JP6721742B2 - Interior material manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、内装材の製造方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a method of manufacturing an interior material.

防汚や消臭の用途に用いられる光触媒材料としては、酸化チタンが知られている。光触媒材料は屋外や屋内の建材、また照明装置、空気清浄機、エアコンのような家電機器、便器、洗面台、鏡、浴室等、様々な分野で用いられている。しかし、酸化チタンは励起が紫外光領域で起きるため、紫外光の少ない屋内では十分な光触媒性能が得られない。そこで、可視光下でも光触媒性能を示す可視光応答型光触媒の研究、開発が進められている。また、紫外光応答型の酸化チタンの可視光による光触媒性能を向上させるために、酸化チタンに窒素や硫黄をドープしたり、他の金属を担持させることが検討されている。 Titanium oxide is known as a photocatalyst material used for antifouling and deodorizing purposes. Photocatalytic materials are used in various fields such as outdoor and indoor building materials, home appliances such as lighting devices, air purifiers, air conditioners, toilet bowls, washbasins, mirrors, bathrooms, and the like. However, since titanium oxide is excited in the ultraviolet light region, sufficient photocatalytic performance cannot be obtained indoors with little ultraviolet light. Therefore, research and development of visible-light-responsive photocatalysts that exhibit photocatalytic performance even under visible light are under way. Further, in order to improve the photocatalytic performance of ultraviolet light responsive titanium oxide with visible light, it has been studied to dope the titanium oxide with nitrogen or sulfur or to carry another metal.

可視光応答型光触媒としては、酸化タングステンが知られている。酸化タングステンを用いた光触媒膜は、例えば酸化タングステン微粒子を含有する分散液を、光触媒性能を付与する製品の基材表面に塗布することにより形成される。光触媒分散液としては、例えば平均一次粒子径(D50)が1〜400nmの範囲の酸化タングステン微粒子をpHが1.5〜6.5の範囲となるように水等に分散させた水系分散液が知られている。このような水系分散液によれば、酸化タングステン微粒子の分散性が高まり、また酸化タングステン微粒子を含む膜の形成性が向上する。従って、酸化タングステン微粒子の光触媒性能を安定して発揮させることが可能な光触媒膜を得ることができる。 Tungsten oxide is known as a visible light responsive photocatalyst. The photocatalyst film using tungsten oxide is formed, for example, by applying a dispersion liquid containing tungsten oxide fine particles to the surface of a base material of a product to which photocatalytic performance is imparted. Examples of the photocatalyst dispersion liquid include an aqueous dispersion liquid in which tungsten oxide fine particles having an average primary particle diameter (D50) in the range of 1 to 400 nm are dispersed in water or the like so that the pH is in the range of 1.5 to 6.5. Are known. With such an aqueous dispersion, the dispersibility of the tungsten oxide fine particles is enhanced, and the formability of the film containing the tungsten oxide fine particles is improved. Therefore, it is possible to obtain a photocatalytic film capable of stably exhibiting the photocatalytic performance of the tungsten oxide fine particles.

酸化チタンの可視光応答性能を向上させた光触媒は、光触媒活性が光量に比例するため、屋内照明の照度(数lx〜3000lx程度)による光量では十分な光触媒性能を得ることができない。従って、光触媒の応用が期待される居住空間では、照明光源の近傍や直下といった場所でしか効果を得ることができない。従来の酸化タングステン微粒子を含む光触媒膜は、例えば可視光の照度が2000lx程度の環境下で5%以上のガス分解率を示す。しかしながら、光触媒膜の実用性を考慮すると、アセトアルデヒド等の有害ガスの分解性能は必ずしも十分ではないため、低照度下におけるガス分解性能の向上が求められている。また、従来の酸化タングステン微粒子を含む光触媒膜は、ガスの吸着力が弱いため、ガス濃度が低い環境下ではガス分解速度が遅くなるという課題を有している。このようなことから、可視光応答型光触媒によるガス分解能の高性能化が求められている。 Since the photocatalytic activity of titanium oxide having improved visible light response performance is proportional to the light amount, sufficient photocatalytic performance cannot be obtained with the light amount according to the illuminance of indoor lighting (several lx to 3000 lx). Therefore, in the living space where the application of the photocatalyst is expected, the effect can be obtained only in the vicinity of or directly under the illumination light source. A conventional photocatalytic film containing tungsten oxide fine particles exhibits a gas decomposition rate of 5% or more under an environment where the illuminance of visible light is about 2000 lx, for example. However, considering the practicality of the photocatalyst film, the decomposition performance of harmful gas such as acetaldehyde is not always sufficient, and therefore improvement of the gas decomposition performance under low illuminance is required. Further, the conventional photocatalytic film containing tungsten oxide fine particles has a problem that the gas decomposition rate becomes slow in an environment where the gas concentration is low because the gas adsorption force is weak. For this reason, it is required to improve the gas resolution by the visible light responsive photocatalyst.

国際公開第2008/117655号International Publication No. 2008/117655 国際公開第2009/031317号International Publication No. 2009/031317 国際公開第2009/110234号International Publication No. 2009/110234

本発明が解決しようとする課題は、可視光の照度が低い環境下やガス濃度が低い環境下においても、良好なガス分解能等の光触媒性能を発揮させることを可能にした光触媒体を具備する内装材の製造方法を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is an interior equipped with a photocatalyst capable of exhibiting good photocatalytic performance such as good gas resolution even in an environment where the illuminance of visible light is low or in an environment where the gas concentration is low. It is to provide a method for manufacturing a material.

実施形態の内装材の製造方法は、ガラス、セラミックス、プラスチック、樹脂、紙、繊維、金属、および木材から選ばれる少なくとも1つからなる基材上に、光触媒体を付着させる内装材の製造方法において、水系分散媒中に光触媒体を分散させ、光触媒分散液を得る工程と、光触媒分散液と、無機バインダおよび有機バインダから選ばれる少なくとも1つのバインダ成分とを混合し、塗料を得る工程と、前記塗料を前記基材上に付着させる工程とを具備し、前記光触媒体は、酸化タングステンを5質量%以上100質量%以下の範囲で含有する酸化タングステン基微粒子を具備し、前記光触媒体のラマン分光法によるラマンスペクトルにおいて、800cm−1以上810cm−1以下の範囲に観察されるピークの強度Yに対する920cm−1以上950cm−1以下の範囲に観察されるピークの強度Xの比(X/Y)が0.001以上0.035以下である。 The method for producing an interior material according to the embodiment is a method for producing an interior material in which a photocatalyst is adhered onto a base material made of at least one selected from glass, ceramics, plastic, resin, paper, fiber, metal, and wood. A step of dispersing a photocatalyst in an aqueous dispersion medium to obtain a photocatalyst dispersion, a step of mixing the photocatalyst dispersion and at least one binder component selected from an inorganic binder and an organic binder to obtain a coating, A step of depositing a coating material on the base material, wherein the photocatalyst body comprises tungsten oxide-based fine particles containing tungsten oxide in a range of 5% by mass or more and 100% by mass or less, and Raman spectroscopy of the photocatalyst body is performed. in the Raman spectrum by law, the ratio of the intensity X of peaks observed in the range of 920 cm -1 or more 950 cm -1 or less with respect to the peak intensity Y observed in a range of 800 cm -1 or more 810 cm -1 or less (X / Y) Is 0.001 or more and 0.035 or less.

酸化タングステン微粒子の作製例における試料A(比較例)、試料D(実施例)、試料F(比較例)のラマンスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the Raman spectrum of sample A (comparative example), sample D (example), and sample F (comparative example) in the example of manufacture of tungsten oxide fine particles.

以下、本発明の光触媒体、光触媒分散液、光触媒塗料、光触媒膜、製品を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the photocatalyst body, the photocatalyst dispersion liquid, the photocatalyst coating material, the photocatalyst film, and the product of the present invention will be described.

(光触媒体)
実施形態の光触媒体は、酸化タングステンを5〜100質量%の範囲で含有する酸化タングステン基微粒子を具備している。光触媒体を構成する酸化タングステン基微粒子としては、酸化タングステンの単独微粒子、または酸化タングステンと他の金属元素との混合体や複合体等の微粒子が挙げられる。実施形態の光触媒体において、酸化タングステンの含有量は5〜100質量%の範囲である。酸化タングステンの含有量が5質量%未満であると、酸化タングステン微粒子に基づく可視光応答型光触媒性能を十分に得ることができない。酸化タングステンの含有量は45質量%以上であることが好ましい。
(Photocatalyst)
The photocatalyst body of the embodiment includes tungsten oxide-based fine particles containing tungsten oxide in the range of 5 to 100 mass %. Examples of the tungsten oxide-based fine particles that constitute the photocatalyst include single particles of tungsten oxide, and fine particles such as a mixture or complex of tungsten oxide and another metal element. In the photocatalyst body of the embodiment, the content of tungsten oxide is in the range of 5 to 100% by mass. If the content of tungsten oxide is less than 5% by mass, the visible light responsive photocatalytic performance based on the tungsten oxide fine particles cannot be sufficiently obtained. The content of tungsten oxide is preferably 45% by mass or more.

実施形態の光触媒体は、タングステンを除く金属元素(以下、添加金属元素と記す)を含有することができる。光触媒体に含有させる金属元素としては、タングステンを除く遷移金属元素、亜鉛等の亜鉛族元素、アルミニウム等の土類金属元素が挙げられる。遷移金属元素とは、原子番号21〜29、39〜47、57〜79、89〜109の元素であり、これらのうちタングステン(原子番号74)を除く金属元素を光触媒体に含有させることができる。亜鉛族元素は原子番号30、48、80の元素であり、土類金属元素は原子番号13、31、49、81の元素である。これらの金属元素を光触媒体に含有させてもよい。金属元素を適量の範囲で光触媒体に含有させることによって、光触媒体の可視光応答型の光触媒性能を向上させることができる。 The photocatalyst body of the embodiment may contain a metal element other than tungsten (hereinafter referred to as an added metal element). Examples of the metal element contained in the photocatalyst body include transition metal elements other than tungsten, zinc group elements such as zinc, and earth metal elements such as aluminum. The transition metal element is an element having an atomic number of 21 to 29, 39 to 47, 57 to 79, 89 to 109, and among these, a metal element other than tungsten (atomic number 74) can be contained in the photocatalyst body. .. Zinc group elements are elements with atomic numbers 30, 48 and 80, and earth metal elements are elements with atomic numbers 13, 31, 49 and 81. You may make these photocatalyst bodies contain these metal elements. By incorporating the metal element in the photocatalyst in an appropriate amount, the visible light responsive photocatalytic performance of the photocatalyst can be improved.

光触媒体における添加金属元素の含有量は0.001〜50質量%の範囲であることが好ましい。添加金属元素の含有量が0.001質量%未満であると、光触媒性能の向上効果を十分に得ることができない。添加金属元素の含有量が50質量%を超えると、酸化タングステンの含有量が相対的に減少することで、酸化タングステンの微粒子に基づく光触媒性能が低下するおそれがある。添加金属元素の含有量は0.005〜10質量%の範囲であることがより好ましい。このような範囲で添加金属元素を光触媒体に含有させることによって、実施形態の光触媒体の光触媒性能を効果的に向上させることができる。 The content of the added metal element in the photocatalyst body is preferably in the range of 0.001 to 50 mass %. If the content of the added metal element is less than 0.001% by mass, the effect of improving the photocatalytic performance cannot be sufficiently obtained. When the content of the added metal element exceeds 50% by mass, the content of the tungsten oxide is relatively decreased, which may deteriorate the photocatalytic performance based on the fine particles of tungsten oxide. The content of the added metal element is more preferably in the range of 0.005 to 10 mass %. By including the additional metal element in the photocatalyst body in such a range, the photocatalytic performance of the photocatalyst body of the embodiment can be effectively improved.

光触媒体に含有させる金属元素(添加金属元素)は、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、ルテニウム(Ru)、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、銅(Cu)、銀(Ag)、セリウム(Ce)、およびアルミニウム(Al)から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。これらの金属元素を光触媒体に0.005〜10質量%の範囲で含有させることによって、実施形態の光触媒体の光触媒性能をより効果的に向上させることができる。 The metal element (additional metal element) contained in the photocatalyst body is titanium (Ti), zirconium (Zr), manganese (Mn), iron (Fe), ruthenium (Ru), nickel (Ni), palladium (Pd), platinum. At least one selected from (Pt), copper (Cu), silver (Ag), cerium (Ce), and aluminum (Al) is preferable. By including these metal elements in the photocatalyst in the range of 0.005 to 10 mass %, the photocatalytic performance of the photocatalyst of the embodiment can be more effectively improved.

光触媒体における添加金属元素の存在形態の代表例としては、金属酸化物が挙げられる。光触媒体は、酸化タングステン以外に添加金属元素の酸化物を含有することが好ましい。光触媒体における添加金属元素の酸化物の含有量は0.01〜70質量%の範囲であることが好ましい。このような範囲で添加金属元素の酸化物を光触媒体に含有させることで、光触媒体の光触媒性能をより向上させることができる。添加金属元素の酸化物は、酸化ジルコニウム、酸化チタン、および酸化ルテニウムから選ばれる少なくとも1種であることがより好ましい。このような金属酸化物を光触媒体に含有させることによって、光触媒性能をより有効に向上させることができる。光触媒体における酸化タングステン以外の金属酸化物の含有量は0.02〜55質量%の範囲であることがより好ましい。 A metal oxide is mentioned as a typical example of the existence form of the addition metal element in a photocatalyst. The photocatalyst body preferably contains an oxide of an additional metal element in addition to tungsten oxide. The content of the oxide of the added metal element in the photocatalyst is preferably in the range of 0.01 to 70% by mass. By including the oxide of the additional metal element in the photocatalyst within such a range, the photocatalytic performance of the photocatalyst can be further improved. More preferably, the oxide of the additional metal element is at least one selected from zirconium oxide, titanium oxide, and ruthenium oxide. By including such a metal oxide in the photocatalyst, the photocatalytic performance can be more effectively improved. The content of metal oxides other than tungsten oxide in the photocatalyst is more preferably in the range of 0.02 to 55 mass %.

実施形態の光触媒体において、添加金属元素は各種の形態で含有させることができる。光触媒体は、添加金属元素の単体、酸化物等の化合物、酸化タングステンとの複合化合物等として、添加金属元素を含有することができる。添加金属元素は2種類以上の金属元素により複合酸化物を形成していてもよい。さらに、添加金属元素の単体や化合物は、酸化タングステンに担持されていてもよい。あるいは、酸化タングステンが添加金属元素の化合物等に担持されていてもよい。 In the photocatalyst body of the embodiment, the added metal element can be contained in various forms. The photocatalyst body can contain the additional metal element as a simple substance of the additional metal element, a compound such as an oxide, a complex compound with tungsten oxide, or the like. The additive metal element may form a composite oxide with two or more kinds of metal elements. Further, the simple substance or the compound of the added metal element may be supported on the tungsten oxide. Alternatively, tungsten oxide may be supported on a compound of an additive metal element or the like.

添加金属元素を含有する酸化タングステン基微粒子の具体例としては、酸化タングステン微粒子と添加金属元素の単体微粒子(金属微粒子)や化合物微粒子等との混合物、酸化タングステンと添加金属元素の単体や化合物等との混合物微粒子、酸化タングステンと添加金属元素の単体や化合物等との合金微粒子、酸化タングステンと添加金属元素の単体や化合物等との複合化合物微粒子、酸化タングステンと添加金属元素の単体や化合物等との担持体微粒子等が挙げられる。これらの微粒子は酸化タングステン基微粒子の一例であり、実施形態の光触媒体はこれらに限定されるものではない。 Specific examples of the tungsten oxide-based fine particles containing the added metal element include a mixture of the tungsten oxide fine particles and the fine particles of the added metal element (fine particles of the metal), the fine particles of the compound, and the like; Mixture fine particles, alloy fine particles of tungsten oxide and additional metal element simple substance or compound, etc., composite compound fine particles of tungsten oxide and additional metal element simple substance or compound, tungsten oxide and additional metal element simple substance or compound, etc. Examples include carrier fine particles. These fine particles are examples of tungsten oxide-based fine particles, and the photocatalyst body of the embodiment is not limited thereto.

実施形態の光触媒体に添加金属元素を含有させる場合において、酸化タングステンと添加金属元素との複合方法は、特に限定されるものではない。酸化タングステンと添加金属元素とを混合または複合するにあたって、酸化タングステン粉末と添加金属元素の単体粉末(金属粉末)や化合物粉末(例えば金属酸化物粉末)とを混合する方法、少なくとも一方を溶液、分散液、ゾル等として混合する方法、含浸法、担持法等の種々の混合法または複合法を適用することができる。例えば、添加する金属酸化物が酸化ジルコニウムの場合、酸化ジルコニウムは種々の形状のものを適用できるが、一次粒子が棒状であることが好ましい。棒状の一次粒子が凝集した粒子を有する酸化ジルコニウムのゾルを、酸化タングステン微粒子やそれを水等に分散させた分散液と混合することが好ましい。 In the case where the photocatalyst body of the embodiment contains the additive metal element, the method of combining tungsten oxide and the additive metal element is not particularly limited. When mixing or compounding tungsten oxide and the additive metal element, a method of mixing the tungsten oxide powder and a simple substance powder (metal powder) or a compound powder (for example, a metal oxide powder) of the additive metal element, at least one of which is a solution or dispersion. Various mixing methods such as a method of mixing as a liquid or a sol, an impregnation method, a supporting method, or a composite method can be applied. For example, when the metal oxide to be added is zirconium oxide, various shapes of zirconium oxide can be applied, but the primary particles are preferably rod-shaped. It is preferable to mix a zirconium oxide sol having particles in which rod-shaped primary particles are aggregated with tungsten oxide fine particles or a dispersion liquid in which the fine particles are dispersed in water or the like.

実施形態の光触媒体は、微量の不純物として金属元素等を含有していてもよい。不純物元素としての金属元素の含有量は2質量%以下であることが好ましい。不純物金属元素としては、タングステン鉱石中に一般的に含まれる元素や、原料として使用するタングステン化合物を製造する際に混入する汚染元素等が挙げられる。不純物金属元素としては、Fe、Mo、Mn、Cu、Ti、Al、Ca、Ni、Cr、Mg等が例示される。ただし、これらの元素を添加金属元素として用いる場合には、この限りではない。 The photocatalyst body of the embodiment may contain a metal element or the like as a trace amount of impurities. The content of the metal element as the impurity element is preferably 2% by mass or less. Examples of the impurity metal element include an element generally contained in tungsten ore and a contaminant element that is mixed when manufacturing a tungsten compound used as a raw material. Examples of the impurity metal element include Fe, Mo, Mn, Cu, Ti, Al, Ca, Ni, Cr, and Mg. However, this is not the case when these elements are used as additional metal elements.

実施形態の光触媒体は、その結晶性や表面状態等の微細構造をラマン分光法で分析したときに以下の特徴を有する。光触媒体のラマン分光法による測定結果としてのラマンスペクトルにおいて、800〜810cm−1の範囲に観察されるピークの強度Yに対して、920〜950cm−1の範囲に観察されるピークの強度Xの比(X/Y)が、0<X/Y≦0.04の範囲である。このようなラマンピークの強度比(X/Y)を光触媒体が有する場合に、酸化タングステン微粒子をベースとする光触媒体のガス分解能等の光触媒性能を向上させることができる。具体的には、可視光の照度が低い環境下やガス濃度が低い環境下においても、良好なガス分解能等の光触媒性能を得ることが可能になる。 The photocatalyst body of the embodiment has the following characteristics when the fine structure such as crystallinity and surface state is analyzed by Raman spectroscopy. In the Raman spectra as a result of measurement by Raman spectroscopy photocatalyst, with respect to the intensity Y of the peaks observed in the range of 800~810Cm -1, the intensity X of peaks observed in the range of 920~950Cm -1 The ratio (X/Y) is in the range of 0<X/Y≦0.04. When the photocatalyst has such a Raman peak intensity ratio (X/Y), the photocatalyst performance such as the gas resolution of the photocatalyst based on the tungsten oxide fine particles can be improved. Specifically, it becomes possible to obtain good photocatalytic performance such as gas resolution even under an environment where the illuminance of visible light is low or an environment where the gas concentration is low.

すなわち、酸化タングステン微粒子は可視光の照射下でガス分解能等の光触媒性能を発揮する。しかし、可視光の照度が低い環境下においては、酸化タングステンの光触媒性能を十分に発揮させることができない。さらに、酸化タングステンはガス濃度が初期濃度から低下するにつれてガスの分解速度が遅くなる。これは、ガスの分解時に生成する中間物質に対する酸化タングステンの分解性能が低く、またガスの低濃度環境下では酸化タングステンのガス吸着力が低いためと考えられる。本発明者等は、低照度の可視光の照射下における酸化タングステンのガス分解能、さらに酸化タングステンの中間物質の分解性能や低濃度下におけるガスの吸着力を向上させるにあたって、ラマンスペクトルのピーク強度比(X/Y)を0<X/Y≦0.04の範囲にすることが有効であることを見出した。 That is, the tungsten oxide fine particles exhibit photocatalytic performance such as gas decomposing ability under the irradiation of visible light. However, in an environment where the illuminance of visible light is low, the photocatalytic performance of tungsten oxide cannot be fully exhibited. Furthermore, the decomposition rate of tungsten oxide becomes slower as the gas concentration decreases from the initial concentration. It is considered that this is because the decomposition performance of tungsten oxide with respect to an intermediate substance generated at the time of decomposition of gas is low, and the gas adsorbing power of tungsten oxide is low under a low gas concentration environment. In order to improve the gas resolving power of tungsten oxide under the irradiation of visible light of low illuminance, the decomposition performance of the intermediate substance of tungsten oxide and the adsorbing power of gas under low concentration, the inventors of the present invention have a peak intensity ratio of Raman spectrum. It has been found that setting (X/Y) in the range of 0<X/Y≦0.04 is effective.

ラマンスペクトルにおけるピーク強度比(X/Y)は、酸化タングステン基微粒子の結晶性や表面の欠損状態等を表している。ピーク強度比(X/Y)を0を超えて0.04以下の範囲に制御することによって、光触媒体(酸化タングステン基微粒子)の光触媒活性を効果的に高めることができる。ピーク強度比(X/Y)が零であると、酸化タングステン微粒子の結晶性が向上するものの、酸化タングステン微粒子の表面に酸素欠陥等がほとんどない状態になると考えられる。このような状態では高いガス分解能を得ることができない。ピークの強度比(X/Y)は0.001以上であることがより好ましい。ピーク強度比(X/Y)が0.04を超えると、酸素欠陥等の表面欠陥の量が増えすぎて光触媒活性が逆に低下するため、高いガス分解性能を得ることができない。ピークの強度比(X/Y)は0.03以下であることがより好ましい。 The peak intensity ratio (X/Y) in the Raman spectrum represents the crystallinity of tungsten oxide-based fine particles, the state of surface defects, and the like. By controlling the peak intensity ratio (X/Y) to more than 0 and 0.04 or less, the photocatalytic activity of the photocatalyst (tungsten oxide-based fine particles) can be effectively increased. When the peak intensity ratio (X/Y) is zero, the crystallinity of the tungsten oxide fine particles is improved, but it is considered that the surface of the tungsten oxide fine particles has almost no oxygen defects. In such a state, high gas resolution cannot be obtained. The peak intensity ratio (X/Y) is more preferably 0.001 or more. When the peak intensity ratio (X/Y) exceeds 0.04, the amount of surface defects such as oxygen defects increases excessively, and the photocatalytic activity decreases conversely, so that high gas decomposition performance cannot be obtained. The peak intensity ratio (X/Y) is more preferably 0.03 or less.

光触媒体のラマンピークの強度比(X/Y)が0を超えて0.04以下の範囲である場合に、酸化タングステン基微粒子の結晶状態や表面状態(表面欠陥の存在程度等)を光触媒に適した状態に制御することができる。このため、低照度の可視光下における酸化タングステン基微粒子のガス分解性能を高めることができる。さらに、ガス濃度が低い状態での酸化タングステン基微粒子による中間物質の分解性能やガス吸着力を高めることができる。実施形態の光触媒体によれば、可視光の照度が低い環境下やガス濃度が低い環境下においても高いガス分解性能を発揮させることができる。加えて、実施形態の光触媒体は紫外光の照射環境下においてもガス分解性能を発揮する。実施形態の光触媒体によれば、従来の光触媒体より幅広い条件下でガス分解性能を発揮させることができる。これらによって、実用性を向上させた光触媒体を提供することが可能になる。 When the Raman peak intensity ratio (X/Y) of the photocatalyst is in the range of more than 0 and 0.04 or less, the crystalline state or surface state (existence degree of surface defects) of the tungsten oxide-based fine particles is used as a photocatalyst. It can be controlled to a suitable state. Therefore, the gas decomposition performance of the tungsten oxide-based fine particles under visible light with low illuminance can be improved. Further, the decomposition performance of the intermediate substance and the gas adsorption power by the tungsten oxide-based fine particles in a state where the gas concentration is low can be enhanced. According to the photocatalyst body of the embodiment, it is possible to exhibit high gas decomposition performance even in an environment where the illuminance of visible light is low or an environment where the gas concentration is low. In addition, the photocatalyst body of the embodiment exhibits gas decomposition performance even under an irradiation environment of ultraviolet light. According to the photocatalyst body of the embodiment, the gas decomposition performance can be exhibited under a wider range of conditions than the conventional photocatalyst body. These make it possible to provide a photocatalyst body with improved practicality.

上述した光触媒体のラマンピークの強度比(X/Y)は、酸化タングステン基微粒子を作製した後に実施する熱処理条件、例えば熱処理雰囲気や熱処理温度等を制御することにより得ることができる。さらに、酸化タングステン基微粒子の表面状態等は、保管状態における環境温度等によっても変化するため、これらの条件を調整することでラマンピークの強度比(X/Y)が適切な範囲に維持される。後に詳述するように、酸化タングステン基微粒子の作製後に実施する熱処理の温度は200〜800℃の範囲とすることが好ましい。さらに、酸化タングステン基微粒子の結晶性や表面状態を適切な状態に調整するためには、熱処理時における昇温速度や降温速度を制御することが好ましい。 The Raman peak intensity ratio (X/Y) of the photocatalyst described above can be obtained by controlling the heat treatment conditions, such as the heat treatment atmosphere and the heat treatment temperature, performed after the tungsten oxide-based fine particles are produced. Furthermore, since the surface state of the tungsten oxide-based fine particles changes depending on the environmental temperature and the like in the storage state, the Raman peak intensity ratio (X/Y) is maintained in an appropriate range by adjusting these conditions. .. As described in detail later, the temperature of the heat treatment performed after the production of the tungsten oxide-based fine particles is preferably in the range of 200 to 800°C. Furthermore, in order to adjust the crystallinity and surface state of the tungsten oxide-based fine particles to an appropriate state, it is preferable to control the temperature rising rate and the temperature falling rate during the heat treatment.

酸化タングステンの結晶性に関しては、結晶性が高いほど光触媒性能を向上させることができる。ただし、酸化タングステンの結晶性を過度に高めるような条件下で熱処理を実施すると、酸化タングステンが粒成長して微粒子の比表面積が小さくなる。さらに、酸化タングステンの結晶性を高めすぎると、微粒子表面の酸素欠損等の表面欠陥がほとんどない状態となる。これらは、光触媒体の光触媒性能を低下させる要因となる。このような点を考慮した場合においても、光触媒体のラマンピークの強度比(X/Y)を、0を超えて0.04以下の範囲に制御することによって、酸化タングステンの結晶性、微粒子の表面状態や粒径等が適度な状態に調整される。従って、ガス分解能等の光触媒性能に優れ、実用性をより一層向上させた光触媒体を提供することが可能になる。 Regarding the crystallinity of tungsten oxide, the higher the crystallinity, the more improved the photocatalytic performance. However, when the heat treatment is performed under the condition that the crystallinity of the tungsten oxide is excessively increased, the tungsten oxide grains grow and the specific surface area of the fine particles becomes small. Further, if the crystallinity of tungsten oxide is increased too much, the surface of the fine particles will be in a state where there are almost no surface defects such as oxygen vacancies. These are factors that reduce the photocatalytic performance of the photocatalyst body. Even when such a point is taken into consideration, by controlling the Raman peak intensity ratio (X/Y) of the photocatalyst to a range of more than 0 and 0.04 or less, the crystallinity of tungsten oxide, The surface condition and particle size are adjusted to an appropriate condition. Therefore, it becomes possible to provide a photocatalyst having excellent photocatalytic performance such as gas decomposing ability and further improved practicality.

実施形態の光触媒体を構成する酸化タングステン基微粒子において、ラマンスペクトルのピーク強度比(X/Y)が0を超えて0.04以下の範囲であることに加えて、光触媒体のラマンスペクトルが268〜274cm−1の範囲内に存在する第1ピーク(ピーク強度比が最も大きいピーク)、630〜720cm−1の範囲内に存在する第2ピーク(ピーク強度比が2番目に大きいピーク)、および800〜810cm−1の範囲内に存在する第3ピーク(ピーク強度比が3番目に大きいピーク)を有することが好ましい。 In the tungsten oxide-based fine particles constituting the photocatalyst of the embodiment, the peak intensity ratio (X/Y) of the Raman spectrum is more than 0 and 0.04 or less, and the Raman spectrum of the photocatalyst is 268. A first peak existing in the range of ˜274 cm −1 (peak having the largest peak intensity ratio), a second peak existing in the range of 630 to 720 cm −1 (peak having the second largest peak intensity ratio), and It is preferable to have the third peak (peak having the third largest peak intensity ratio) existing in the range of 800 to 810 cm −1 .

さらに、第1ピークの半値幅は8〜25cm−1の範囲内であることが好ましい。第2ピークの半値幅は15〜75cm−1の範囲内であることが好ましい、第3ピークの半値幅は15〜50cm−1の範囲内であることが好ましい。これらのラマンピークは、酸化タングステンの結晶が単斜晶、三斜晶、および斜方晶から選ばれる少なくとも1つを含む結晶構造を有することを示し、それらの中でも特に可視光応答型の光触媒に適した結晶構造であることを示している。このような結晶構造を有する酸化タングステン基微粒子によれば、優れた光触媒性能を安定して発揮させることができる。 Furthermore, the half-value width of the first peak is preferably within the range of 8 to 25 cm −1 . The full width at half maximum of the second peak is preferably in the range of 15 to 75 cm −1, and the full width at half maximum of the third peak is preferably in the range of 15 to 50 cm −1 . These Raman peaks show that the crystal of tungsten oxide has a crystal structure containing at least one selected from monoclinic crystal, triclinic crystal, and orthorhombic crystal, and among them, particularly in visible light responsive photocatalysts. It shows that the crystal structure is suitable. The tungsten oxide-based fine particles having such a crystal structure can stably exhibit excellent photocatalytic performance.

実施形態におけるラマンスペクトルは、波長が514.5nmのArイオンレーザを用い、温度20〜30℃、湿度30〜70%の条件下で測定するものとする。ラマンスペクトルのピーク強度について、ピーク強度Xは波数が900cm−1のスペクトル値と1000cm−1のスペクトル値に引いた直線を零点とし、ピーク強度Yは波数が1000cm−1のスペクトル値を零点とし、それらからピークの頂点までの強度とする。具体的には、920〜950cm−1の範囲に存在する最大ピークの頂点までの強度Xと、800〜810cm−1の範囲に存在する最大ピークの頂点までの強度Yとを測定し、これら強度Xと強度Yとからピーク強度比(X/Y)を求める。 The Raman spectrum in the embodiment is to be measured under the conditions of a temperature of 20 to 30° C. and a humidity of 30 to 70% using an Ar ion laser having a wavelength of 514.5 nm. Regarding the peak intensity of the Raman spectrum, the peak intensity X has a straight line drawn to the spectral value of 900 cm −1 and the spectral value of 1000 cm −1 as a zero point, and the peak intensity Y has a spectral value of 1000 cm −1 as a zero point. Intensity from them to the peak apex. Specifically, to measure the intensity X to the vertex of the maximum peak present in the range of 920~950Cm -1, and intensity Y to the vertex of the maximum peak present in the range of 800~810Cm -1, these strength The peak intensity ratio (X/Y) is calculated from X and intensity Y.

光触媒体を構成する酸化タングステンは、主にWO(三酸化タングステン)からなることが好ましい。酸化タングステンは実質的にWOからなることが好ましいが、ラマンスペクトルのピーク強度比(X/Y)を満足していれば、他のタングステン酸化物(WO、WO、W、W、W11等)を含んでいてもよい。酸化タングステン基微粒子の平均粒子径(D50)は1nm以上30μm以下であることが好ましい。酸化タングステン基微粒子の平均粒子径(D50)は50nm以上1μm以下であることがより好ましい。酸化タングステン基微粒子の粒度分布において、D90径は0.05〜10μmであることが好ましい。酸化タングステン基微粒子のBET比表面積は4.1〜820m/gであることが好ましく、さらに好ましくは10〜300m/gである。 It is preferable that the tungsten oxide constituting the photocatalyst body is mainly made of WO 3 (tungsten trioxide). It is preferable that the tungsten oxide substantially consists of WO 3, but other tungsten oxides (WO 2 , WO, W 2 O 3 , and W 2 ) may be used as long as the peak intensity ratio (X/Y) of the Raman spectrum is satisfied. 4 O 5 , W 4 O 11, etc.) may be contained. The average particle diameter (D50) of the tungsten oxide-based fine particles is preferably 1 nm or more and 30 μm or less. The average particle diameter (D50) of the tungsten oxide-based fine particles is more preferably 50 nm or more and 1 μm or less. In the particle size distribution of the tungsten oxide-based fine particles, the D90 diameter is preferably 0.05 to 10 μm. BET specific surface area of the tungsten oxide based particles is preferably from 4.1~820m 2 / g, more preferably from 10 to 300 m 2 / g.

光触媒分散液は、後述するように酸化タングステン基微粒子を水系分散媒と混合し、これを超音波分散機、湿式ジェットミル、ビーズミル等で分散処理することにより作製される。このようにして得られる光触媒分散液において、酸化タングステン基微粒子を具備する光触媒体は、一次粒子が凝集した凝集粒子を含んでいる。凝集粒子も含めて湿式のレーザ回折式粒度分布計等により粒度分布を測定し、体積基準の積算径におけるD50径が1nm以上30μm以下の場合に、良好な分散状態と均一で安定な膜形成性とを得ることができ、その結果として高い光触媒性能を得ることができる。 The photocatalyst dispersion liquid is prepared by mixing the tungsten oxide-based fine particles with an aqueous dispersion medium as described later and subjecting this to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser, a wet jet mill, a bead mill or the like. In the photocatalyst dispersion liquid thus obtained, the photocatalyst body including the tungsten oxide-based fine particles contains aggregated particles in which primary particles are aggregated. The particle size distribution including the agglomerated particles is measured by a wet type laser diffraction type particle size distribution meter, etc., and when the D50 diameter in the volume-based integrated diameter is 1 nm or more and 30 μm or less, a good dispersion state and a uniform and stable film-forming property are obtained. Can be obtained, and as a result, high photocatalytic performance can be obtained.

酸化タングステン基微粒子のD50径が30μmを超えると、光触媒分散液として十分な特性を得ることができない。酸化タングステン基微粒子のD50径が1nmより小さい場合には、粒子が小さすぎて光触媒体の取扱い性が劣り、光触媒体とそれを用いた分散液の実用性が低下する。さらに、酸化タングステン基微粒子のD90径が0.05μm未満の場合には、酸化タングステン基微粒子の分散性が低下する。このため、均一な分散液や塗料が得られにくくなる。D90径が10μmを超えると、分散液や塗料を用いて均一で安定な膜を形成することが困難になり、光触媒性能を十分に発揮させることができない。さらに、光触媒体を膜化した際の光触媒性能を高めるためには、分散液を作製するときの分散処理で微粒子に歪を与えすぎないようにすることが好ましい。 If the D50 diameter of the tungsten oxide-based fine particles exceeds 30 μm, sufficient characteristics cannot be obtained as a photocatalyst dispersion liquid. When the D50 diameter of the tungsten oxide-based fine particles is smaller than 1 nm, the particles are too small and the photocatalyst body is inferior in handleability, and the practicality of the photocatalyst body and the dispersion liquid using the same deteriorates. Furthermore, when the D90 diameter of the tungsten oxide-based fine particles is less than 0.05 μm, the dispersibility of the tungsten oxide-based fine particles decreases. Therefore, it becomes difficult to obtain a uniform dispersion liquid or coating material. When the D90 diameter exceeds 10 μm, it becomes difficult to form a uniform and stable film using a dispersion liquid or a coating material, and the photocatalytic performance cannot be sufficiently exhibited. Further, in order to enhance the photocatalytic performance when the photocatalyst is formed into a film, it is preferable that the fine particles are not excessively strained during the dispersion treatment when the dispersion is prepared.

実施形態の光触媒体は、その色をL*a*b*表色系(エルスター・エースター・ビースター表色系)で表したとき、a*が10以下、b*が−5以上、L*が50以上の体色を有することが好ましい。L*a*b*表色系は物体色を表すのに用いられる方法であり、1976年に国際照明委員会(CIE)で規格化され、日本ではJIS Z−8729で規定されている。このような色を有する光触媒体およびそれを水系分散媒に分散させた分散液を使用して光触媒膜を形成することによって、良好な光触媒性能が得られるだけでなく、基材の色調を損なうことがない。従って、光触媒膜を有する製品本来の特性や品質に加えて、光触媒膜に基づく光触媒性能を安定して発揮させることが可能になる。 When the color of the photocatalyst of the embodiment is represented by the L*a*b* color system (Elster/Aster/Beast color system), a* is 10 or less, b* is -5 or more, and L It is preferable that * has a body color of 50 or more. The L*a*b* color system is a method used to represent an object color, standardized by the International Commission on Illumination (CIE) in 1976, and specified in JIS Z-8729 in Japan. By forming a photocatalyst film using a photocatalyst having such a color and a dispersion liquid in which it is dispersed in an aqueous dispersion medium, not only good photocatalytic performance is obtained, but also the color tone of the substrate is impaired. There is no. Therefore, in addition to the original characteristics and quality of the product having the photocatalytic film, it becomes possible to stably exhibit the photocatalytic performance based on the photocatalytic film.

実施形態の光触媒体を主として構成する酸化タングステン微粒子は、以下に示す方法で作製することが好ましい。ただし、酸化タングステン基微粒子の作製方法は、特に限定されるものではない。酸化タングステン基微粒子は昇華工程を適用して作製することが好ましい。さらに、昇華工程に熱処理工程を組合せることが好ましい。このような方法で作製した酸化タングステン基微粒子によれば、上述したラマンピークの強度比(X/Y)やそれに基づく結晶状態、結晶構造、平均粒子径等を安定して実現することができる。 The tungsten oxide fine particles mainly constituting the photocatalyst body of the embodiment are preferably produced by the method described below. However, the method for producing the tungsten oxide-based fine particles is not particularly limited. The tungsten oxide-based fine particles are preferably produced by applying a sublimation process. Furthermore, it is preferable to combine a heat treatment step with the sublimation step. According to the tungsten oxide-based fine particles produced by such a method, the above-described Raman peak intensity ratio (X/Y) and the crystal state, crystal structure, average particle diameter and the like based on the intensity ratio can be stably realized.

まず、昇華工程について述べる。昇華工程は、金属タングステン粉末、タングステン化合物粉末、またはタングステン化合物溶液を、酸素雰囲気中で昇華させることによって、酸化タングステン微粒子を得る工程である。昇華とは固相から気相、あるいは気相から固相への状態変化が、液相を経ずに起こる現象である。原料としての金属タングステン粉末、タングステン化合物粉末、またはタングステン化合物溶液を、昇華させながら酸化させることによって、微粒子状態の酸化タングステンを得ることができる。 First, the sublimation process will be described. The sublimation step is a step of obtaining tungsten oxide fine particles by sublimating a metal tungsten powder, a tungsten compound powder, or a tungsten compound solution in an oxygen atmosphere. Sublimation is a phenomenon in which a solid phase changes to a gas phase or a gas phase changes to a solid phase without passing through a liquid phase. By oxidizing metallic tungsten powder, a tungsten compound powder, or a tungsten compound solution as a raw material while sublimating, tungsten oxide in a fine particle state can be obtained.

昇華工程の原料(タングステン原料)には、金属タングステン粉末、タングステン化合物粉末、またはタングステン化合物溶液のいずれを使用してもよい。原料として使用するタングステン化合物としては、例えば三酸化タングステン(WO)、二酸化タングステン(WO)、低級酸化物等の酸化タングステン、炭化タングステン、タングステン酸アンモニウム、タングステン酸カルシウム、タングステン酸等が挙げられる。 As the raw material (tungsten raw material) for the sublimation step, any of metal tungsten powder, tungsten compound powder, or tungsten compound solution may be used. Examples of the tungsten compound used as a raw material include tungsten trioxide (WO 3 ), tungsten dioxide (WO 2 ), tungsten oxide such as lower oxide, tungsten carbide, ammonium tungstate, calcium tungstate, tungstic acid, and the like. ..

上述したようなタングステン原料の昇華工程を酸素雰囲気中で行うことで、金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末を瞬時に固相から気相とし、さらに気相となった金属タングステン蒸気を酸化することによって、酸化タングステン微粒子が得られる。溶液を使用した場合でも、タングステン酸化物あるいは化合物を経て気相となる。このように、気相での酸化反応を利用することによって、酸化タングステン微粒子を得ることができる。さらに、酸化タングステン微粒子の結晶構造等を制御することができる。 By performing the sublimation step of the tungsten raw material as described above in an oxygen atmosphere, the metallic tungsten powder or the tungsten compound powder is instantly changed from the solid phase to the vapor phase, and further, the vaporized metallic tungsten vapor is oxidized, Fine particles of tungsten oxide are obtained. Even when a solution is used, it becomes a gas phase through the tungsten oxide or compound. Thus, the tungsten oxide fine particles can be obtained by utilizing the oxidation reaction in the gas phase. Furthermore, the crystal structure of the tungsten oxide fine particles can be controlled.

昇華工程の原料としては、酸素雰囲気中で昇華して得られる酸化タングステン微粒子に不純物が含まれにくいことから、金属タングステン粉末、酸化タングステン粉末、炭化タングステン粉末、およびタングステン酸アンモニウム粉末から選ばれる少なくとも1種を使用することが好ましい。金属タングステン粉末や酸化タングステン粉末は、昇華工程で形成される副生成物(酸化タングステン以外の物質)として有害なものが含まれないことから、特に昇華工程の原料として好ましい。 As a raw material for the sublimation step, at least 1 selected from metallic tungsten powder, tungsten oxide powder, tungsten carbide powder, and ammonium tungstate powder because impurities are hardly contained in tungsten oxide fine particles obtained by sublimation in an oxygen atmosphere. It is preferred to use seeds. Metallic tungsten powder and tungsten oxide powder are particularly preferable as a raw material in the sublimation process because they do not contain harmful substances as by-products (substances other than tungsten oxide) formed in the sublimation process.

原料に用いるタングステン化合物としては、その構成元素としてタングステン(W)と酸素(O)を含む化合物が好ましい。構成成分としてWおよびOを含んでいると、昇華工程で後述する誘導結合型プラズマ処理等を適用した際に瞬時に昇華されやすくなる。このようなタングステン化合物としては、WO、W2058、W1849、WO等が挙げられる。また、タングステン酸、パラタングステン酸アンモニウム、メタタングステン酸アンモニウムの溶液あるいは塩等も有効である。 As a tungsten compound used as a raw material, a compound containing tungsten (W) and oxygen (O) as its constituent elements is preferable. When W and O are included as constituent components, sublimation is likely to occur instantaneously when an inductively coupled plasma treatment or the like described later is applied in the sublimation step. Examples of such a tungsten compound include WO 3 , W 20 O 58 , W 18 O 49 , WO 2 and the like. Further, a solution or salt of tungstic acid, ammonium paratungstate, ammonium metatungstate is also effective.

酸化タングステンと添加金属元素の単体や化合物等との複合体微粒子を作製する場合には、タングステン原料に加えて、遷移金属元素や土類金属元素等の金属元素を、金属、酸化物を含む化合物、複合化合物等の形態で混ぜてもよい。酸化タングステンを他の金属元素と同時に処理することによって、酸化タングステンと他の金属元素との複合酸化物等の複合化合物微粒子を得ることができる。複合体微粒子は、酸化タングステン微粒子を他の金属元素の単体粒子や化合物粒子と混合、担持させることによっても得ることができる。酸化タングステンと他の金属元素との複合方法は特に限定されるものではなく、各種公知の方法を適用することが可能である。 In the case of producing composite fine particles of tungsten oxide and a simple substance or compound of an additive metal element, in addition to the tungsten raw material, a metal element such as a transition metal element or an earth metal element, a compound containing a metal or an oxide. Alternatively, they may be mixed in the form of a complex compound or the like. By treating tungsten oxide at the same time as another metal element, it is possible to obtain composite compound fine particles such as a composite oxide of tungsten oxide and another metal element. The composite fine particles can also be obtained by mixing and supporting tungsten oxide fine particles with simple particles or compound particles of another metal element. The composite method of tungsten oxide and another metal element is not particularly limited, and various known methods can be applied.

タングステン原料としての金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末は0.1〜100μmの範囲の平均粒子径を有することが好ましい。タングステン原料の平均粒子径は0.3μm〜10μmの範囲がより好ましくは、さらに好ましくは0.3μm〜3μmの範囲、望ましくは0.3μm〜1.5μmの範囲である。上記範囲内の平均粒子径を有する金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末を用いると、昇華が生じやすい。タングステン原料の平均粒子径が0.1μm未満の場合には原料粉が微細すぎるため、原料粉の事前調整が必要になったり、取扱い性が低下することに加えて、高価になるために工業的に好ましくない。タングステン原料の平均粒子径が100μmを超えると均一な昇華反応が起きにくくなる。平均粒子径が大きくても大きなエネルギー量で処理すれば均一な昇華反応を生じさせることができるが、工業的には好ましくない。 The metal tungsten powder or the tungsten compound powder as the tungsten raw material preferably has an average particle diameter in the range of 0.1 to 100 μm. The average particle diameter of the tungsten raw material is more preferably in the range of 0.3 μm to 10 μm, further preferably in the range of 0.3 μm to 3 μm, and preferably in the range of 0.3 μm to 1.5 μm. When a metal tungsten powder or a tungsten compound powder having an average particle diameter within the above range is used, sublimation easily occurs. When the average particle diameter of the tungsten raw material is less than 0.1 μm, the raw material powder is too fine, which requires pre-conditioning of the raw material powder, lowers the handling property, and is expensive, which is industrial. Not good for When the average particle size of the tungsten raw material exceeds 100 μm, it is difficult to cause a uniform sublimation reaction. Even if the average particle diameter is large, a uniform sublimation reaction can be caused by treating with a large amount of energy, but it is not industrially preferable.

昇華工程でタングステン原料を酸素雰囲気中で昇華させる方法としては、誘導結合型プラズマ処理、アーク放電処理、レーザ処理、電子線処理、およびガスバーナー処理から選ばれる少なくとも1種の処理が挙げられる。これらのうち、レーザ処理や電子線処理ではレーザまたは電子線を照射して昇華工程を行う。レーザや電子線は照射スポット径が小さいため、一度に大量の原料を処理するためには時間がかかるものの、原料粉の粒子径や供給量の安定性を厳しく制御する必要がないという長所がある。 Examples of the method of sublimating the tungsten raw material in the oxygen atmosphere in the sublimation step include at least one treatment selected from inductively coupled plasma treatment, arc discharge treatment, laser treatment, electron beam treatment, and gas burner treatment. Among these, in laser processing and electron beam processing, a sublimation process is performed by irradiating a laser or an electron beam. Since the irradiation spot diameter of laser and electron beam is small, it takes time to process a large amount of raw material at one time, but there is an advantage that it is not necessary to strictly control the particle diameter of the raw material powder and the stability of the supply amount. ..

誘導結合型プラズマ処理やアーク放電処理は、プラズマやアーク放電の発生領域の調整が必要であるものの、一度に大量の原料粉を酸素雰囲気中で酸化反応させることができる。また、一度に処理できる原料の量を制御することができる。ガスバーナー処理は動力費が比較的安いものの、原料粉や原料溶液を多量に処理することが難しい。このため、ガスバーナー処理は生産性の点で劣るものである。なお、ガスバーナー処理は昇華させるのに十分なエネルギーを有するものであればよく、特に限定されるものではない。プロパンガスバーナーやアセチレンガスバーナー等が用いられる。 Inductively coupled plasma treatment or arc discharge treatment requires adjustment of the plasma or arc discharge generation region, but a large amount of raw material powder can be oxidized at a time in an oxygen atmosphere. Also, the amount of raw material that can be processed at one time can be controlled. Although the gas burner treatment has a relatively low power cost, it is difficult to process a large amount of raw material powder or raw material solution. Therefore, the gas burner process is inferior in productivity. The gas burner process is not particularly limited as long as it has sufficient energy for sublimation. A propane gas burner, an acetylene gas burner, or the like is used.

昇華工程に誘導結合型プラズマ処理を適用する場合、通常アルゴンガスや酸素ガスを用いてプラズマを発生させ、このプラズマ中に金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末を供給する方法が用いられる。プラズマ中にタングステン原料を供給する方法としては、例えば金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末をキャリアガスと共に吹き込む方法、金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末を所定の液状分散媒中に分散させた分散液を吹き込む方法等が挙げられる。 When the inductively coupled plasma treatment is applied to the sublimation process, a method is usually used in which plasma is generated using argon gas or oxygen gas and metallic tungsten powder or tungsten compound powder is supplied into this plasma. As a method of supplying the tungsten raw material into the plasma, for example, a method of blowing a metal tungsten powder or a tungsten compound powder together with a carrier gas, a method of blowing a dispersion liquid in which the metal tungsten powder or the tungsten compound powder is dispersed in a predetermined liquid dispersion medium. Etc.

金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末をプラズマ中に吹き込む場合に用いられるキャリアガスとしては、例えば空気、酸素、酸素を含有した不活性ガス等が挙げられる。これらのうち、空気は低コストであるために好ましく用いられる。キャリアガスの他に酸素を含む反応ガスを流入する場合や、タングステン化合物粉末が酸化タングステンの場合等、反応場中に酸素が十分に含まれているときには、キャリアガスとしてアルゴンやヘリウム等の不活性ガスを用いてもよい。反応ガスには酸素や酸素を含む不活性ガス等を用いることが好ましい。酸素を含む不活性ガスを用いる場合、酸化反応に必要な酸素量を十分に供給することが可能なように、酸素量を設定することが好ましい。 Examples of the carrier gas used when blowing the metal tungsten powder or the tungsten compound powder into the plasma include air, oxygen, and an inert gas containing oxygen. Of these, air is preferably used because of its low cost. Inert oxygen such as argon or helium as the carrier gas when oxygen is sufficiently contained in the reaction field, such as when a reaction gas containing oxygen is introduced in addition to the carrier gas, or when the tungsten compound powder is tungsten oxide. Gas may be used. It is preferable to use oxygen or an inert gas containing oxygen as the reaction gas. When an inert gas containing oxygen is used, it is preferable to set the amount of oxygen so that the amount of oxygen required for the oxidation reaction can be sufficiently supplied.

金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末をキャリアガスと共に吹き込む方法を適用すると共に、ガス流量や反応容器内の圧力等を調整することによって、酸化タングステン微粒子の結晶構造を制御しやすい。具体的には、単斜晶および三斜晶から選ばれる少なくとも1種(単斜晶、三斜晶、または単斜晶と三斜晶との混晶)、あるいはそれに斜方晶を混在させた結晶構造を有する酸化タングステン微粒子が得られやすい。酸化タングステン微粒子の結晶構造は、単斜晶と三斜晶とが混在する結晶構造、単斜晶と斜方晶とが混在する結晶構造、三斜晶と斜方晶とが混在する結晶構造、単斜晶と三斜晶と斜方晶とが混在する結晶構造のいずれかであることが好ましい。 The crystal structure of the tungsten oxide fine particles can be easily controlled by applying the method of blowing the metal tungsten powder or the tungsten compound powder together with the carrier gas, and adjusting the gas flow rate, the pressure in the reaction container, and the like. Specifically, at least one selected from monoclinic and triclinic (monoclinic, triclinic, or a mixed crystal of monoclinic and triclinic), or an orthorhombic mixture thereof. Tungsten oxide fine particles having a crystal structure are easily obtained. The crystal structure of the tungsten oxide fine particles has a crystal structure in which monoclinic crystals and triclinic crystals are mixed, a crystal structure in which monoclinic crystals and orthorhombic crystals are mixed, a crystal structure in which triclinic crystals and orthorhombic crystals are mixed, It preferably has any one of crystal structures in which monoclinic crystals, triclinic crystals and orthorhombic crystals are mixed.

金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末の分散液の作製に用いられる分散媒としては、分子中に酸素原子を有する液状分散媒が挙げられる。分散液を用いると原料粉の取扱いが容易になる。分子中に酸素原子を有する液状分散媒としては、例えば水およびアルコールから選ばれる少なくとも1種を20容量%以上含むものが用いられる。液状分散媒として用いるアルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、1−プロパノールおよび2−プロパノールから選ばれる少なくとも1種が好ましい。水やアルコールはプラズマの熱で容易に揮発しやすいため、原料粉の昇華反応や酸化反応を妨害することはなく、分子中に酸素を含有していることから酸化反応を促進しやすい。 Examples of the dispersion medium used for preparing the dispersion liquid of the metal tungsten powder or the tungsten compound powder include a liquid dispersion medium having oxygen atoms in its molecule. The use of the dispersion liquid facilitates the handling of the raw material powder. As the liquid dispersion medium having oxygen atoms in the molecule, for example, one containing at least 20% by volume of at least one selected from water and alcohol is used. As the alcohol used as the liquid dispersion medium, for example, at least one selected from methanol, ethanol, 1-propanol and 2-propanol is preferable. Since water and alcohol easily volatilize easily due to the heat of plasma, they do not interfere with the sublimation reaction and the oxidation reaction of the raw material powder, and since the molecule contains oxygen, the oxidation reaction is easily promoted.

金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末を分散媒に分散させて分散液を作製する場合、金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末は分散液中に10〜95質量%の範囲で含ませることが好ましく、さらに好ましくは40〜80質量%の範囲である。このような範囲で分散液中の分散させることで、金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末を分散液中に均一に分散させることができる。均一に分散していると原料粉の昇華反応が均一に生じやすい。分散液中の含有量が10質量%未満では原料粉の量が少なすぎて効率よく製造ができない。95質量%を超えると分散液が少なく、原料粉の粘性が増大することで、容器にこびりつき易くなるために取扱い性が低下する。 When the dispersion liquid is prepared by dispersing the metal tungsten powder or the tungsten compound powder in the dispersion medium, the metal tungsten powder or the tungsten compound powder is preferably contained in the dispersion liquid in the range of 10 to 95% by mass, and more preferably. It is in the range of 40 to 80 mass %. By dispersing in the dispersion liquid in such a range, the metal tungsten powder and the tungsten compound powder can be uniformly dispersed in the dispersion liquid. If it is uniformly dispersed, the sublimation reaction of the raw material powder is likely to occur uniformly. If the content in the dispersion is less than 10% by mass, the amount of raw material powder is too small to efficiently manufacture the powder. When it exceeds 95% by mass, the amount of the dispersion is small and the viscosity of the raw material powder is increased, so that it easily sticks to the container and the handleability is deteriorated.

金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末を分散液にしてプラズマ中に吹き込む方法を適用することによって、酸化タングステン微粒子の結晶構造を制御しやすい。具体的には、単斜晶および三斜晶から選ばれる少なくとも1種、またはそれに斜方晶を混在させた結晶構造を有する酸化タングステン微粒子が得られやすい。さらに、タングステン化合物溶液を原料として用いることによっても、昇華反応を均一に行うことができ、さらに酸化タングステン微粒子の結晶構造の制御性が向上する。上記したような分散液を用いる方法は、アーク放電処理にも適用することが可能である。 The crystal structure of the tungsten oxide fine particles can be easily controlled by applying a method of forming a dispersion liquid of metal tungsten powder or a tungsten compound powder and blowing it into plasma. Specifically, it is easy to obtain at least one kind of tungsten oxide fine particles having a crystal structure in which at least one kind selected from monoclinic crystals and triclinic crystals, or an orthorhombic mixture thereof is mixed. Further, by using the tungsten compound solution as a raw material, the sublimation reaction can be performed uniformly, and the controllability of the crystal structure of the tungsten oxide fine particles is further improved. The method using the dispersion liquid as described above can also be applied to the arc discharge treatment.

レーザや電子線を照射して昇華工程を実施する場合は、金属タングステンやタングステン化合物をペレット状にしたものを原料として使用することが好ましい。レーザや電子線は照射スポット径が小さいため、金属タングステン粉末、タングステン化合物粉末を用いると供給が困難になるが、ペレット状にした金属タングステンやタングステン化合物を用いることで効率よく昇華させることができる。レーザは金属タングステンやタングステン化合物を昇華させるのに十分なエネルギーを有するものであればよく、特に限定されるものではないが、CO2レーザが高エネルギーであるために好ましい。 When carrying out the sublimation step by irradiating a laser or an electron beam, it is preferable to use metal tungsten or a tungsten compound in a pellet form as a raw material. Since the irradiation spot diameter of a laser or an electron beam is small, it is difficult to supply it by using a metal tungsten powder or a tungsten compound powder, but it can be efficiently sublimated by using a pelletized metal tungsten or a tungsten compound. The laser is not particularly limited as long as it has sufficient energy to sublime metallic tungsten or a tungsten compound, and a CO 2 laser is preferable because it has high energy.

レーザや電子線をペレットに照射する際に、レーザ光や電子線の照射源またはペレットの少なくとも一方を移動させると、ある程度の大きさを有するペレットの全面を有効に昇華することができる。これによって、単斜晶および三斜晶から選ばれる少なくとも1種に斜方晶を混在させた結晶構造を有する三酸化タングステン粉末が得られやくなる。上記したようなペレットは誘導結合型プラズマ処理やアーク放電処理にも適用可能である。 When irradiating the pellets with the laser beam or the electron beam, at least one of the irradiation source of the laser beam or the electron beam or the pellets can be moved, whereby the entire surface of the pellets having a certain size can be effectively sublimated. This makes it easy to obtain a tungsten trioxide powder having a crystal structure in which orthorhombic crystals are mixed with at least one selected from monoclinic crystals and triclinic crystals. The above-mentioned pellets can also be applied to inductively coupled plasma processing and arc discharge processing.

実施形態の光触媒体は、上述した昇華工程で得た酸化タングステン基微粒子を熱処理することにより再現性よく得ることができる。熱処理工程においては、昇華工程で得られた酸化タングステン基微粒子を、酸化雰囲気中にて所定の温度と時間で熱処理する。熱処理工程は、空気中や酸素含有ガス中で実施することが好ましい。酸素含有ガスとは、酸素を含有した不活性ガスを意味する。熱処理温度は200〜800℃の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは340〜650℃の範囲である。熱処理時間は10分〜5時間の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは30分〜2時間の範囲である。熱処理工程の温度および時間を上記範囲内にすることによって、酸化タングステン基微粒子の結晶性や表面欠陥の存在量等が光触媒に適した状態となる。 The photocatalyst body of the embodiment can be obtained with good reproducibility by heat-treating the tungsten oxide-based fine particles obtained in the sublimation step described above. In the heat treatment step, the tungsten oxide-based fine particles obtained in the sublimation step are heat-treated at a predetermined temperature and time in an oxidizing atmosphere. The heat treatment step is preferably performed in air or an oxygen-containing gas. The oxygen-containing gas means an inert gas containing oxygen. The heat treatment temperature is preferably in the range of 200 to 800°C, more preferably 340 to 650°C. The heat treatment time is preferably in the range of 10 minutes to 5 hours, more preferably 30 minutes to 2 hours. By setting the temperature and time of the heat treatment step within the above range, the crystallinity of the tungsten oxide-based fine particles, the existing amount of surface defects, and the like are in a state suitable for the photocatalyst.

熱処理温度が200℃未満の場合には、昇華工程で三酸化タングステンにならなかった粉末を三酸化タングステンにするための酸化効果を十分に得ることができないおそれがある。さらに、昇華工程で得た三酸化タングステンの結晶性を十分に高めることができない。熱処理温度が800℃を超えると酸化タングステンの結晶性が過度に高まり、微粒子表面の酸素欠損等の表面欠陥がほとんどない状態になりやすい。いずれの場合にも、酸化タングステン基微粒子の光触媒活性を十分に高めることができない。さらに、熱処理時における昇温速度や降温速度を適切な範囲に調整することによって、酸化タングステン基微粒子の結晶性や表面状態を再現性よく光触媒に適した状態に制御することができる。熱処理工程は、設定温度まで昇温した炉中に酸化タングステン粉末を入れ、所定時間経過した後に、酸化タングステン粉末を炉から取り出して、室温にて降温させることが好ましい。熱処理時の昇温速度は80〜800℃/分の範囲とすることが好ましく、降温速度は−800〜−13℃/分の範囲とすることが好ましい。 When the heat treatment temperature is lower than 200° C., there is a possibility that the oxidizing effect for converting the powder that has not become tungsten trioxide in the sublimation step into tungsten trioxide cannot be sufficiently obtained. Furthermore, the crystallinity of the tungsten trioxide obtained in the sublimation process cannot be sufficiently enhanced. When the heat treatment temperature exceeds 800° C., the crystallinity of tungsten oxide is excessively increased, and the surface of the fine particles tends to have almost no surface defects such as oxygen vacancies. In either case, the photocatalytic activity of the tungsten oxide-based fine particles cannot be sufficiently enhanced. Furthermore, the crystallinity and surface condition of the tungsten oxide-based fine particles can be controlled to a state suitable for the photocatalyst with good reproducibility by adjusting the temperature rising rate and the temperature lowering rate during the heat treatment within an appropriate range. In the heat treatment step, it is preferable to put the tungsten oxide powder in a furnace heated to a set temperature, take out the tungsten oxide powder from the furnace after a lapse of a predetermined time, and lower the temperature at room temperature. The rate of temperature increase during heat treatment is preferably in the range of 80 to 800° C./minute, and the rate of temperature decrease is preferably in the range of −800 to −13° C./minute.

(光触媒分散液、光触媒塗料、光触媒膜、および製品)
次に、実施形態の光触媒分散液および光触媒塗料、さらにそれらを用いて形成した光触媒膜および光触媒膜を具備する製品について説明する。実施形態の光触媒分散液は、水系分散媒中に実施形態の光触媒体を粒子濃度が0.001〜50質量%の範囲となるように分散させたものである。粒子濃度が0.001質量%未満であると光触媒体の含有量が不足し、所望の性能を得ることができない。粒子濃度が50質量%を超えると、膜化した際に光触媒体の微粒子が近接しすぎた状態で存在し、光触媒性能を十分に発揮させるための表面積を得ることができない。このため、十分な性能を発揮させることができないだけでなく、必要以上に光触媒体を含有するためにコストの増加を招くことになる。光触媒体の濃度は0.01〜20質量%の範囲であることがより好ましい。
(Photocatalyst dispersion, photocatalyst coating, photocatalyst film, and products)
Next, a photocatalyst dispersion liquid and a photocatalyst coating material of the embodiment, a photocatalyst film formed by using them, and a product including the photocatalyst film will be described. The photocatalyst dispersion liquid of the embodiment is obtained by dispersing the photocatalyst body of the embodiment in an aqueous dispersion medium so that the particle concentration is in the range of 0.001 to 50 mass %. If the particle concentration is less than 0.001% by mass, the content of the photocatalyst will be insufficient and the desired performance cannot be obtained. When the particle concentration exceeds 50% by mass, the fine particles of the photocatalyst body exist in a state of being too close to each other when formed into a film, and the surface area for sufficiently exhibiting the photocatalytic performance cannot be obtained. Therefore, not only the sufficient performance cannot be exhibited, but also the photocatalyst is contained more than necessary, resulting in an increase in cost. The concentration of the photocatalyst is more preferably 0.01 to 20% by mass.

実施形態の光触媒分散液において、分散液のpHは1〜9の範囲であることが好ましい。光触媒分散液のpHを1〜9の範囲にすることで、ゼータ電位がマイナスとなるため、光触媒体の分散状態を高めることができる。このような分散液やそれを用いた塗料によれば、基材に薄くむらなく塗布することができる。光触媒分散液のpHが1より小さいと、ゼータ電位が零に近づくために分散性が低下する。光触媒分散液のpHが9より大きいと、酸化タングステンが溶解しやすくなる。光触媒分散液のpHを調整するために、必要に応じて塩酸、硫酸、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)、アンモニア、水酸化ナトリウム等の酸やアルカリ水溶液を添加してもよい。 In the photocatalyst dispersion liquid of the embodiment, the pH of the dispersion liquid is preferably in the range of 1-9. By setting the pH of the photocatalyst dispersion liquid in the range of 1 to 9, the zeta potential becomes negative, so that the dispersion state of the photocatalyst body can be enhanced. With such a dispersion liquid or a coating material using the dispersion liquid, it is possible to apply it thinly and evenly to a substrate. When the pH of the photocatalyst dispersion liquid is less than 1, the zeta potential approaches zero, and the dispersibility decreases. When the pH of the photocatalyst dispersion liquid is higher than 9, the tungsten oxide is easily dissolved. In order to adjust the pH of the photocatalyst dispersion liquid, an acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), ammonia or sodium hydroxide, or an aqueous alkali solution may be added, if necessary.

光触媒分散液のpHは2.5〜7.5の範囲であることがより好ましい。これによって、分散液や塗料を用いて形成した膜の光触媒性能(ガス分解性能)をより高めることができる。pHが2.5〜7.5の範囲の光触媒分散液を塗布して乾燥させた後に、FT−IR(フーリエ変換赤外吸収分光法)で粒子の表面状態を観察すると3700cm−1付近に水酸基の吸収が見られる。このような膜を光触媒膜として用いることによって、優れた有機ガス分解性能を得ることができる。pHを8に調整した光触媒分散液を塗布して乾燥させた場合、水酸基の吸収が減少し、ガス分解性能も低下しやすくなる。光触媒分散液のpHを1.5に調整した場合、水酸基は存在するものの、ゼータ電位が0に近づくことで分散性が若干低下し、ガス分解性能も若干低下する。 The pH of the photocatalyst dispersion liquid is more preferably in the range of 2.5 to 7.5. As a result, the photocatalytic performance (gas decomposition performance) of the film formed using the dispersion liquid or the paint can be further improved. After applying a photocatalyst dispersion liquid having a pH in the range of 2.5 to 7.5 and drying it, observing the surface state of the particles by FT-IR (Fourier transform infrared absorption spectroscopy), hydroxyl groups are found around 3700 cm -1. Absorption of is seen. By using such a film as the photocatalyst film, excellent organic gas decomposition performance can be obtained. When the photocatalyst dispersion liquid whose pH is adjusted to 8 is applied and dried, the absorption of hydroxyl groups is decreased and the gas decomposition performance is likely to be deteriorated. When the pH of the photocatalyst dispersion liquid is adjusted to 1.5, hydroxyl groups are present, but the zeta potential approaches 0, so that the dispersibility is slightly reduced and the gas decomposition performance is also slightly reduced.

実施形態の光触媒分散液は、水系分散媒中に実施形態の光触媒体を分散させることにより得られる。水系分散媒中に分散させる光触媒体は、前述したように酸化タングステンの単独微粒子に限らず、酸化タングステンと他の金属元素との混合体や複合体等の微粒子であってもよい。酸化タングステンと他の金属元素とは、予め混合もくしは複合した状態で水系分散媒中に分散させてもよいし、水系分散媒中で混合体もくしは複合体としてもよい。タングステン以外の金属元素の種類や形態等は前述した通りである。 The photocatalyst dispersion liquid of the embodiment is obtained by dispersing the photocatalyst body of the embodiment in an aqueous dispersion medium. The photocatalyst to be dispersed in the aqueous dispersion medium is not limited to the single fine particles of tungsten oxide as described above, but may be fine particles such as a mixture or complex of tungsten oxide and another metal element. Tungsten oxide and another metal element may be mixed or mixed in advance in the aqueous dispersion medium to be dispersed, or the mixture or the composite may be formed in the aqueous dispersion medium. The types and forms of metal elements other than tungsten are as described above.

酸化タングステンと他の金属元素とを分散媒中で混合もくしは複合する方法は、特に限定されるものではない。代表的な複合法を以下に記載する。ルテニウムを複合する方法としては、酸化タングステン微粒子を分散させた水系分散液に塩化ルテニウムの水溶液を添加する方法が挙げられる。白金を複合する方法としては、酸化タングステン微粒子を含有する水系分散液に白金粉末を混合する方法が挙げられる。さらに、硝酸銅や硫酸銅の水溶液やエタノール溶液を用いた銅の複合方法、塩化鉄水溶液を用いた鉄の複合方法、塩化銀水溶液を用いた銀の複合方法、塩化白金酸水溶液を用いた白金の複合方法、塩化パラジウム水溶液を用いたパラジウムの複合方法等も有効である。また、酸化チタンゾルやアルミナゾル等の酸化物ゾルを用いて、酸化タングステンと金属元素(酸化物)とを複合させてもよい。これら以外にも各種の複合方法の適用が可能である。 The method of mixing or compounding tungsten oxide and another metal element in a dispersion medium is not particularly limited. A representative composite method is described below. Examples of a method of combining ruthenium include a method of adding an aqueous solution of ruthenium chloride to an aqueous dispersion liquid in which fine particles of tungsten oxide are dispersed. Examples of the method of combining platinum include a method of mixing platinum powder with an aqueous dispersion liquid containing tungsten oxide fine particles. Furthermore, a copper compounding method using an aqueous solution of copper nitrate or copper sulfate or an ethanol solution, an iron compounding method using an iron chloride aqueous solution, a silver compounding method using a silver chloride aqueous solution, a platinum using a chloroplatinic acid aqueous solution. The complex method of palladium and the complex method of palladium using an aqueous solution of palladium chloride are also effective. Further, tungsten oxide and a metal element (oxide) may be combined using an oxide sol such as titanium oxide sol or alumina sol. In addition to these, various composite methods can be applied.

実施形態の光触媒分散液には、水系分散媒が用いられる。水系分散媒の代表例としては水が挙げられる。水系分散媒は水以外にアルコールを50質量%未満の範囲で含有していてもよい。アルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール等が用いられる。アルコールの含有量が20質量%を超えると、光触媒体によっては凝集するおそれがあるため、アルコールの含有量は20質量%以下とすることがより好ましい。アルコールの含有量は10質量%以下とすることがさらに好ましい。実施形態の光触媒体は、活性炭やゼオライト等の吸着性能を有する材料と混合、担持、含浸させた状態で、水やアルコール等の水系分散媒中に分散させてもよい。光触媒分散液は、このような状態の光触媒体を含有していてもよい。 An aqueous dispersion medium is used for the photocatalyst dispersion liquid of the embodiment. Water is a typical example of the aqueous dispersion medium. The water-based dispersion medium may contain alcohol in an amount of less than 50% by mass in addition to water. As the alcohol, for example, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol or the like is used. If the content of alcohol exceeds 20% by mass, the photocatalyst may aggregate. Therefore, the content of alcohol is more preferably 20% by mass or less. The content of alcohol is more preferably 10% by mass or less. The photocatalyst body of the embodiment may be dispersed in a water-based dispersion medium such as water or alcohol in a state of being mixed, supported, and impregnated with a material having an adsorption performance such as activated carbon or zeolite. The photocatalyst dispersion liquid may contain the photocatalyst body in such a state.

実施形態の光触媒分散液は、そのままの状態で膜形成材料として用いることができる。光触媒分散液はバインダ成分と混合して塗料を作製し、この塗料を膜形成材料として用いてもよい。塗料は水系分散液と無機バインダおよび有機バインダから選ばれる少なくとも1種のバインダ成分を含有する。バインダ成分の含有量は5〜95質量%の範囲とすることが好ましい。バインダ成分の含有量が95質量%を超えると、所望の光触媒性能を得ることができないおそれがある。バインダ成分の含有量が5質量%未満の場合には十分な結合力が得られず、膜特性が低下するおそれがある。このような塗料を塗布することによって、膜の強度、硬さ、基材への密着力等を所望の状態に調整することができる。 The photocatalyst dispersion liquid of the embodiment can be used as it is as a film forming material. The photocatalyst dispersion liquid may be mixed with a binder component to prepare a paint, and this paint may be used as a film forming material. The coating material contains an aqueous dispersion and at least one binder component selected from an inorganic binder and an organic binder. The content of the binder component is preferably in the range of 5 to 95% by mass. When the content of the binder component exceeds 95% by mass, the desired photocatalytic performance may not be obtained. When the content of the binder component is less than 5% by mass, a sufficient binding force cannot be obtained and the film properties may be deteriorated. By applying such a coating material, it is possible to adjust the strength, hardness, adhesion to the substrate, etc. of the film to a desired state.

無機バインダとしては、例えばアルキルシリケート、ハロゲン化ケイ素、およびこれらの部分加水分解物等の加水分解性ケイ素化合物を分解して得られる生成物、有機ポリシロキサン化合物とその重縮合物、シリカ、コロイダルシリカ、水ガラス、ケイ素化合物、リン酸亜鉛等のリン酸塩、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム等の金属酸化物、重リン酸塩、セメント、石膏、石灰、ほうろう用フリット等が用いられる。有機バインダとしては、例えばフッ素系樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、アルキド樹脂等が用いられる。 Examples of the inorganic binder include products obtained by decomposing hydrolyzable silicon compounds such as alkyl silicates, silicon halides, and partial hydrolysates thereof, organic polysiloxane compounds and polycondensates thereof, silica, colloidal silica. , Water glass, silicon compounds, phosphates such as zinc phosphate, metal oxides such as zinc oxide and zirconium oxide, heavy phosphates, cement, gypsum, lime, and frit for enamel. As the organic binder, for example, fluorine resin, silicone resin, acrylic resin, epoxy resin, polyester resin, melamine resin, urethane resin, alkyd resin, etc. are used.

上述した光触媒分散液や光触媒塗料を基材に塗布することによって、光触媒体を含有する膜を安定かつ均一に形成することができる。光触媒膜を形成する基材としては、ガラス、セラミックス、プラスチック、アクリル等の樹脂、紙、繊維、金属、木材等が用いられる。膜厚は2〜1000nmの範囲であることが好ましい。膜厚が2nm未満であると、酸化タングステン基微粒子を均一に存在させた状態が得られないおそれがある。膜厚が1000nmを超えると、光触媒膜の基材に対する密着力が低下する。膜厚は2〜400nmの範囲であることがより好ましい。 By applying the above-mentioned photocatalyst dispersion liquid or photocatalyst coating material to a substrate, a film containing a photocatalyst can be formed stably and uniformly. As the base material for forming the photocatalytic film, glass, ceramics, plastic, resin such as acrylic resin, paper, fiber, metal, wood and the like are used. The film thickness is preferably in the range of 2 to 1000 nm. If the film thickness is less than 2 nm, the state in which the tungsten oxide-based fine particles are allowed to uniformly exist may not be obtained. When the film thickness exceeds 1000 nm, the adhesion of the photocatalyst film to the base material decreases. The film thickness is more preferably in the range of 2 to 400 nm.

実施形態の光触媒膜は、可視光のみならず紫外光の照射下においても光触媒性能を発揮する。一般に、可視光とは波長が380〜830nmの領域の光であり、太陽光、あるいは白色蛍光灯、白色LED、電球、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の一般照明や、青色発光ダイオード、青色レーザ等を光源として照射される光である。紫外光とは波長が10〜400nmの領域の光であり、太陽や水銀灯等から照射される光に含まれている。実施形態の光触媒膜は、通常の屋内環境下で光触媒性能を発揮するのみならず、紫外光の照射下においても光触媒性能を発揮する。光触媒性能とは、光を吸収して光子1個に対し一対の電子と正孔が励起され、励起された電子と正孔が表面にある水酸基や酸を酸化還元により活性化し、その活性化で発生した活性酸素種によって、有機ガス等を酸化分解する作用であり、さらに親水性や抗菌・除菌性能等を発揮する作用である。 The photocatalyst film of the embodiment exhibits photocatalytic performance not only under irradiation with visible light but also under ultraviolet light. In general, visible light is light in the wavelength range of 380 to 830 nm, and includes sunlight, general lighting such as white fluorescent lamps, white LEDs, light bulbs, halogen lamps, xenon lamps, and blue light emitting diodes and blue lasers. It is the light emitted as a light source. Ultraviolet light is light in the wavelength range of 10 to 400 nm and is included in light emitted from the sun, mercury lamps, and the like. The photocatalyst film of the embodiment exhibits not only the photocatalytic performance in a normal indoor environment, but also the photocatalytic performance under the irradiation of ultraviolet light. Photocatalytic performance means that a pair of electrons and holes are excited for one photon by absorbing light, and the excited electrons and holes activate the hydroxyl group or acid on the surface by redox reduction, and The generated active oxygen species have an effect of oxidizing and decomposing organic gas and the like, and further an effect of exerting hydrophilicity, antibacterial/bactericidal performance and the like.

実施形態の製品は、上述した光触媒分散液や光触媒塗料を用いて形成した膜を具備するものである。具体的には、製品を構成する基材の表面に光触媒分散液や光触媒塗料を塗布して膜を形成したものである。基材表面に形成する膜は、ゼオライト、活性炭、多孔質セラミックス等を含有していてもよい。光触媒膜やそれを具備する製品は、可視光の照射下におけるアセトアルデヒドやホルムアルデヒド等の有機ガスの分解性能に優れ、特に低照度においても高活性を示す。また、従来の可視光応答型光触媒よりも、紫外光の照射下においても高い光触媒性能を有し、使用環境を広げることができる。実施形態の光触媒膜は水の接触角測定で親水性を示す。さらに、黄色ブドウ球菌や大腸菌に対する可視光の照射下での抗菌性評価において、高い抗菌作用を発揮するものである。 The product of the embodiment has a film formed by using the above-mentioned photocatalyst dispersion liquid or photocatalyst paint. Specifically, a film is formed by applying a photocatalyst dispersion liquid or a photocatalyst paint on the surface of a base material constituting a product. The film formed on the surface of the base material may contain zeolite, activated carbon, porous ceramics, or the like. The photocatalyst film and products equipped with it have excellent decomposition performance for organic gas such as acetaldehyde and formaldehyde under irradiation of visible light, and exhibit high activity even in low illuminance. Further, it has a higher photocatalytic performance even under irradiation with ultraviolet light than the conventional visible light responsive photocatalyst, and can broaden the use environment. The photocatalyst film of the embodiment exhibits hydrophilicity when the contact angle of water is measured. Further, it exhibits a high antibacterial action in the evaluation of antibacterial property against Staphylococcus aureus and Escherichia coli under the irradiation of visible light.

実施形態の光触媒膜を具備する製品の具体例としては、エアコン、空気清浄機、扇風機、冷蔵庫、電子レンジ、食器洗浄乾燥機、炊飯器、ポット、鍋蓋、IHヒータ、洗濯機、掃除機、照明器具(ランプ、器具本体、シェード等)、衛生用品、便器、洗面台、鏡、浴室(壁、天井、床等)、建材(室内壁、天井材、床、外壁等)、インテリア用品(カーテン、絨毯、テーブル、椅子、ソファ、棚、ベッド、寝具等)、ガラス、サッシ、手すり、ドア、ノブ、衣服、家電製品等に使用されるフィルタ、文房具、台所用品、自動車の室内空間で用いられる部材等が挙げられる。実施形態の光触媒膜を具備することで、製品に光触媒効果を付与することができる。適用する基材としては、ガラス、セラミックス、プラスチック、アクリル等の樹脂、紙、繊維、金属、木材等が挙げられる。 Specific examples of products provided with the photocatalyst film of the embodiment include air conditioners, air purifiers, fans, refrigerators, microwave ovens, dishwashers/dryers, rice cookers, pots, pot lids, IH heaters, washing machines, vacuum cleaners, Lighting fixtures (lamps, fixtures, shades, etc.), hygiene items, toilet bowls, washbasins, mirrors, bathrooms (walls, ceilings, floors, etc.), building materials (indoor walls, ceiling materials, floors, outer walls, etc.), interior items (curtains) , Carpets, tables, chairs, sofas, shelves, beds, bedding, etc.), glass, sashes, handrails, doors, knobs, clothes, filters used for home appliances, etc., stationery, kitchen utensils, used in automobile interior space Examples include members. By providing the photocatalyst film of the embodiment, a photocatalytic effect can be imparted to the product. Examples of the substrate to be applied include glass, ceramics, plastics, resins such as acrylic resin, paper, fibers, metals, and wood.

基材に繊維を用いる場合、繊維材料としてはポリエステル、ナイロン、アクリル等の合成繊維、レーヨン等の再生繊維、綿、羊毛、絹等の天然繊維、それらの混繊、交織、混紡品等が用いられる。繊維材料はバラ毛状であってもよい。繊維は織物、編物、不織布等のいかなる形態を有していてもよく、通常の染色加工やプリントが施されているものであってもよい。光触媒分散液を繊維材料に適用する場合、実施形態による光触媒体を樹脂バインダと併用し、これを繊維材料に固定する方法が便利である。 When fibers are used as the base material, synthetic fibers such as polyester, nylon and acrylic, regenerated fibers such as rayon, natural fibers such as cotton, wool and silk, and mixed fibers, mixed woven materials and mixed spun products thereof are used as the fiber material. To be The fibrous material may be loose-fluffed. The fibers may have any form such as woven fabric, knitted fabric, and non-woven fabric, and may be those that have been subjected to ordinary dyeing and printing. When the photocatalyst dispersion liquid is applied to a fiber material, it is convenient to use the photocatalyst body according to the embodiment together with a resin binder and fix the same to the fiber material.

樹脂バインダとしては、水溶解型、水分散型、溶剤可溶型の樹脂を使用することができる。具体的には、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂等が用いられるが、これらに限定されるものではない。実施形態の光触媒分散液を用いて光触媒体を繊維材料に固定する場合、例えば光触媒分散液を水分散性や水溶解性の樹脂バインダと混合して樹脂液を作製し、この樹脂液に繊維材料を含浸した後、マングルロール等で絞って乾燥させる。樹脂液を増粘することによって、繊維材料の片面にナイフコーター等の公知の装置でコートすることができる。グラビヤロールを用いて繊維材料の片面もしくは両面に光触媒体を付着させることも可能である。 As the resin binder, water-soluble type, water-dispersible type and solvent-soluble type resins can be used. Specifically, melamine resin, epoxy resin, urethane resin, acrylic resin, fluororesin and the like are used, but not limited to these. When fixing the photocatalyst body to the fiber material using the photocatalyst dispersion liquid of the embodiment, for example, the photocatalyst dispersion liquid is mixed with a water-dispersible or water-soluble resin binder to prepare a resin liquid, and the fiber material is added to the resin liquid. After being impregnated with, it is squeezed with a mangle roll or the like and dried. By increasing the viscosity of the resin liquid, one side of the fiber material can be coated with a known device such as a knife coater. It is also possible to attach the photocatalyst to one side or both sides of the fiber material using a gravure roll.

光触媒分散液を用いて光触媒体を繊維表面に付着させる場合において、付着量が少なすぎると酸化タングステンが有するガス分解性能や抗菌性能といった光触媒性能を十分に発揮させることができない。付着量が多すぎる場合には、酸化タングステンが有する性能は発揮されるものの、繊維材料としての風合いが低下する場合がある。このため、材質や用途に応じて適正な付着量を選択することが好ましい。光触媒分散液に含有される光触媒体を表面に付着させた繊維を用いた衣類やインテリア用品は、室内環境における可視光の照射下で優れた消臭効果や抗菌効果を発揮させることができる。また紫外光が照射した場合においても光触媒性能を発揮する。 When the photocatalyst is attached to the fiber surface using the photocatalyst dispersion liquid, if the amount of attachment is too small, the photocatalytic performance such as gas decomposition performance and antibacterial performance of tungsten oxide cannot be sufficiently exhibited. When the adhesion amount is too large, the performance of the tungsten oxide is exhibited, but the texture of the fiber material may be deteriorated. For this reason, it is preferable to select an appropriate adhesion amount according to the material and application. A garment or an interior article using a fiber having a photocatalyst contained in a photocatalyst dispersion liquid attached to the surface thereof can exhibit excellent deodorizing effect and antibacterial effect under irradiation of visible light in an indoor environment. It also exhibits photocatalytic performance even when irradiated with ultraviolet light.

次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。なお、以下の実施例では粉末の製造方法として、昇華工程に誘導結合型プラズマ処理を適用した方法を使用しているが、本発明はこれに限定されるものではない。 Next, specific examples of the present invention and evaluation results thereof will be described. In the following examples, a method of applying inductively coupled plasma treatment to the sublimation process is used as the powder manufacturing method, but the present invention is not limited to this.

(実施例1、比較例1)
原料粉末として平均粒子径が0.5μmの三酸化タングステン粉末を用意した。この原料粉末をキャリアガス(Ar)と共にRFプラズマに噴霧し、さらに反応ガスとしてアルゴンを40L/min、酸素を40L/minの流量で流した。このようにして、原料粉末を昇華させながら酸化反応させる昇華工程を経て、酸化タングステン粉末を作製した。熱処理していない酸化タングステン粉末を試料A(比較例)とした。上記した酸化タングステン粉末を、大気中にて300℃、500℃、575℃、600℃の各温度で熱処理することによって、試料B〜E(実施例)を調製した。また、同一の酸化タングステン粉末を、大気中にて1000℃の温度で熱処理することによって、試料F(比較例)を調製した。熱処理時間はそれぞれ1時間とした。また、試料B〜Eを作製するにあたって、熱処理時の昇温は所定温度に急熱し、1時間経過後に炉から取り出して室温で降温させた。
(Example 1, Comparative Example 1)
A tungsten trioxide powder having an average particle diameter of 0.5 μm was prepared as a raw material powder. This raw material powder was sprayed on the RF plasma together with a carrier gas (Ar), and argon was supplied as a reaction gas at a flow rate of 40 L/min and oxygen was supplied at a flow rate of 40 L/min. In this way, the tungsten oxide powder was produced through the sublimation step in which the raw material powder was sublimated and subjected to the oxidation reaction. The tungsten oxide powder that was not heat-treated was used as sample A (comparative example). Samples B to E (Examples) were prepared by heat-treating the above-mentioned tungsten oxide powder in the atmosphere at temperatures of 300°C, 500°C, 575°C, and 600°C. Further, the same tungsten oxide powder was heat-treated in the atmosphere at a temperature of 1000° C. to prepare Sample F (Comparative Example). The heat treatment time was 1 hour each. Further, in producing Samples B to E, the temperature during the heat treatment was rapidly heated to a predetermined temperature, taken out from the furnace after 1 hour, and then lowered at room temperature.

試料A〜F(酸化タングステン粉末)の平均一次粒子径(D50)とBET比表面積を測定した。平均一次粒子径はTEM写真の画像解析によって測定した。TEM観察には日立社製H−7100FAを使用し、拡大写真を画像解析にかけて粒子50個以上を抽出し、体積基準の積算径を求めてD50径を算出した。BET比表面積の測定はマウンテック社製の比表面積測定装置・Macsorb1201(商品名)を用いて行った。前処理は窒素中にて200℃×20分の条件で実施した。試料A〜Fの平均一次粒子径(D50径)とBET比表面積の測定結果を表1に示す。 The average primary particle diameter (D50) and BET specific surface area of Samples A to F (tungsten oxide powder) were measured. The average primary particle diameter was measured by image analysis of a TEM photograph. Hitachi's H-7100FA was used for TEM observation, 50 or more particles were extracted by subjecting an enlarged photograph to image analysis, and a volume-based integrated diameter was calculated to calculate a D50 diameter. The BET specific surface area was measured using a specific surface area measuring device Macsorb 1201 (trade name) manufactured by Mountech Co., Ltd. The pretreatment was carried out in nitrogen at 200° C. for 20 minutes. Table 1 shows the measurement results of the average primary particle diameter (D50 diameter) and BET specific surface area of Samples A to F.

次に、試料A〜F(酸化タングステン粉末)のラマン分光分析を行った。各試料のラマンスペクトルを、フォトンデザイン社製のスペクトログラフ・PDP−320(商品名)を用いて、温度25℃、湿度50%の環境下で測定した。測定条件は、測定モードを顕微ラマンとし、測定倍率を100倍、ビーム径を1μm以下、光源を波長514.5nmのArレーザ、管でのレーザーパワーを0.5mW、回折格子をシングル600gr/mm、クロススリットを100μm、スリットを100μmとし、検出器を日本ローパー社製の1340チャンネルのCCDとした。ラマンシフトの測定範囲は100〜1500cm−1とした。試料A、試料D、および試料Fの測定結果であるラマンスペクトルを図1に示す。各試料のラマンスペクトルにおいて、268〜274cm−1の範囲内に存在する第1ピーク、630〜720cm−1の範囲内に存在する第2ピーク、800〜810cm−1の範囲内に存在する第3ピークの各波数を調べた。さらに、ピークの強度Yに対する920cm−1以上950cm−1以下の範囲内に存在するピークの強度Xの比(X/Y)をそれぞれ算出した。これらの結果を表1に示す。 Next, Raman spectroscopic analysis of samples A to F (tungsten oxide powder) was performed. The Raman spectrum of each sample was measured under the environment of a temperature of 25° C. and a humidity of 50% using a spectrograph PDP-320 (trade name) manufactured by Photon Design. The measurement conditions are as follows: the measurement mode is micro Raman, the measurement magnification is 100 times, the beam diameter is 1 μm or less, the light source is Ar + laser with a wavelength of 514.5 nm, the laser power in the tube is 0.5 mW, and the diffraction grating is a single 600 gr/ mm, the cross slit was 100 μm, the slit was 100 μm, and the detector was a CCD of 1340 channels manufactured by Nippon Roper Co. The Raman shift measurement range was 100 to 1500 cm −1 . The Raman spectra that are the measurement results of Sample A, Sample D, and Sample F are shown in FIG. In the Raman spectrum of each sample, first peak existing in the range of 268~274Cm -1, second peak existing in the range of 630~720Cm -1, 3 present in the range of 800~810Cm -1 Each wave number of the peak was examined. Furthermore, the ratio (X/Y) of the intensity X of the peak existing in the range of 920 cm −1 or more and 950 cm −1 or less to the intensity Y of the peak was calculated. The results are shown in Table 1.

Figure 0006721742
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次に、試料A〜Fの酸化タングステン粉末を、粒子濃度が10質量%となるように水中に分散させることによって、それぞれ光触媒分散液を作製した。得られた光触媒分散液を後述する特性評価に供した。 Next, the tungsten oxide powders of Samples A to F were dispersed in water so that the particle concentration was 10% by mass, to prepare photocatalyst dispersion liquids. The obtained photocatalyst dispersion was subjected to the characteristic evaluation described below.

(実施例2、比較例2)
実施例1および比較例1と同一の試料A〜Fの酸化タングステン粉末を用いて、以下のように光触媒分散液を作製した。まず、酸化タングステン粉末をその濃度が10質量%となるように水中に分散させた。酸化タングステン粉末を水中に分散させた分散液と、平均一次粒子径(D50)が70nmの酸化ジルコニウム粉末を水中に分散させた水系分散液とを、酸化タングステンと酸化ジルコニウムとの合計量に対する酸化ジルコニウムの割合が33質量%となるように混合した。混合分散液のpHが6.5〜5.5の範囲となるように、混合分散液を塩酸とアンモニアで調整した。分散処理はビーズミルを用いて実施した。このようにして得た光触媒分散液の粒子濃度は10質量%であった。
(Example 2, Comparative Example 2)
Using the same tungsten oxide powders of Samples A to F as in Example 1 and Comparative Example 1, a photocatalyst dispersion liquid was prepared as follows. First, the tungsten oxide powder was dispersed in water so that the concentration thereof was 10% by mass. Zirconium oxide with respect to the total amount of tungsten oxide and zirconium oxide, a dispersion liquid in which a tungsten oxide powder is dispersed in water, and an aqueous dispersion liquid in which a zirconium oxide powder having an average primary particle diameter (D50) of 70 nm is dispersed in water. Were mixed so that the ratio was 33% by mass. The mixed dispersion was adjusted with hydrochloric acid and ammonia so that the pH of the mixed dispersion was in the range of 6.5 to 5.5. The dispersion treatment was carried out using a bead mill. The particle concentration of the photocatalyst dispersion liquid thus obtained was 10% by mass.

(実施例3、比較例3)
実施例1および比較例1と同一の試料A〜Fの酸化タングステン粉末を用いて、以下のように光触媒分散液を作製した。酸化タングステン粉末をその濃度が10質量%となるように水中に分散させた。酸化タングステン粉末を水中に分散させた分散液と、塩化ルテニウム溶液とを、酸化タングステンと酸化ルテニウムとの合計量に対する酸化ルテニウムの割合が0.02質量%となるように混合した。混合液にアンモニアを滴下してpHを7に調整した。さらに、混合液に平均粒子径(D50)が70nmの酸化ジルコニウム粉末を水中に分散させた水系分散液を滴下して、pHを6.5〜5.5の範囲に調整した。分散液における酸化タングステンと酸化ルテニウムと酸化ジルコニウムとの混合比は、これらの合計量に対して酸化ルテニウムの割合が約0.017質量%、酸化ジルコニウムの割合が約33質量%である。得られた得た光触媒分散液の粒子濃度は13質量%であった。
(Example 3, Comparative Example 3)
Using the same tungsten oxide powders of Samples A to F as in Example 1 and Comparative Example 1, a photocatalyst dispersion liquid was prepared as follows. The tungsten oxide powder was dispersed in water so that the concentration thereof was 10% by mass. A dispersion liquid in which tungsten oxide powder was dispersed in water and a ruthenium chloride solution were mixed so that the ratio of ruthenium oxide to the total amount of tungsten oxide and ruthenium oxide was 0.02% by mass. Ammonia was added dropwise to the mixed solution to adjust the pH to 7. Further, an aqueous dispersion liquid in which zirconium oxide powder having an average particle diameter (D50) of 70 nm was dispersed in water was added dropwise to the mixed liquid to adjust the pH to the range of 6.5 to 5.5. Regarding the mixing ratio of tungsten oxide, ruthenium oxide, and zirconium oxide in the dispersion liquid, the ratio of ruthenium oxide is about 0.017 mass% and the ratio of zirconium oxide is about 33 mass% with respect to the total amount thereof. The particle concentration of the obtained photocatalyst dispersion liquid was 13% by mass.

(実施例4、比較例4)
実施例1および比較例1と同一の試料A〜Fの酸化タングステン粉末を用いて、以下のように光触媒分散液を作製した。酸化タングステン粉末をその濃度が10質量%となるように水中に分散させた。酸化タングステン粉末を水中に分散させた分散液に、平均粒子径が2nmの白金粒子を、酸化タングステンと白金との合計量に対する白金の割合が0.02質量%となるように混合して光触媒分散液を作製した。
(Example 4, Comparative Example 4)
Using the same tungsten oxide powders of Samples A to F as in Example 1 and Comparative Example 1, a photocatalyst dispersion liquid was prepared as follows. The tungsten oxide powder was dispersed in water so that the concentration thereof was 10% by mass. Platinum particles having an average particle diameter of 2 nm are mixed with a dispersion liquid in which tungsten oxide powder is dispersed in water so that the ratio of platinum to the total amount of tungsten oxide and platinum is 0.02% by mass, and photocatalyst dispersion is performed. A liquid was prepared.

次に、実施例1〜4および比較例1〜4で作製した光触媒分散液を用いて、ガラス表面に光触媒膜を形成した。光触媒膜の可視光の照射下における光触媒性能を評価した。光触媒性能はアセトアルデヒドガスの分解率を測定することにより評価した。具体的には、JIS−R−1701−1(2004)の窒素酸化物の除去性能(分解能力)評価と同様の流通式の装置を用いて、以下に示す条件でガス分解率を測定した。 Next, a photocatalyst film was formed on the glass surface using the photocatalyst dispersion liquids produced in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4. The photocatalytic performance of the photocatalytic film under visible light irradiation was evaluated. The photocatalytic performance was evaluated by measuring the decomposition rate of acetaldehyde gas. Specifically, the gas decomposition rate was measured under the following conditions using the same flow-type apparatus as used in the evaluation performance (decomposition capacity) of removing nitrogen oxides according to JIS-R-1701-1 (2004).

アセトアルデヒドガスの分解試験は以下のようにして実施した。アセトアルデヒドの初期濃度は10ppm、ガス流量は140mL/min、試料量は0.2gとする。試料の調整は5×10cmのガラス板に塗布して乾燥させる。前処理はブラックライトで12時間照射する。光源に白色蛍光灯(東芝ライテック社製FL20SS・W/18)を使用し、紫外線カットフィルタ(日東樹脂工業社製クラレックスN−169)を用い、380nm未満の波長をカットする。照度は1000lxに調整する。初めに光を照射せずに、ガス吸着がなくなり安定するまで待つ。安定した後に光照射を開始する。 The decomposition test of acetaldehyde gas was performed as follows. The initial concentration of acetaldehyde is 10 ppm, the gas flow rate is 140 mL/min, and the sample amount is 0.2 g. The sample is prepared by coating on a glass plate of 5×10 cm and drying. The pretreatment is irradiation with black light for 12 hours. A white fluorescent lamp (FL20SS.W/18 manufactured by Toshiba Lighting & Technology Co., Ltd.) is used as a light source, and an ultraviolet cut filter (Clarex N-169 manufactured by Nitto Jushi Kogyo Co., Ltd.) is used to cut wavelengths of less than 380 nm. The illuminance is adjusted to 1000 lx. Wait for the gas adsorption to become stable without irradiating with light. Light irradiation is started after stabilization.

このような条件下で光を照射し、15分後のガス濃度を測定してガス分解率を求める。ただし、15分経過後もガス濃度が安定しない場合には、安定するまで継続して濃度を測定する。光照射前のガス濃度をA、光照射から15分以上経過し、かつ安定したときのガス濃度をBとし、これらガス濃度Aとガス濃度Bから[式:(A−B)/A×100]に基づいて算出した値をガス分解率(%)とする。ガス分析装置としてはINOVA社製マルチガスモニタ1412を使用した。ガス分解率の測定結果を表2に示す。 The light is irradiated under such conditions and the gas concentration after 15 minutes is measured to obtain the gas decomposition rate. However, if the gas concentration is not stable after 15 minutes, the concentration is continuously measured until it stabilizes. The gas concentration before light irradiation is A, and the gas concentration when it is stable for 15 minutes or more after light irradiation is B. From these gas concentrations A and B, [Equation: (AB)/A×100 ] The value calculated based on the above is defined as the gas decomposition rate (%). A multi-gas monitor 1412 manufactured by INOVA was used as the gas analyzer. Table 2 shows the measurement results of the gas decomposition rate.

Figure 0006721742
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表2に示すように、実施例1〜4の光触媒分散液を用いて形成した光触媒膜は、アセトアルデヒドの分解速度が速く、また完全分解していることが確認された。これは、ラマンピークの強度比(X/Y)が0を超えて0.04以下の範囲であり、酸化タングステン微粒子の結晶状態や表面状態等が光触媒に適した状態になっているためであると考えられる。従って、可視光の照度が低く、かつガスの濃度が低い環境下においても、光触媒膜のガス分解性能を高めることができる。さらに、酸化ジルコニウムがガスを吸着することで、光触媒膜のガス分解性能がさらに向上する。 As shown in Table 2, it was confirmed that the photocatalyst films formed using the photocatalyst dispersion liquids of Examples 1 to 4 had a high decomposition rate of acetaldehyde and were completely decomposed. This is because the Raman peak intensity ratio (X/Y) is in the range of more than 0 and 0.04 or less, and the crystalline state and surface state of the tungsten oxide fine particles are in a state suitable for a photocatalyst. it is conceivable that. Therefore, the gas decomposition performance of the photocatalyst film can be enhanced even in an environment where the illuminance of visible light is low and the gas concentration is low. Further, the gas decomposition performance of the photocatalytic film is further improved by the zirconium oxide adsorbing the gas.

次に、実施例1〜4および比較例1〜4の光触媒分散液をアクリル樹脂系の樹脂液に混合し、この混合液(塗料)に目付150g/mのポリエステルからなる平織物を含浸させることによって、可視光応答型の光触媒体を付着させたポリエステル繊維を作製した。それぞれの繊維から5×10cmの試料を切り取り、それぞれ前述と同様の方法で可視光の照射下における光触媒性能を評価した。その結果、実施例1〜4の光触媒体を付着させたポリエステル繊維は、比較例1〜4で作製した光触媒分散液を用いた塗料を含浸させた繊維よりも、アセトアルデヒドガスの分解率が高いことが確認された。さらに、同様に作製したサンプルを10個準備し、性能のばらつきを評価したところ、実施例の分散液は優れた分散性を有するため、繊維への光触媒体の付着量が安定していることが確認された。また、ポリエステル繊維は均一な風合いを保っていることが確認された。 Next, the photocatalyst dispersion liquids of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 are mixed with an acrylic resin-based resin liquid, and the mixed liquid (paint) is impregnated with a plain fabric made of polyester having a basis weight of 150 g/m 2 . Thus, a polyester fiber having a visible light responsive photocatalyst attached thereto was produced. A 5×10 cm sample was cut from each fiber, and the photocatalytic performance under irradiation of visible light was evaluated by the same method as described above. As a result, the polyester fibers to which the photocatalysts of Examples 1 to 4 were attached had a higher decomposition rate of acetaldehyde gas than the fibers impregnated with the coating material using the photocatalyst dispersion liquid prepared in Comparative Examples 1 to 4. Was confirmed. Furthermore, ten samples prepared in the same manner were prepared, and the dispersion of the performance was evaluated. The dispersions of the examples had excellent dispersibility, and it was confirmed that the amount of the photocatalyst attached to the fiber was stable. confirmed. It was also confirmed that the polyester fiber maintained a uniform texture.

上述した実施例の光触媒分散液は優れた分散性を有するため、均一な光触媒膜を得ることができる。そして、光触媒膜の光触媒性能に基づいて、アセトアルデヒド等の有機ガスの分解性能を安定して得ることができ、さらに視覚的に色ムラ等の問題も生じにくい。このため、自動車の室内空間で使用される部材、工場、商店、学校、公共施設、病院、福祉施設、宿泊施設、住宅等で使用される建材、内装材、家電等に好適に用いられる。また、実施例の光触媒体は、可視光の照度が低い環境下、可視光に加えて紫外光が照射される環境下、さらにガス濃度が低い環境下においても、高いガス分解性能を発揮する。このような光触媒体を含有する分散液や塗料を用いて、室内の内装材やインテリア等に光触媒膜を形成することによって、優れた防臭、脱臭効果を得ることが可能となる。このような膜や製品は実施例の光触媒体が有する特性を活かして各種用途に適用することができる。 Since the photocatalyst dispersion liquids of the above-described examples have excellent dispersibility, it is possible to obtain a uniform photocatalyst film. Then, based on the photocatalytic performance of the photocatalytic film, the decomposition performance of organic gas such as acetaldehyde can be stably obtained, and further, problems such as color unevenness are less likely to occur visually. Therefore, it is suitably used for materials used in the interior space of automobiles, factories, shops, schools, public facilities, hospitals, welfare facilities, accommodation facilities, building materials, interior materials, home appliances and the like used in houses and the like. Further, the photocatalysts of Examples exhibit high gas decomposition performance even in an environment where the illuminance of visible light is low, an environment where ultraviolet light is irradiated in addition to visible light, and an environment where the gas concentration is low. By forming a photocatalyst film on an interior material or interior of a room by using a dispersion liquid or a paint containing such a photocatalyst, it becomes possible to obtain excellent deodorizing and deodorizing effects. Such a film or product can be applied to various applications by taking advantage of the characteristics of the photocatalyst of the embodiment.

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and the gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and an equivalent range thereof.

Claims (15)

ガラス、セラミックス、プラスチック、樹脂、紙、繊維、金属、および木材から選ばれる少なくとも1つからなる基材上に、光触媒体を付着させる内装材の製造方法において、
水系分散媒中に光触媒体を分散させ、光触媒分散液を得る工程と、
光触媒分散液と、無機バインダおよび有機バインダから選ばれる少なくとも1つのバインダ成分とを混合し、塗料を得る工程と、
前記塗料を前記基材上に付着させる工程とを具備し、
前記光触媒体は、酸化タングステンを5質量%以上100質量%以下の範囲で含有する酸化タングステン基微粒子を具備し、
前記光触媒体のラマン分光法によるラマンスペクトルにおいて、800cm−1以上810cm−1以下の範囲に観察されるピークの強度Yに対する920cm−1以上950cm−1以下の範囲に観察されるピークの強度Xの比(X/Y)が0.001以上0.035以下である、内装材の製造方法。
In a method for producing an interior material, which comprises attaching a photocatalyst to a substrate made of at least one selected from glass, ceramics, plastic, resin, paper, fiber, metal, and wood,
A step of dispersing a photocatalyst in an aqueous dispersion medium to obtain a photocatalyst dispersion,
A step of mixing the photocatalyst dispersion liquid and at least one binder component selected from an inorganic binder and an organic binder to obtain a coating material;
Attaching the coating material onto the base material,
The photocatalyst body comprises tungsten oxide-based fine particles containing tungsten oxide in a range of 5% by mass or more and 100% by mass or less,
In the Raman spectrum by Raman spectroscopy of the photocatalyst, the strength X of peaks observed in the range of 920 cm -1 or more 950 cm -1 or less with respect to the peak intensity Y observed in a range of 800 cm -1 or more 810 cm -1 or less The method for producing an interior material, wherein the ratio (X/Y) is 0.001 or more and 0.035 or less.
前記酸化タングステン基微粒子は、タングステンを除く金属元素を0.001質量%以上50質量%以下の範囲で含有する、請求項1に記載の内装材の製造方法。 The method for producing an interior material according to claim 1, wherein the tungsten oxide-based fine particles contain a metal element other than tungsten in a range of 0.001% by mass or more and 50% by mass or less. 前記金属元素は、チタン、ジルコニウム、マンガン、鉄、ルテニウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、セリウム、およびアルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも1つである、請求項2に記載の内装材の製造方法。 The interior material according to claim 2, wherein the metal element is at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium, manganese, iron, ruthenium, nickel, palladium, platinum, copper, silver, cerium, and aluminum. Production method. 前記金属元素の含有量が0.005質量%以上10質量%以下の範囲である、請求項3に記載の内装材の製造方法。 The method for producing an interior material according to claim 3, wherein the content of the metal element is in the range of 0.005% by mass or more and 10% by mass or less. 前記酸化タングステン基微粒子は、酸化タングステンを除く金属酸化物を0.01質量%以上70質量%以下の範囲で含有する、請求項1に記載の内装材の製造方法。 The method for producing an interior material according to claim 1, wherein the tungsten oxide-based fine particles contain a metal oxide excluding tungsten oxide in a range of 0.01% by mass or more and 70% by mass or less. 前記金属酸化物は、酸化ジルコニウム、酸化チタン、および酸化ルテニウムからなる群より選ばれる少なくとも1つである、請求項5に記載の内装材の製造方法。 The method for producing an interior material according to claim 5, wherein the metal oxide is at least one selected from the group consisting of zirconium oxide, titanium oxide, and ruthenium oxide. 前記酸化タングステン基微粒子は、1nm以上30μm以下の平均粒子径(D50)を有する、請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の内装材の製造方法。 The method for producing an interior material according to claim 1, wherein the tungsten oxide-based fine particles have an average particle diameter (D50) of 1 nm or more and 30 μm or less. 前記光触媒分散液は、前記水系分散媒中に0.001質量%以上50質量%以下の範囲で分散された前記光触媒体を含む、請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の内装材の製造方法。 The interior according to any one of claims 1 to 7, wherein the photocatalyst dispersion liquid contains the photocatalyst in the water-based dispersion medium in an amount of 0.001% by mass or more and 50% by mass or less. Method of manufacturing wood. 前記水系分散媒は、水およびアルコールから選ばれる少なくとも1つである、請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の内装材の製造方法。 The method for producing an interior material according to any one of claims 1 to 8, wherein the aqueous dispersion medium is at least one selected from water and alcohol. 前記光触媒分散液のpHを1以上9以下とする、請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の内装材の製造方法。 The method for producing an interior material according to claim 1, wherein the pH of the photocatalyst dispersion liquid is 1 or more and 9 or less. 前記光触媒分散液のpHを、塩酸、硫酸、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、アンモニア、および水酸化ナトリウムから選ばれる少なくとも1つで調整する、請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の内装材の製造方法。 The interior according to any one of claims 1 to 10, wherein the pH of the photocatalyst dispersion liquid is adjusted with at least one selected from hydrochloric acid, sulfuric acid, tetramethylammonium hydroxide, ammonia, and sodium hydroxide. Method of manufacturing wood. 前記光触媒分散液に、活性炭、ゼオライト、および多孔質セラミックスから選ばれる少なくとも1つを分散させる、請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の内装材の製造方法。 The method for producing an interior material according to any one of claims 1 to 11, wherein at least one selected from activated carbon, zeolite, and porous ceramics is dispersed in the photocatalyst dispersion liquid. 前記塗料を前記基材上に塗布し、光触媒膜を形成することにより、前記光触媒体を付着させる、請求項1ないし請求項12のいずれか1項に記載の内装材の製造方法。 The method for producing an interior material according to any one of claims 1 to 12, wherein the photocatalyst body is adhered by applying the coating material onto the base material to form a photocatalyst film. 前記光触媒膜の膜厚を2nm以上1000nm以下とする、請求項13に記載の内装材の製造方法。 The method for producing an interior material according to claim 13, wherein the thickness of the photocatalyst film is 2 nm or more and 1000 nm or less. 前記塗料を前記基材に含浸させることにより、前記光触媒体を付着させる、請求項1ないし請求項12のいずれか1項に記載の内装材の製造方法。 The method for producing an interior material according to any one of claims 1 to 12, wherein the photocatalyst body is attached by impregnating the base material with the coating material.
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