrode base material by the photocatalytic reduction action.

電解層に用いる電解液としては、通常の色素増感型太陽電池に使用可能なものであれば特に制限はない。具体的には、ヨウ化テトラブチルアンモニウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化メチルエチルイミダゾリウム、ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム及びヨウ素の中から選ばれる少なくとも一つの電解質を、非プロトン性極性溶媒、例えば、アセトニトリル、エチレンカーボネート、メトキシプロピオニトリル、ジメトキシエタン、プロピレンカーボネートに溶解したものが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as electrolyte solution used for an electrolysis layer, if it can be used for a normal dye-sensitized solar cell. Specifically, at least one electrolyte selected from tetrabutylammonium iodide, lithium iodide, methylethylimidazolium iodide, dimethylpropylimidazolium iodide and iodine is used as an aprotic polar solvent such as acetonitrile. , Ethylene carbonate, methoxypropionitrile, dimethoxyethane, and propylene carbonate.

また、電解質を溶解させる溶媒としては、常温溶融塩、例えば、エチルメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、ジメチルプロピルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、ヨウ化エチルメチルイミダゾリウムーヨウ化アルミニウム混合系、ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウムーヨウ化アルミニウム混合系、エチルメチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、ジメチルプロピルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート等に挙げられるような、カチオンがエチルメチルイミダゾリウム、ジメチルプロピルイミダゾリウム、ブチルメチルイミダゾリウム、ヘキシルメチルイミダゾリウム、オクチルメチルイミダゾリウム、デシルメチルイミダゾリウム、ドデシルメチルイミダゾリウム、テトラデシルメチルイミダゾリウム、ヘキサデシルメチルイミダゾリウム、オクタデシルメチルイミダゾリウム、ジメチルエチルイミダゾリウム、ジメチルブチルイミダゾリウム、ジメチルヘキシルイミダゾリウム等であり、アニオンがヨウ素に代表されるハロゲン、四フッ化ホウ素、六フッ化リン、上記で示されるようなカチオンとアニオンの塩、又はこれらの混合物である、常温溶融塩単独又は、溶融塩と非プロトン極性溶媒との混合物を、電解質を溶かす溶媒として用いてもよい。   Solvents for dissolving the electrolyte include ordinary temperature molten salts such as ethyl methyl imidazolium tetrafluoroborate, dimethylpropyl imidazolium tetrafluoroborate, ethyl iodide methyl imidazolium-aluminum iodide mixed system, dimethyl propyl imidazole iodide. Lithium-aluminum iodide mixed system, ethyl methyl imidazolium trifluoromethanesulfonate, dimethylpropylimidazolium trifluoromethanesulfonate, etc. Lithium, octylmethylimidazolium, decylmethylimidazolium, dodecylmethylimidazolium, tetradecylmethylimidazole Lithium, hexadecylmethylimidazolium, octadecylmethylimidazolium, dimethylethylimidazolium, dimethylbutylimidazolium, dimethylhexylimidazolium, and the like, halogens represented by iodine, boron tetrafluoride, phosphorus hexafluoride, A cation and anion salt as shown above, or a mixture thereof, that is, a normal temperature molten salt alone or a mixture of a molten salt and an aprotic polar solvent may be used as a solvent for dissolving the electrolyte.

本発明の好ましい実施態様における金属酸化物分散物から成形された電極を構成要素とする色素増感型太陽電池は、光、熱、音響等の発生、運動、表示などの機能を有する物品に備えることで、太陽光、室内光、蛍光灯、白熱電球などの照明用電灯のみならずその他各種の光源からの光が照射される環境下において、その機能のための電力源として利用することができる。例えばLEDなども採用可能である。   A dye-sensitized solar cell comprising an electrode molded from a metal oxide dispersion according to a preferred embodiment of the present invention as a constituent element is provided for an article having functions such as generation of light, heat, and sound, movement, and display. Thus, it can be used as a power source for its function in an environment where light from various other light sources as well as lighting lights such as sunlight, indoor light, fluorescent lamps and incandescent lamps is irradiated. . For example, an LED or the like can be used.

また、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池や、各種ケミカルキャパシタや、電気2重層キャパシタなどの公知の充電デバイスと組み合わせた複合充電素子、ペルチェ素子と組み合わせた複合冷却素子、有機ELや液晶などの表示素子と組み合わせた複合表示素子などとして利用することができる。また、ポリマー電池との複合素子とすることもできる。そのポリマー電池とは、少なくとも、化合物の酸化還元反応に伴う電子授受を電気エネルギーとして取り出す電極と、電解液又は固体電解質又はゲル電解質を有するポリマー電池である。ここで前記電極を構成する正極及び負極の活物質が、前記酸化還元反応に伴う電子授受にプロトンの結合・脱離が関与し得る、窒素原子を有するπ共役高分子又は/及びキノン系化合物であり、前記電解液又は固体電解質又はゲル電解質が、プロトンを含み、正極及び負極の活物質の酸化還元反応に伴う電子授受が、前記窒素原子に結合又は配位しているプロトンあるいは生成したヒドロキシル基のプロトンの結合・脱離にのみ関与して行われるように、前記電解液又は固体電解質もしくはゲル電解質のプロトン濃度が設定され動作電圧が制御されていることを特徴とする、ポリマー電池である。   Also, lithium-ion batteries, nickel-metal hydride batteries, lead-acid batteries, various chemical capacitors, composite charging elements combined with known charging devices such as electric double layer capacitors, composite cooling elements combined with Peltier elements, organic EL, liquid crystal, etc. It can be used as a composite display element combined with this display element. Moreover, it can also be set as a composite element with a polymer battery. The polymer battery is a polymer battery having at least an electrode that takes out electron exchange accompanying the oxidation-reduction reaction of a compound as electric energy, and an electrolytic solution, a solid electrolyte, or a gel electrolyte. Here, the active material of the positive electrode and the negative electrode constituting the electrode is a π-conjugated polymer having a nitrogen atom and / or a quinone compound, which can involve proton coupling / desorption in the electron transfer accompanying the redox reaction. The electrolyte solution or solid electrolyte or gel electrolyte contains protons, and the electron transfer associated with the redox reaction of the active material of the positive electrode and the negative electrode is bonded to or coordinated with the nitrogen atom or the generated hydroxyl group The polymer battery is characterized in that the operating voltage is controlled by setting the proton concentration of the electrolyte solution, solid electrolyte or gel electrolyte so as to be involved only in the binding and desorption of protons.

特に、色素増感型太陽電池の電極基板に樹脂を採用し、前記の組み合わせる素子や部品もフレキシブルな基材をベースにすれば、得られる複合素子もフレキシブルにすることができる。   In particular, if a resin is employed for the electrode substrate of the dye-sensitized solar cell and the above-described combined elements and components are based on a flexible base material, the resulting composite element can be made flexible.

そのような色素増感型太陽電池やその複合素子を利用した物品の例としては、例えば、建材、照明器具、意匠性窓ガラス、機械、車両、ガラス製品、家電製品、農業資材、電子機器、携帯電話、美容器具、携帯情報端末、PDA(Personal Degital Assistance)、工具、食器、風呂用品、トイレ用品、家具、衣類、布製品、繊維、革製品、紙製品、樹脂製品、スポーツ用品、布団、容器、眼鏡、看板、配管、配線、金具、衛生資材、自動車用品、文房具、ワッペン、帽子、鞄、靴、傘、ブラインド、バルーン、配管、配線、金具、照明、LED、信号機、街灯、玩具、道路標識、装飾品、交通信号機、掲示板、アウトドア用品(例えばテント、クーラーボックス)、造花、オブジェ、心臓ペースメーカー用電源、ペルチェ素子を備えた加熱器や冷却器用の電源などが、発電、充電、発光、発熱、音響の発生、運動、表示の機能を有する物品として挙げることができる。 Examples of articles using such dye-sensitized solar cells and composite elements thereof include, for example, building materials, lighting fixtures, design window glass, machines, vehicles, glass products, home appliances, agricultural materials, electronic equipment, Mobile phone, beauty equipment, personal digital assistant, PDA (Personal Digital Assistance), tools, tableware, bath products, toilet products, furniture, clothing, fabric products, textiles, leather products, paper products, resin products, sporting goods, futons, containers , Glasses, signboards, piping, wiring, metal fittings, sanitary materials, automotive supplies, stationery, emblems, hats, bags, shoes, umbrellas, blinds, balloons, piping, wiring, metal fittings, lighting, LEDs, traffic lights, street lights, toys, roads labels, ornaments, traffic lights, bulletin board, outdoor products (for example a tent, cooler box), artificial flowers, objects, power supply for the heart pacemaker, And power of the heater and cooler having a Peltier element, power generation, charging, light emission, heat generation, generation of acoustic, motion, may be mentioned as an article having a function of displaying.

また、前記色素増感型太陽電池やその複合素子の製造工程を構成する部材を揃えて、学習教材セットやDIYセットとすることもできる。   Moreover, it is possible to prepare a learning material set or a DIY set by arranging the members constituting the manufacturing process of the dye-sensitized solar cell and its composite element.

以下、実施例及び比較例にて具体的に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。   Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate concretely, this invention is not limited to these at all.

〈接触角試験〉
透明導電性樹脂基板(トービ(株)製、OTEC―110 125μm厚)又はFTOガラス導電性電極(A110U80、旭硝子(株)製)に対して、各種金属酸化物分散物を滴下し、接触角測定器(共和界面科学(株)製 CA−D)を用いて液滴接触角の測定を行った。
<Contact angle test>
Various metal oxide dispersions are dropped onto a transparent conductive resin substrate (Tobe Co., Ltd., OTEC-110 125 μm thickness) or FTO glass conductive electrode (A110U80, Asahi Glass Co., Ltd.), and contact angle measurement is performed. The droplet contact angle was measured using a vessel (CA-D, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).

〈色素溶液調製〉
アセトニトリル(関東化学(株)製、試薬特級)50容量%、エタノール(関東化学(株)製、試薬特級)50容量%の混合溶媒に、3mmol/Lのルテニウム錯体色素(Ru(dcbpy)(NCS)小島化学薬品(株)製)を溶解させた。
<Dye solution preparation>
In a mixed solvent of 50% by volume of acetonitrile (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., reagent special grade) and 50% by volume of ethanol (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., reagent special grade), 3 mmol / L ruthenium complex dye (Ru (dcbpy) 2 ( NCS) 2 Kojima Chemical Co., Ltd.) was dissolved.

〈電解液の調製〉
アセトニトリルに、0.1mol/リットルのヨウ化リチウム(キシダ化学(株)製、純度97%)、0.05mol/リットルのヨウ素(関東化学(株)製、試薬特級)、0.5mol/リットルのテトラブチルアンモニウムヨウ素塩(Acros Organics製、純度98%)を溶解させた。
<Preparation of electrolyte>
To acetonitrile, 0.1 mol / liter lithium iodide (Kishida Chemical Co., Ltd., purity 97%), 0.05 mol / liter iodine (Kanto Chemical Co., Ltd., reagent special grade), 0.5 mol / liter Tetrabutylammonium iodine salt (Acros Organics, purity 98%) was dissolved.

〈光電変換効率測定法〉
作製した色素増感型太陽電池に、光源としてキセノンランプ(ウシオ電機(株)製、UXL−150D−S)を使用し、100mW/cm2の光線を照射した。この時の最大光電変換効率をポテンショスタット(北斗電工(株)製、HAB151)を使用して測定した。
<Photoelectric conversion efficiency measurement method>
The prepared dye-sensitized solar cell was irradiated with a light of 100 mW / cm 2 using a xenon lamp (manufactured by Ushio Electric Co., Ltd., UXL-150DS) as a light source. The maximum photoelectric conversion efficiency at this time was measured using a potentiostat (manufactured by Hokuto Denko Corporation, HAB151).

〈液相法二酸化チタン粒子の合成〉
蒸留水9.1Lを還流冷却器付きの反応槽に装入し、95℃に加温してそれを維持した。攪拌速度を約200rpmに保ちながら、ここに四塩化チタン水溶液(Ti含有量16.5質量%、比重1.52、住友チタニウム(株)製)水溶液920mLを約100mL/minの速度で反応槽に滴下した。このとき、反応液の温度が下がらないように注意した。この結果、四塩化チタン濃度が0.5moL/L(二酸化チタン換算4質量%)であった。反応槽中では反応液が滴下直後から、白濁し始めたがそのままの温度で保持を続け、滴下終了後さらに昇温し沸点付近の温度(101℃)で60分間維持した。えられたゾルについて限外濾過膜(旭化成(株)製マイクローザACP−1050孔径約6nm)を用いて洗浄液の伝導度が100μS/cmになるまで純水で洗浄を行い、120℃乾燥時における固形分濃度が10質量%になるように濃縮を行った。前述の方法を採用し、レーザードップラー式の粒度分布計で測定したところ、15nmにピークを持つ分布となることがわかった。得られた固形分のBET比表面積をBET比表面積計(Simadzu製FlowSorb2300)を用いて測定したところ220m2/gであった。
<Synthesis of liquid phase titanium dioxide particles>
Distilled water (9.1 L) was charged into a reaction vessel equipped with a reflux condenser and heated to 95 ° C. to maintain it. While maintaining the stirring speed at about 200 rpm, 920 mL of an aqueous solution of titanium tetrachloride (Ti content 16.5% by mass, specific gravity 1.52, manufactured by Sumitomo Titanium Co., Ltd.) was added to the reaction vessel at a rate of about 100 mL / min. It was dripped. At this time, care was taken not to lower the temperature of the reaction solution. As a result, the titanium tetrachloride concentration was 0.5 moL / L (4% by mass in terms of titanium dioxide). In the reaction vessel, the reaction solution started to become cloudy immediately after the dropping, but kept at the same temperature, and after the dropping was finished, the temperature was further raised and maintained at a temperature near the boiling point (101 ° C.) for 60 minutes. The obtained sol was washed with pure water using an ultrafiltration membrane (Microsazer ACP-1050, pore diameter of about 6 nm, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) until the conductivity of the washing liquid reached 100 μS / cm, and when dried at 120 ° C. It concentrated so that solid content concentration might be 10 mass%. When the above-mentioned method was adopted and measured with a laser Doppler type particle size distribution meter, it was found that the distribution had a peak at 15 nm. It was 220 m < 2 > / g when the BET specific surface area of the obtained solid content was measured using the BET specific surface area meter (FlowSorb2300 made from Simadzu).

またこのゾルの乾燥固形分をめのう乳鉢で粉砕し、粉末X線回折の測定を行った。測定装置としてX線回折装置(Rigaku(株)製 Rint Ultima+)を使用した。X線源はCuKα1を使用し、出力は40kV−40mA、発散スリットは1/2°発散縦制限スリットは10mm、散乱スリットは1/2°、受光スリットは0.15mmで測定を行った。スキャンのステップは0.04°、計数時間は25秒とし、FT条件でのX線回折パターンの測定を行った。得られたX線パターンについて、前記したリートベルト解析法を用いて解析すると、ブルッカイト結晶55質量%、アナターゼ結晶40質量%、ルチル結晶5質量%をふくむブルッカイト結晶含有二酸化チタン粉末であった。この粉末のタップ密度Ρは、1.2g/cm3であった。チタニアの真密度ρは4.0g/cm3とし(1)式に基づいて算出すると、この液相法によって得られた粒子のネッキング個数mは2.9個となった。また透過型電子顕微鏡(JEOL製JEM−200CX)で観察したところ、一次粒子径は約7nmであった。 Further, the dried solid content of the sol was pulverized in an agate mortar, and the powder X-ray diffraction was measured. An X-ray diffractometer (Rint Ultimate + manufactured by Rigaku Corporation) was used as a measuring device. The X-ray source was CuKα1, the output was 40 kV-40 mA, the divergence slit was 1/2 ° divergence longitudinal limiting slit was 10 mm, the scattering slit was 1/2 °, and the light receiving slit was 0.15 mm. The scanning step was 0.04 °, the counting time was 25 seconds, and the X-ray diffraction pattern was measured under FT conditions. When the obtained X-ray pattern was analyzed using the Rietveld analysis method described above, it was a brookite crystal-containing titanium dioxide powder containing 55% by mass of brookite crystals, 40% by mass of anatase crystals, and 5% by mass of rutile crystals. The tap density wrinkle of this powder was 1.2 g / cm 3 . When the true density ρ of titania was 4.0 g / cm 3 and calculated based on the formula (1), the number m of necking particles obtained by this liquid phase method was 2.9. When observed with a transmission electron microscope (JEM-200CX manufactured by JEOL), the primary particle size was about 7 nm.

(実施例1):エタノールを含有する分散物
気相法で得られた平均一次粒子径500nmの二酸化チタン(昭和電工(株)製、スーパータイタニア(登録商標)G−2)3g及び平均一次粒子径30nmの二酸化チタン(同、スーパータイタニア(登録商標)F−4)9g、液相法二酸化チタンゾル30g、N−ビニルアセトアミド−アクリル酸ソーダ共重合体(昭和電工(株)製、VIAC GE−195)1%水溶液を2g、水6g、エタノール(純正薬品)50g及び3φジルコニアボール500gを800cm3のポリエチレン容器(φ96×133mm)に入れ、ボールミル((株)アサヒ理化製作所製、AV)にて回転数80rpmで12時間、混合を行い、二酸化チタン分散液を得た。
(Example 1): Dispersion containing ethanol 3 g of titanium dioxide (manufactured by Showa Denko KK, Super Titania (registered trademark) G-2) having an average primary particle diameter of 500 nm obtained by a gas phase method and average primary particles 9 g of titanium dioxide having a diameter of 30 nm (Super Titania (registered trademark) F-4), 30 g of liquid phase titanium dioxide sol, N-vinylacetamide-sodium acrylate copolymer (VIAC GE-195 manufactured by Showa Denko KK) ) 2 g of 1% aqueous solution, 6 g of water, 50 g of ethanol (genuine chemical) and 500 g of 3φ zirconia balls are placed in an 800 cm 3 polyethylene container (φ96 × 133 mm) and rotated by a ball mill (Asahi Rika Seisakusho Co., Ltd., AV). Mixing was performed at several 80 rpm for 12 hours to obtain a titanium dioxide dispersion.

透明導電性樹脂基板(トービ(株)製、OTEC―110 125μm厚)を2枚準備し、一方では上記によって得られた二酸化チタン分散物の接触角試験を行った。もう一方の基板に、塗布面積が5mm正方になるようにマスクをテープで行い、得られた二酸化チタン分散液を塗布した後、100℃で10分間乾燥し、塗布、乾燥を繰り返すことによって導電性樹脂基板上に10〜12μmの二酸化チタン薄膜を形成させた。   Two transparent conductive resin substrates (manufactured by Tobi Co., Ltd., OTEC-110 125 μm thickness) were prepared, and on the other hand, a contact angle test of the titanium dioxide dispersion obtained as described above was performed. The other substrate is masked with a tape so that the coating area is 5 mm square, and the resulting titanium dioxide dispersion is coated, then dried at 100 ° C. for 10 minutes, and repeatedly coated and dried. A 10-12 μm titanium dioxide thin film was formed on the resin substrate.

この二酸化チタン薄膜を色素溶液に20〜25℃で一晩浸漬して色素を吸着させ、色素電極を得た。導電性ガラス基板に白金を担持させた白金対極と色素電極を各々の活性面を30μm間隔で向かい合わせて固定し、その間に電解液を注入して、オープンタイプの色素増感型太陽電池を作製した。この二酸化チタン分散物の接触角と、光電変換効率の結果を表1に示す。   The titanium dioxide thin film was immersed in a dye solution at 20 to 25 ° C. overnight to adsorb the dye to obtain a dye electrode. An open type dye-sensitized solar cell is manufactured by fixing a platinum counter electrode and a dye electrode, each of which carries platinum on a conductive glass substrate, with their active surfaces facing each other at intervals of 30 μm, and injecting an electrolyte between them. did. The contact angle of this titanium dioxide dispersion and the results of photoelectric conversion efficiency are shown in Table 1.

得られた金属酸化物分散物より得られた膜に対して、前述の手法により、インピーダンス測定を行ったところ、図4に示すように20Hzを含む円弧におけるインピーダンス虚数部の最小値が、―2.9Ωとなった。   When impedance measurement was performed on the film obtained from the obtained metal oxide dispersion by the above-described method, the minimum value of the impedance imaginary part in the arc including 20 Hz was −2 as shown in FIG. It became 9Ω.

(実施例2):ブタノールを含有する分散物
エタノール50gに替えて、2−メチル−2−プロパノール40gとエタノール10gの混合溶媒を用いた以外は、実施例1と同様の手法により接触角評価、太陽電池を作成、評価した。ただしこの分散物は粘度が大きく、スキージ法による塗布が可能であった。
(Example 2): Dispersion containing butanol The contact angle was evaluated in the same manner as in Example 1 except that a mixed solvent of 2-methyl-2-propanol 40 g and ethanol 10 g was used instead of ethanol 50 g. A solar cell was created and evaluated. However, this dispersion had a large viscosity and could be applied by a squeegee method.

(実施例3):アクリル酸ソーダ重合体を含有する分散物
N−ビニルアセトアミド−アクリル酸ソーダ共重合体1質量%水溶液に替えて、ポリアクリル酸ナトリウム0.2質量%水溶液を用いた以外は、実施例1と同様の手法により接触角評価、太陽電池を作成、評価した。
(Example 3): Dispersion containing sodium acrylate polymer N-vinylacetamide-sodium acrylate copolymer 1 mass% aqueous solution was used, except that sodium polyacrylate 0.2 mass% aqueous solution was used. The contact angle evaluation and solar cell were made and evaluated by the same method as in Example 1.

(実施例4):ジルコニウム化合物を含有する分散物
N−ビニルアセトアミド−アクリル酸ソーダ共重合体1質量%水溶液2gと水6gに替えて、塩化ヒドロキシジルコニウム20質量%水溶液(日本軽金属(株))8gを用いた以外は、実施例1と同様の手法により接触角評価、太陽電池を作成、評価した。
(Example 4): Dispersion containing zirconium compound N-vinylacetamide-sodium acrylate copolymer 1 mass% aqueous solution 2 g and water 6 g instead of hydroxyzirconium chloride 20 mass% aqueous solution (Nippon Light Metal Co., Ltd.) Except for using 8 g, contact angle evaluation and solar cell were created and evaluated by the same method as in Example 1.

(実施例5):紫外線照射による前処理
5−1:導電性樹脂基板の前処理
透明導電製樹脂基板に、殺菌灯(東芝ライテック(株)製)20型2本を用いて10cmの距離から1時間照射を行った。
(Example 5): Pretreatment by ultraviolet irradiation 5-1: Pretreatment of conductive resin substrate Using two 20 types of germicidal lamps (manufactured by Toshiba Lighting & Technology Corp.) on a transparent conductive resin substrate from a distance of 10 cm Irradiation was performed for 1 hour.

5−2:太陽電池の作成
エタノール50gに替えて、水50gを用いた以外は、実施例1と同様の手法により接触角評価、太陽電池を作成、評価した。
5-2: Creation of Solar Cell Contact angle evaluation and solar cell were created and evaluated in the same manner as in Example 1 except that 50 g of water was used instead of 50 g of ethanol.

(実施例6):オゾン洗浄による前処理
6−1:導電性樹脂基板の前処理としてUV/O3洗浄装置(Samco社 UV−1)を用いることにより。10分間オゾン照射を行った。
(Example 6): Pretreatment by ozone cleaning 6-1: By using a UV / O3 cleaning device (Samco UV-1) as a pretreatment of the conductive resin substrate. Ozone irradiation was performed for 10 minutes.

6−2:太陽電池の作成
エタノール50gに替えて、水50gを用いた以外は、実施例1と同様の手法により接触角評価、太陽電池を作成、評価した。
6-2: Creation of Solar Cell Contact angle evaluation and solar cell were created and evaluated in the same manner as in Example 1 except that 50 g of water was used instead of 50 g of ethanol.

(実施例7):コロナ放電による前処理
7−1:導電性樹脂基板の前処理としてコロナ照射装置(3DT マルチダイン1)を用いることにより。10kVで2cm程度の高さから数秒間、コロナ照射を行った。
(Example 7): Pretreatment by corona discharge 7-1: By using a corona irradiation device (3DT multidyne 1) as pretreatment of the conductive resin substrate. Corona irradiation was performed for several seconds from a height of about 2 cm at 10 kV.

7−2:太陽電池の作成
エタノール50gに替えて、水50gを用いた以外は、実施例1と同様の手法により接触角評価、太陽電池を作成、評価した。
7-2: Creation of solar cell Contact angle evaluation and solar cell were created and evaluated in the same manner as in Example 1 except that 50 g of water was used instead of 50 g of ethanol.

(実施例8):界面活性剤による前処理
8−1:導電性樹脂基板の前処理として、スルホ脂肪酸メチルエステル塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテル類を主成分として含有する界面活性剤E−100(フナコシ labomate)に浸漬し、軽くゆすった後、水で充分すすいだ。
(Example 8): Pretreatment with surfactant 8-1: Surfactant E-100 containing sulfo fatty acid methyl ester salt and polyoxyethylene lauryl ether as main components as pretreatment of conductive resin substrate ( It was immersed in Funakoshi Labamate), lightly rinsed, and then thoroughly rinsed with water.

8−2:太陽電池の作成
エタノール50gに替えて、水50gを用いた以外は、実施例1と同様の手法により接触角評価、太陽電池を作成、評価した。
8-2: Creation of solar cell Contact angle evaluation and solar cell were created and evaluated by the same method as in Example 1 except that 50 g of water was used instead of 50 g of ethanol.

(実施例9):電解酸化による前処理
9−1:導電性樹脂基板の前処理として、基盤を2cm×4cmの長方形にきりとり、このうち2cm×2cmを1mmol/L硫酸水溶液に浸漬し、充分に大面積の炭素電極を対極として用い、電極間距離を5cmとして、直流定電圧発生装置を用いて、電解酸化処理を100Vで、数秒間おこなった。このとき、定電圧発生装置付属の電流計によると、多くとも0.1A以下の電流しか流れていないことを確認した。
(Example 9): Pretreatment by electrolytic oxidation 9-1: As a pretreatment of the conductive resin substrate, the substrate was cut into a 2 cm × 4 cm rectangle, and 2 cm × 2 cm was immersed in a 1 mmol / L sulfuric acid aqueous solution. In addition, a carbon electrode having a large area was used as a counter electrode, the distance between the electrodes was 5 cm, and an electrolytic oxidation treatment was performed at 100 V for several seconds using a DC constant voltage generator. At this time, according to the ammeter attached to the constant voltage generator, it was confirmed that only a current of 0.1 A or less was flowing at most.

9−2:太陽電池の作成
エタノール50gに替えて、水50gを用いた以外は、実施例1と同様の手法により接触角評価、太陽電池を作成、評価した。
9-2: Creation of solar cell Contact angle evaluation and solar cell were created and evaluated in the same manner as in Example 1 except that 50 g of water was used instead of 50 g of ethanol.

(実施例10):アンダーコート層を有する塗布方法
10−1:アンダーコート液の作成
20mLガラスビーカーに、液相法二酸化チタン粒子を含有する固形分10質量%液のゾル2g、塩化ヒドロキシジルコニウム20質量%水溶液0.2g、水0.8g、エタノール7gを順次投入し、攪拌することによってアンダーコート液を得た。
(Example 10): Coating method having an undercoat layer 10-1: Creation of undercoat liquid 2 g of a sol having a solid content of 10% by mass containing liquid phase titanium dioxide particles in a 20 mL glass beaker, hydroxyzirconium chloride 20 An undercoat solution was obtained by sequentially adding 0.2 g of a mass% aqueous solution, 0.8 g of water, and 7 g of ethanol, followed by stirring.

10−2:アンダーコート層の形成
10−1で作成したコーティング液を、フローコートにより導電性樹脂の導電面に塗布し、常温乾燥後、100℃で10分間硬化を行った。アンダーコート層に対し、ブラックライト20型(東芝ライテック製)を用いて5cmの距離から5分間紫外線照射を行った。
10-2: Formation of undercoat layer The coating liquid prepared in 10-1 was applied to the conductive surface of the conductive resin by flow coating, dried at room temperature, and then cured at 100 ° C for 10 minutes. The undercoat layer was irradiated with ultraviolet rays for 5 minutes from a distance of 5 cm using a black light type 20 (manufactured by Toshiba Lighting & Technology).

10−3:太陽電池の作成
エタノール50gに替えて、水50gを用いた以外は、実施例1と同様の手法により、10−2で作成したアンダーコート層のある導電性樹脂基盤を用いて接触角評価、太陽電池を作成、評価した。
10-3: Creation of solar cell Contact with a conductive resin substrate having an undercoat layer created in 10-2 in the same manner as in Example 1 except that 50 g of water was used instead of 50 g of ethanol. Corner evaluation and solar cell were created and evaluated.

(実施例11):組成の異なる分散物を積層した色素電極
11−1:組成1
平均一次粒子径25nmの二酸化チタン12g、液相法二酸化チタンゾル30g、N−ビニルアセトアミド−アクリル酸ソーダ共重合体1%水溶液を2g、水6g、エタノール50g及び3φジルコニアボール500gを800cm3のポリエチレン容器に入れ、ボールミルにて回転数80rpmで12時間、混合を行い、二酸化チタン分散液を得た。
(Example 11): Dye electrode 11-1 in which dispersions having different compositions are laminated: Composition 1
12 g of titanium dioxide with an average primary particle size of 25 nm, 30 g of liquid phase method titanium dioxide sol, 2 g of 1% aqueous solution of N-vinylacetamide-sodium acrylate copolymer, 6 g of water, 50 g of ethanol, and 500 g of 3φ zirconia balls in a polyethylene container of 800 cm 3 And mixing with a ball mill at a rotational speed of 80 rpm for 12 hours to obtain a titanium dioxide dispersion.

11−2:組成2
粒子径500nmの二酸化チタン10g、N−ビニルアセトアミド−アクリル酸ソーダ共重合体1%水溶液を2g及び水56gを混合し、二酸化チタン分散液を得た。
11-2: Composition 2
10 g of titanium dioxide having a particle diameter of 500 nm, 2 g of 1% aqueous solution of N-vinylacetamide-sodium acrylate copolymer and 56 g of water were mixed to obtain a titanium dioxide dispersion.

11−3
導電性樹脂基板に、塗布面積が5mm正方になるようにマスクをテープで行い、得られた二酸化チタン分散液組成1を塗布した後、100℃で10分間乾燥し、塗布、乾燥を繰り返すことによって導電性樹脂基板上に8μmの二酸化チタン薄膜を形成させた。続いて二酸化チタン分散液組成2を一回塗布したあと、乾燥し、膜厚が計10μmとなる二酸化チタン薄膜を形成させた。
11-3
By conducting a mask on a conductive resin substrate with a tape so that the application area is 5 mm square, applying the obtained titanium dioxide dispersion composition 1, drying at 100 ° C. for 10 minutes, repeating application and drying An 8 μm titanium dioxide thin film was formed on the conductive resin substrate. Subsequently, the titanium dioxide dispersion composition 2 was applied once and then dried to form a titanium dioxide thin film having a total thickness of 10 μm.

この二酸化チタン薄膜を色素溶液に20〜25℃で一晩浸漬して色素を吸着させ、色素電極を得た。導電性ガラス基板に白金を担持させた白金対極と色素電極を各々の活性面を30μm間隔で向かい合わせて固定し、その間に電解液を注入して、オープンタイプの色素増感型太陽電池を作製・評価した。光電変換効率の結果を表1に示す。   The titanium dioxide thin film was immersed in a dye solution at 20 to 25 ° C. overnight to adsorb the dye to obtain a dye electrode. An open type dye-sensitized solar cell is manufactured by fixing a platinum counter electrode and a dye electrode, each of which carries platinum on a conductive glass substrate, with their active surfaces facing each other at intervals of 30 μm, and injecting an electrolyte between them. ·evaluated. Table 1 shows the results of photoelectric conversion efficiency.

(実施例12):分散物の粒度分布
G−2に代えて、F−4を用いた以外は実施例1と同様の手法により酸化物分散物を調製した。このときF−4のレーザー回折式粒度分布測定法により測定した粒度分布における90%累積質量粒度分布径D90は0.9μmであり、D50は0.5μmであった。ロジン・ラムラー式におけるn値は2.0であった。なお、n値はレーザー回折において得られた3点データ、D10,D50、D90をそれぞれRR線図においてR=90%、50%、10%としてプロットし、それら3点の近似直線から求めた。比表面積をBET法により測定し、51m2/gという値を得た。この比表面積値より、(2)式で求めた一次粒径は、29nmであった。タップ密度は、0.2g/cm3であった。(1)式に基づき、mを算出すると230個であった。
(Example 12): Particle size distribution of dispersion An oxide dispersion was prepared in the same manner as in Example 1 except that F-4 was used instead of G-2. At this time, the 90% cumulative mass particle size distribution diameter D90 in the particle size distribution measured by the laser diffraction particle size distribution measurement method of F-4 was 0.9 μm, and D50 was 0.5 μm. The n value in the Rosin-Rammler formula was 2.0. The n value was obtained from the three-point data obtained by laser diffraction, D10, D50, and D90, plotted as R = 90%, 50%, and 10% on the RR diagram, respectively, and approximated from these three points. The specific surface area was measured by the BET method, and a value of 51 m 2 / g was obtained. From this specific surface area value, the primary particle size determined by the formula (2) was 29 nm. The tap density was 0.2 g / cm3. Based on the equation (1), m was calculated to be 230.

分散液をレーザードップラー式粒度分布計を用いて測定した。14nm、74nmにそれぞれ質量粒度分布のピークを持ち、14nmのピークの面積は65%、74nmのピークの面積は35%であった。レーザー回折法を用いて測定した際には、1.9μmに一山のピークを持つ質量粒度分布となった。また、得られた分散物を乾燥し、得られた粉体のBET比表面積から求められた平均一次粒子径は23nmであった。この分散液について、実施例1と同様の手法により接触角評価、太陽電池を作成、評価した。   The dispersion was measured using a laser Doppler particle size distribution analyzer. Each of 14 nm and 74 nm had a peak of mass particle size distribution, the area of the 14 nm peak was 65%, and the area of the 74 nm peak was 35%. When measured using the laser diffraction method, the mass particle size distribution had a peak at 1.9 μm. Further, the obtained dispersion was dried, and the average primary particle diameter determined from the BET specific surface area of the obtained powder was 23 nm. For this dispersion, contact angle evaluation and solar cells were prepared and evaluated by the same method as in Example 1.

(比較例1):水系、前処理の無い塗布方法
エタノール50gに替えて、水50gを用いた以外は、実施例1と同様の手法により接触角評価、太陽電池を作成、評価した。塗布を行ったところ、導電性樹脂基板とのなじみが悪く、分散物が付着しないものもあった。このため、塗布を何度か行い、電池に作成が可能なものを選択して評価を行った。
(Comparative example 1): Application method without water system and pre-treatment Contact angle evaluation and solar cell were prepared and evaluated by the same method as in Example 1 except that 50 g of water was used instead of 50 g of ethanol. As a result of application, there were some cases where the dispersion did not adhere to the conductive resin substrate and the dispersion did not adhere. For this reason, it applied several times and selected what can be produced for the battery and evaluated it.

(比較例2):粒子郡Aの存在しない分散物
平均一次粒子径500nmの二酸化チタン3gに替えて平均一次粒子径25nmの二酸化チタンを3g用いた以外は、実施例1と同様の手法により接触角評価、太陽電池を作成、評価した。
(Comparative Example 2): Dispersion in which no particle group A is present Contact in the same manner as in Example 1 except that 3 g of titanium dioxide having an average primary particle size of 25 nm was used instead of 3 g of titanium dioxide having an average primary particle size of 500 nm Corner evaluation and solar cell were created and evaluated.

(比較例3):粒子郡Dの存在しない分散物
液相法二酸化チタンゾル30gに替えて、平均一次粒子径25nmの二酸化チタンを3gと水27gの混合物を用いた以外は、実施例1と同様の手法により接触角評価、太陽電池を作成、評価した。
(Comparative Example 3): Dispersion in which no particle group D is present The same as Example 1 except that 30 g of titanium dioxide having an average primary particle size of 25 nm was used instead of 30 g of the liquid phase method titanium dioxide sol, and a mixture of 27 g of water and 27 g of water was used. The contact angle evaluation and the solar cell were created and evaluated by the above method.

(比較例4):粒子郡Dのみによる分散物
液相法二酸化チタンゾルを限外濾過膜をもちいて脱水濃縮したのち、分散物としての最終固形分濃度が15質量%、N−ビニルアセトアミド−アクリル酸ソーダ共重合体の最終固形分濃度が0.02質量%、エタノールの最終濃度が50質量%となるように調製し、所定の手法により成膜し、インピーダンス評価を行った。図5に示すように20Hzを含む円弧におけるインピーダンス虚数部の最小値は−27Ωであった。実施例1と同様の手法により接触角評価、太陽電池を作成、評価した。
(Comparative Example 4): Dispersion with only Particle County D After dehydrating and concentrating a liquid phase method titanium dioxide sol using an ultrafiltration membrane, the final solid content concentration as a dispersion was 15% by mass, N-vinylacetamide-acrylic An acid soda copolymer was prepared so that the final solid content concentration was 0.02 mass% and the final concentration of ethanol was 50 mass%, and a film was formed by a predetermined method, and impedance evaluation was performed. As shown in FIG. 5, the minimum value of the imaginary part of the impedance in an arc including 20 Hz was −27Ω. Contact angle evaluation and solar cells were prepared and evaluated by the same method as in Example 1.

色素増感型太陽電池の構成の概略を示す断面図。Sectional drawing which shows the outline of a structure of a dye-sensitized solar cell. 二酸化チタン粒子のネッキング状態を示す電子顕微鏡写真。The electron micrograph which shows the necking state of a titanium dioxide particle. 二酸化チタン粒子の吸光度パターンと吸収端の関係を示す。The relationship between the absorbance pattern of titanium dioxide particles and the absorption edge is shown. 実施例1におけるNyquistプロット。Nyquist plot in Example 1. 比較例4におけるNyquistプロット。Nyquist plot in Comparative Example 4.

1 導電性ガラス
2 アンダーコート層
3 二酸化チタン粒子
4 増感色素
5 電解層
6 触媒層
7 色素電極
8 対極
A ネッキング部
B 点接触部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conductive glass 2 Undercoat layer 3 Titanium dioxide particle 4 Sensitizing dye 5 Electrolytic layer 6 Catalyst layer 7 Dye electrode 8 Counter electrode A Necking part B Point contact part

Claims (31)

ネッキング構造を有する金属酸化物粒子を溶剤中に含有する金属酸化物分散物であって、ITO膜(インジウム−スズ系酸化物膜)に対する金属酸化物分散物の液滴接触角が0〜60度であり、かつ
前記金属酸化物粒子が、BET比表面積から換算した平均一次粒子径が100nm〜1μmの範囲にある金属酸化物粉末(以降、粒子群Aと称する。)と、BET比表面積から換算した平均一次粒子径が5〜40nmの範囲にある金属酸化物粉末(以降、粒子群Bと称する。)との混合物である、
金属酸化物分散物。
A metal oxide dispersion containing metal oxide particles having a necking structure in a solvent, wherein the droplet contact angle of the metal oxide dispersion with respect to the ITO film (indium-tin oxide film) is 0 to 60 degrees. And the metal oxide particles having a mean primary particle diameter converted from the BET specific surface area in the range of 100 nm to 1 μm (hereinafter referred to as particle group A), and converted from the BET specific surface area. The average primary particle diameter is a mixture with metal oxide powder (hereinafter referred to as particle group B) in the range of 5 to 40 nm.
Metal oxide dispersion.
前記ITO膜がポリエチレンテレフタレート表面あるいはポリエチレンナフタレート表面に形成されている、請求項1に記載の金属酸化物分散物。   The metal oxide dispersion according to claim 1, wherein the ITO film is formed on a polyethylene terephthalate surface or a polyethylene naphthalate surface. 前記溶剤が、水及びアルコールを含有する、請求項1又は2に記載の金属酸化物分散物。   The metal oxide dispersion according to claim 1 or 2, wherein the solvent contains water and alcohol. 前記溶剤が、水及びエタノールを含有し、エタノールを40質量%以上含有する、請求項3に記載の金属酸化物分散物。   The metal oxide dispersion according to claim 3, wherein the solvent contains water and ethanol, and contains 40% by mass or more of ethanol. 前記溶剤が、水と1−ブタノール又はその異性体を含有し、1−ブタノール又はその異性体を50質量%以上含有する、請求項3に記載の金属酸化物分散物。   The metal oxide dispersion according to claim 3, wherein the solvent contains water and 1-butanol or an isomer thereof, and contains 50% by mass or more of 1-butanol or an isomer thereof. 前記金属酸化物粒子の混合物に含まれる前記粒子群Aの含量が、10質量%以上40質量%以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物。   The metal oxide dispersion according to any one of claims 1 to 5, wherein a content of the particle group A contained in the mixture of the metal oxide particles is 10% by mass or more and 40% by mass or less. 前記粒子群Bが、BET比表面積から換算した平均一次粒子径が20〜40nmの金属酸化物粉末(以降、粒子群Cと称する。)と、BET比表面積から換算した平均一次粒子径が5〜20nmの金属酸化物粉末(以降、粒子群Dと称する。)との混合物である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物。   The particle group B has a metal oxide powder (hereinafter referred to as particle group C) having an average primary particle diameter converted from a BET specific surface area of 20 to 40 nm, and an average primary particle diameter converted from a BET specific surface area of 5 to 5. The metal oxide dispersion according to any one of claims 1 to 6, which is a mixture with a 20 nm metal oxide powder (hereinafter referred to as particle group D). 前記金属酸化物が、積分球式分光光度計による吸光度から算出したオプティカルバンドギャップが2.7eV以上3.1eV以下であり、且つタップ密度が0.15g/cm3以上0.45g/cm3以下である二酸化チタン構造体である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物。 Wherein the metal oxide is an optical band gap calculated from the absorbance due to the integrating sphere spectrophotometer is less 3.1eV than 2.7 eV, and a tap density of 0.15 g / cm 3 or more 0.45 g / cm 3 or less The metal oxide dispersion according to claim 1, which is a titanium dioxide structure. 前記金属酸化物が、二酸化チタンと、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化タングステンから選ばれる少なくとも1種類以上の金属酸化物との混合物である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物。 Wherein the metal oxide is titanium dioxide, zinc oxide, niobium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, tin oxide, a mixture of at least one kind of metal oxide selected from tungsten oxide, of claims 1-7 Metal oxide dispersion as described in any one . 金属酸化物の混合物に含まれる二酸化チタンの含量が、10質量%以上である、請求項9に記載の金属酸化物分散物。   The metal oxide dispersion according to claim 9, wherein the content of titanium dioxide contained in the metal oxide mixture is 10% by mass or more. 結着剤を金属酸化物100重量部に対して0.01〜20重量部含有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物。   The metal oxide dispersion according to any one of claims 1 to 10, comprising 0.01 to 20 parts by weight of a binder with respect to 100 parts by weight of the metal oxide. 前記結着剤が水溶性高分子化合物である、請求項11に記載の金属酸化物分散物。 The metal oxide dispersion according to claim 11 , wherein the binder is a water-soluble polymer compound. 水溶性高分子化合物が、N−ビニルアセトアミド、アクリルアミド、ビニルピロリドン、アクリル酸ナトリウムから選ばれる少なくとも1種類以上をモノマー単位として有する高分子化合物である、請求項12に記載の金属酸化物分散物。   The metal oxide dispersion according to claim 12, wherein the water-soluble polymer compound is a polymer compound having, as monomer units, at least one selected from N-vinylacetamide, acrylamide, vinylpyrrolidone, and sodium acrylate. 前記結着剤がジルコニウム化合物である、請求項11に記載の金属酸化物分散物。 The metal oxide dispersion according to claim 11 , wherein the binder is a zirconium compound. 前記金属酸化物分散物を面積が1cm2となるように透明導電性樹脂基板または透明導電性ガラス基板に塗布し、150℃で成膜し、N3色素を吸着し、白金を導電面に付与したFTO透明導電性ガラスと対抗させ、空隙にヨウ素系電解質を含有するアセトニトリル溶液を注入し、100mWの疑似太陽光下、開放電圧条件で、Nyquistプロットを行ったときに、20Hzを含む円弧におけるインピーダンス虚数部の最小値が、−25Ω以上−0.01Ω以下となることを特徴とする、請求項1〜14のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物。 The metal oxide dispersion was applied to a transparent conductive resin substrate or a transparent conductive glass substrate so as to have an area of 1 cm 2 , formed at 150 ° C., adsorbed with N3 dye, and provided with platinum on the conductive surface. When an Nyquist plot is performed under an open-circuit voltage condition with 100 mW of pseudo-sunlight injecting an acetonitrile solution containing an iodine-based electrolyte against an FTO transparent conductive glass, impedance imaginary number in an arc including 20 Hz The metal oxide dispersion according to any one of claims 1 to 14, wherein the minimum value of the part is -25Ω or more and -0.01Ω or less. 電極作製用に使用される、請求項1〜15のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物。 The metal oxide dispersion according to any one of claims 1 to 15, which is used for producing an electrode. 請求項1〜16のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物を導電性樹脂基板上に塗布し、導電性樹脂基板上に金属酸化物粒子を結着した金属酸化物電極膜を形成する工程を含む、色素増感型太陽電池電極の製造方法。   The metal oxide dispersion according to any one of claims 1 to 16 is applied on a conductive resin substrate, and a metal oxide electrode film in which metal oxide particles are bound is formed on the conductive resin substrate. The manufacturing method of a dye-sensitized solar cell electrode including a process. 前記金属酸化物分散物を塗布する前に、紫外線照射処理を用いて前記導電性樹脂基板を処理する、請求項17に記載の色素増感型太陽電池電極の製造方法。   The method for producing a dye-sensitized solar cell electrode according to claim 17, wherein the conductive resin substrate is treated using an ultraviolet irradiation treatment before the metal oxide dispersion is applied. 前記金属酸化物分散物を塗布する前に、オゾン処理を用いて前記導電性樹脂基板を処理する、請求項17に記載の色素増感型太陽電池電極の製造方法。   The method for producing a dye-sensitized solar cell electrode according to claim 17, wherein the conductive resin substrate is treated using an ozone treatment before the metal oxide dispersion is applied. 前記金属酸化物分散物を塗布する前に、コロナ放電処理を用いて前記導電性樹脂基板を処理する、請求項17に記載の色素増感型太陽電池電極の製造方法。   The method for producing a dye-sensitized solar cell electrode according to claim 17, wherein the conductive resin substrate is treated using a corona discharge treatment before the metal oxide dispersion is applied. 前記金属酸化物分散物を塗布する前に、界面活性剤処理を用いて前記導電性樹脂基板を処理する、請求項17に記載の色素増感型太陽電池電極の製造方法。   The method for producing a dye-sensitized solar cell electrode according to claim 17, wherein the conductive resin substrate is treated using a surfactant treatment before the metal oxide dispersion is applied. 前記金属酸化物分散物を塗布する前に、電解質溶液中で導電性樹脂基板を電解酸化処理する、請求項17に記載の色素増感型太陽電池電極の製造方法。   The method for producing a dye-sensitized solar cell electrode according to claim 17, wherein the conductive resin substrate is subjected to electrolytic oxidation treatment in an electrolyte solution before the metal oxide dispersion is applied. 前記金属酸化物分散物を塗布する前に、導電性樹脂基板上にアンダーコート層を形成する、請求項17に記載の色素増感型太陽電池電極の製造方法。   The method for producing a dye-sensitized solar cell electrode according to claim 17, wherein an undercoat layer is formed on the conductive resin substrate before applying the metal oxide dispersion. 前記アンダーコート層の厚みが10nm以上2000nm以下である、請求項23に記載の色素増感型太陽電池電極の製造方法。   The method for producing a dye-sensitized solar cell electrode according to claim 23, wherein a thickness of the undercoat layer is 10 nm or more and 2000 nm or less. 請求項1〜16のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物を、請求項17〜24のいずれか一項に記載の方法を用いて導電性樹脂基板に塗布する方法。   The method to apply | coat the metal oxide dispersion as described in any one of Claims 1-16 to a conductive resin board | substrate using the method as described in any one of Claims 17-24. 請求項1〜16のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物を用いて成形される薄膜。   The thin film shape | molded using the metal oxide dispersion as described in any one of Claims 1-16. 請求項1〜16のいずれか一項に記載の金属酸化物分散物を、請求項17〜24のいずれか一項に記載の方法で用いて成形される、薄膜。 The thin film shape | molded using the metal oxide dispersion as described in any one of Claims 1-16 by the method as described in any one of Claims 17-24 . 厚が1μm以上40μm以下である、請求項26又は27に記載の薄膜。 Thickness is 1μm or more 40μm or less, thin film according to claim 26 or 27. 請求項26〜28のいずれか一項に記載の薄膜を構成要素とする色素電極を備えている、色素増感型太陽電池。   A dye-sensitized solar cell comprising a dye electrode comprising the thin film according to any one of claims 26 to 28 as a constituent element. 請求項29に記載の色素増感型太陽電池を表面又は内部に備えており、且つ発電機能、発光機能、発熱機能、音響発生機能、運動機能、表示機能、充電機能のうち、少なくとも一つの機能を有する物品。   30. The dye-sensitized solar cell according to claim 29 is provided on a surface or inside thereof, and at least one of a power generation function, a light emission function, a heat generation function, a sound generation function, a movement function, a display function, and a charging function Articles with 前記物品が、建材、照明器具、意匠性窓ガラス、機械、車両、ガラス製品、家電製品、農業資材、電子機器、携帯電話、美容器具、携帯情報端末、PDA(Personal Degital Assistance)、工具、食器、風呂用品、トイレ用品、家具、衣類、布製品、繊維、革製品、紙製品、樹脂製品、スポーツ用品、布団、容器、眼鏡、看板、配管、配線、金具、衛生資材、自動車用品、文房具、ワッペン、帽子、鞄、靴、傘、ブラインド、バルーン、配管、配線、金具、照明、LED、信号機、街灯、玩具、道路標識、装飾品、交通信号機、掲示板、アウトドア用品、造花、オブジェ、心臓ペースメーカー用電源、ペルチェ素子を備えた加熱器や冷却器用の電源からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項30に記載の物品。 The article is a building material, a lighting fixture, a designable window glass, a machine, a vehicle, a glass product, a household appliance, an agricultural material, an electronic device, a mobile phone, a beauty appliance, a portable information terminal, a PDA (Personal Digital Assistance), a tool, tableware. , Bath products, toilet products, furniture, clothing, fabric products, textiles, leather products, paper products, resin products, sports products, futons, containers, glasses, signboards, piping, wiring, metal fittings, sanitary materials, automobile supplies, stationery, patches , hat, bag, shoes, umbrella, blind, balloon, piping, wiring, metal fittings, lighting, LED, traffic lights, street lamps, toys, road signs, ornaments, exchange communication No. machine, bulletin board, A Utodoa supplies, artificial flowers, objects, heart The power supply for a pacemaker, at least one selected from the group consisting of a power supply for a heater and a cooler equipped with a Peltier element. Article.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4872083B2 (en) * 2006-07-19 2012-02-08 国立大学法人東北大学 Method for producing noble metal nanomaterial
JP5354960B2 (en) * 2008-05-30 2013-11-27 日揮触媒化成株式会社 Paint for forming porous metal oxide semiconductor film for photoelectric cell and photoelectric cell
JP5348962B2 (en) * 2008-07-31 2013-11-20 日揮触媒化成株式会社 Photoelectric cell manufacturing method
JP5426865B2 (en) * 2008-10-31 2014-02-26 日揮触媒化成株式会社 Photoelectric cell and coating material for forming porous metal oxide semiconductor film for photoelectric cell
WO2012017752A1 (en) * 2010-08-02 2012-02-09 昭和電工株式会社 Titanium oxide sol and process for producing same, ultrafine particulate titanium oxide, process for producing same, and uses of same
JP5675224B2 (en) * 2010-08-31 2015-02-25 トヨタ自動車株式会社 Visible light water splitting catalyst and photoelectrode manufacturing method
KR101380836B1 (en) * 2011-01-18 2014-04-09 한국기계연구원 Brittle material granules for room temperature granule spray in vacuum and the method for formation of coating layer using the same
JP6201317B2 (en) * 2012-12-28 2017-09-27 日本ゼオン株式会社 Dye-sensitized photoelectric conversion element and dye-sensitized solar cell
JP6753310B2 (en) * 2014-07-08 2020-09-09 日本ゼオン株式会社 Viscous dispersion and its manufacturing method, as well as porous semiconductor electrode substrates and dye-sensitized solar cells
KR102169064B1 (en) * 2019-03-18 2020-10-22 서울시립대학교 산학협력단 Method for manufacturing colloidal metal nanoparticle assembly through light-induced photothermal convection

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4406985B2 (en) * 1999-12-27 2010-02-03 Tdk株式会社 Oxide semiconductor dye-coupled electrode and dye-sensitized solar cell
US7157788B2 (en) * 2001-02-21 2007-01-02 Showa Denko K.K. Metal oxide dispersion for dye-sensitized solar cells, photoactive electrode and dye-sensitized solar cell
JP2003297446A (en) * 2002-01-29 2003-10-17 Nippon Shokubai Co Ltd Dye-sensitized solar cell
JP2003308890A (en) * 2002-04-15 2003-10-31 Bridgestone Corp Solar battery and its manufacturing method
JP2003308889A (en) * 2002-04-15 2003-10-31 Bridgestone Corp Solar battery and its manufacturing method

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